專利名稱：基于時分復用及時間反轉的idma無線通信方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信信號處理的領域，如無線通信多址技術、迭代檢測技術和多輸入多 輸出技術等。
背景技術：
傳統(tǒng)的IDMA系統(tǒng)將Turbo碼的迭代譯碼思想引入到了無線通信系統(tǒng)之中，這使得IDMA 系統(tǒng)相對于其他通信系統(tǒng)性能有了很大的提高，IDMA系統(tǒng)在CDMA基礎上去除了專門的擴 頻器，簡化了發(fā)射機的結構轉而利用低速率編碼，提高了編碼增益，并有效地將擴頻與編碼 結合在一起，極大地提高了頻譜效率。同時將多用戶的區(qū)分工作交由交織器來完成，不同的 用戶使用不同的交織器，在接收端使用碼片級迭代檢測，算法簡單，資源消耗僅僅與用戶 數成線性關系增長，進而簡化了接收端的結構。
傳統(tǒng)IDMA系統(tǒng)的主要缺點由于IDMA系統(tǒng)的基站接收端采用了迭代檢測的結構，其迭 代次數直接影響系統(tǒng)的最終誤碼率。仿真結果表明對于傳統(tǒng)的IDMA系統(tǒng)，24個用戶在僅 使用重復編碼時，一般要求15次甚至更多的迭代次數，系統(tǒng)方才可收斂，詳細內容見[1] Li Ping, L. Liu， K. Y. Wu, and W. K. Leung, Interleave-division multiple-access (IDMA) communications, in Proc. 3rd International Symposium on Turbo Codes & Related Topics, pp. 173 - 180, 2003; [2] Li Ping and L. Liu， Analysis and design of IDMA systems based on SNR evolution and power allocation, in Proc. VTC' 2004-Fall, Los Angles' CA， S印t. 2004 ; [3] Li Ping， Lihai Liu， Keying Wu and W. K. Leung. Interleave-Division Multiple-Access. IEEE Transactions on Wireless Communication, VOL. 5， NO. 4， April 2006， PP. 938 - 947;然而未來的無線通信系統(tǒng)是多業(yè)務、高速度的系 統(tǒng)，對速度要求較高，迭代次數成了傳統(tǒng)IDMA系統(tǒng)的速度瓶頸。而不同移動用戶是由交織 器的交織方案來區(qū)別的，在移動用戶端不可能獲得其他用戶的交織方案，迭代檢測在移動 用戶端就難以實施。多用戶干擾及碼間干擾就不能用迭代檢測加以克服。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是提供了一種基于時間反轉及時分復用的IDMA上行、下行傳輸通信方案， 即TDR-IDMA方案，該方案提高了 IDMA系統(tǒng)基站接收端的迭代檢測速度，降低了移動用戶 端的設備復雜度，可以有效地對抗多用戶干擾和碼間干擾。
本發(fā)明由上行傳輸通信方案和下行傳輸通信方案組成。
本發(fā)明的上行傳輸通信方案是基于時間反轉及時分復用的模式，包括發(fā)射部分和接收部 分，如圖2所示，發(fā)射部分包括前向糾錯編碼器201、交織器202、調制器203、射頻204 等單元；接收部分部分包括射頻部分205、解調器206、信道估計器207、前置信號處理器 208、改進的基本信號估計器209、解交織器2010、交織器2011、譯碼器2012等單元。
上行傳輸通信方案的工作過程如圖2所示，發(fā)射部分用戶信息經前向糾錯編碼后送到 交織器進行交織，交織后的碼片經調制器調制后由射頻發(fā)射；接收部分部分首先在時分復 用模式下利用導頻信號在信道估計器207中進行信道估計，估計的信道沖激響應取時間反 轉并共扼作為前置信號處理；接收的用戶信號經解調后經前置信號處理器208的處理削弱 多用戶干擾，這也是本發(fā)明的主要創(chuàng)新點之一，然后經改進的基本信號估計器209、解交 織器2010、譯碼器2012得到外信息，外信息再經交織器2011反饋到改進的基本信號估計 器209作為下一次迭代的先驗信息，在滿足一定的誤碼率時停止迭代，由譯碼器2012輸出 用戶信息。
基于時間反轉的前置信號處理器的工作原理估計的信道沖激響應一方面用來解調用戶 信息，另一方面將其取時間反轉并共扼作為前置信號處理器。不同的用戶采用其對應的信 道沖激響應取時間反轉并共扼作為其前置信號處理器，如圖2所示，由于不同用戶的信道 沖激響應是弱相關，經前置信號處理器的處理，基站接收機的接收信號的多用戶干擾被削 弱而自身的信號得以增強，從而使迭代檢測的初始信干噪比較高，信干噪比的演進速度就 必較快，進而使TDR-IDMAD的迭代檢測速度得以提高。
改進的基本信號估計器209的工作原理:如圖3所示，經前置信號處理器308處理的信 號分別送入改進的基本信號估計器309，改進的基本信號估計器309的內部是k(用戶數) 個基本信號估計器,各個基本信號估計器并行處理相應的輸入信號。
信道估計器207的工作原理:利用解調后的導頻信號和解交織器的輸出共同進行信道估 計，也稱為半盲信道估計。
本發(fā)明上行傳輸通信方案的創(chuàng)新點提出了基于時間反轉的前置信號處理器，并且系統(tǒng) 工作于時分復用模式。
本發(fā)明上行傳輸通信方案的實質:利用不同用戶的信道沖激響應的弱相關特性削弱多用 戶干擾和碼間干擾,從而提高迭代檢測的收驗速度.
本發(fā)明的下行傳輸通信方案是基于時間反轉及時分復用的模式，包括發(fā)射部分和接收部
分，如圖5所示，發(fā)射部分包括前向糾錯編碼501、交織器502、信號預處理器503、調制 器504、信道估計器505、射頻506等單元；接收部分部分包括射頻部分507、解調器508、 解交織器509、譯碼器5010等單元。
下行傳輸通信方案的工作過程如圖5所示，發(fā)射部分首先在時分復用模式下利用導頻 信號在信道估計器中進行信道估計，估計的信道沖激響應取時間反轉并共扼作為信號預處 理器，用戶信息經前向糾錯編碼后送到交織器進行交織，交織后的碼片經信號預處理器的 預處理器，這也是本發(fā)明的主要創(chuàng)新點之一，然后調制器將預處理器的信號調制后由射頻 發(fā)射；接收的用戶信號經解調后經解交織器的解交織，然后由譯碼器輸出用戶信息。
基于時間反轉的信號預處理器的工作原理估計的信道沖激響應一方面用作用戶端解調 用戶信息，另一方面將其取時間反轉并共扼作為信號預處理器，使用戶端的多用戶干擾削 弱。采用多天線發(fā)射單天線接有利于削弱碼間干擾，不同的發(fā)射天線采用其對應的信道沖 激響應取時間反轉并共扼作為其信號預處理器，如圖5所示，由于信道的信道沖激響應是 弱相關，且各信道的多徑延遲也有差別，經信號預處理器的處理，用戶接收機接收的信號 中多用戶干擾和碼間干擾被削弱、而自身的信號得以增強，從而使用戶端的檢測比較簡單， 進而使TDR-IDMA的用戶設備復雜度和成本降低。
本發(fā)明下行傳輸通信方案的創(chuàng)新點提出了基于時間反轉的信號預處理器，并且系統(tǒng)工 作于時分復用模式和多輸入單輸出模式。
本發(fā)明下行傳輸通信方案的實質:利用不同用戶的信道沖激響應的弱相關特性削弱多用 戶干擾，利用基于時間反轉的信號預處理器削弱碼間干擾，從而使用戶端的信號檢測過程 簡單，設備復雜度和成本降低。


圖1是采用傳統(tǒng)的IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)的工作原理圖
如圖1所示，其中發(fā)射部分101是前向糾錯編碼器、102是交織器、103是調制器、104 射頻單元；接收部分105是射頻單元、106是解調器、107是信道估計器、108是基本信 號估計器、109是解交織器、IOIO是交織器、1011是譯碼器。
傳統(tǒng)的IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)的工作過程發(fā)射部分用戶信息《經前向糾錯編碼后
得到^， q送到交織器進行交織得到^，交織后的碼片^經調制器調制后由射頻發(fā)射；接 收部分接收的用戶信號經解調后送入基本信號估計器108、解交織器109、譯碼器1011
得到外信息，外信息再經交織器1010反饋到基本信號估計器108作為下一次迭代的先驗信 息，在滿足一定的誤碼率時停止迭代，由譯碼器1011輸出用戶信息，同時信道估計器估計 的信道沖激響應也作為基本信號估計器估計信號用。
圖2是本發(fā)明提出的TDR-IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)的工作原理圖
發(fā)射部分和接收部分，如圖2所示，其中發(fā)射部分包括前向糾錯編碼器201、交織器202、 調制器203、射頻204等單元；接收部分部分包括射頻單元205、解調器206、信道估計器 207、前置信號處理器208、改進的基本信號估計器209、解交織器2010、交織器2011、譯 碼器2012等單元。
TDR-IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)的工作過程發(fā)射部分:用戶信息《經前向糾錯編碼后得到
^， q送到交織器進行交織得到^，交織后的碼片^經調制器調制后由射頻發(fā)射；接收部 分首先在時分復用模式下利用導頻信號在信道估計器中進行信道估計，估計的信道沖激 響應取時間反轉并共扼作為前置信號處理。接收的用戶信號經解調后送入前置信號處理器 進行處理208，隨后送入基本信號估計器209、解交織器2010、譯碼器2012得到外信息， 外信息再經交織器2011反饋到基本信號估計器209作為下一次迭代的先驗信息，在滿足一 定的誤碼率時停止迭代，由譯碼器2012輸出用戶信息，同時信道估計器估計的信道沖激響 應也作為基本信號估計器估計信號用。
圖3是本發(fā)明提出的TDR-IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)中的改進基本信號估計器的工作原理
圖
TDR-IDMA上行傳輸通信系統(tǒng)中的改進基本信號估計器是在傳統(tǒng)的IDMA上行傳輸通信系 統(tǒng)的基本信號估計器的基礎上改進而來的，如圖3所示，。(力，-^(7')}是前置信號處理的
輸出， 一般是不相同的。改進的基本信號估計器的內部就是基本信號估計器l，共有A個。 圖4是采用傳統(tǒng)的IDMA下行傳輸通信系統(tǒng)的工作原理圖
如圖4所示，其中發(fā)射部分401是前向糾錯編碼器、402是交織器、403是調制器、404 射頻單元；接收部分:405是射頻單元、406是解調器、407是信道估計器、408是基本信號 估計器、409是譯碼器。
傳統(tǒng)的IDMA下行傳輸通信系統(tǒng)的工作過程發(fā)射部分用戶信息《經前向糾錯編碼后 得到^， q送到交織器進行交織得到&，交織后的碼片^經調制器調制后由射頻發(fā)射；接
收部分接收的用戶信號經解調后送入基本信號估計器408、譯碼器409得到外信息，外 信息再反饋到基本信號估計器408作為下一次迭代的先驗信息，在滿足一定的誤碼率時停 止迭代，由譯碼器409輸出用戶信息，同時信道估計器估計的信道沖激響應作為基本信號估 計器估計信號用。
圖5是本發(fā)明提出的TDR-IDMA下行傳輸通信系統(tǒng)的工作原理圖
如圖5所示，發(fā)射部分包括前向糾錯編碼501、交織器502、信號預處理器503、調制 器504、信道估計器505、射頻506等單元；接收部分部分包括射頻部分507、解調器508、 解交織器509、譯碼器5010等單元。
TDR-IDMA下行傳輸通信系統(tǒng)的工作過程發(fā)射部分首先在時分復用模式下利用導頻 信號在信道估計器中進行信道估計，估計的信道沖激響應取時間反轉并共扼作為信號預處
理3。用戶信息《經前向糾錯編碼后得到^， Q送到交織器進行交織得到A，交織后的碼
片^經信號預處理器3處理后在調制器進行調制然后由射頻發(fā)射；接收部分接收的用戶 信號經解調后送入解交織器509，最后由譯碼器5010譯碼輸出。同時發(fā)射部分的信道估計 器估計的信道沖激響應還作為接收信號解調用。
具體實施例方式
本發(fā)明的上行、下行傳輸通信方案是一個完整的系統(tǒng)，即時分復用時間反轉交織多址 (TDR-IDMA)系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作于時分復用模式，信道估計就以時分復用模式為基礎，由 于信道估計在傳統(tǒng)的IDMA中存在，在本發(fā)明中信道估計也存在，而信道估計方法是現有的 成熟技術。
本發(fā)明的上行傳輸通信方案的創(chuàng)新點是提出了基于時間反轉的前置信號處理器，并且整 個系統(tǒng)工作于時分復用模式。而信道估計方法是現有的成熟技術。因此根據本發(fā)明提供的 方法，只需額外增加一個硬件設備(即前置信號處理器)就可構成本發(fā)明的上行傳輸通信 系統(tǒng)。
本發(fā)明下行傳輸通信方案的創(chuàng)新點是提出了基于時間反轉的信號預處理器,并且系統(tǒng)工 作于時分復用模式和多輸入單輸出模式。其中多輸入單輸出是成熟技術，因此根據本發(fā)明 提供的方法，只需額外增加一個硬件設備(即信號預處理器)就可構成本發(fā)明的下行傳輸 通信系統(tǒng)。
權利要求
1.一種基于時間反轉及時分復用的交織多址(IDMA)上行傳輸通信系統(tǒng)，包括發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分包括前向糾錯編碼器(201)、交織器(202)、調制器(203)、射頻(204)等單元；接收部分部分包括射頻部分(205)、解調器(206)、信道估計器(207)、前置信號處理器(208)、改進的基本信號估計器(209)、解交織器(2010)、交織器(2011)、譯碼器(2012)等單元。其特征在于是前置信號處理器(208)和改進的基本信號估計器(209)。時分復用模式下信道估計器(207)估計出的上行信道沖激響應取時間反轉并共扼作為前置信號處理器(208)；前置信號處理器(208)的各個輸出作為改進的基本信號估計器(209)的輸入，改進的基本信號估計器(209)的內部并行處理相應的輸入。
2. —種基于時間反轉及時分復用的交織多址(IDMA)下行傳輸通信系統(tǒng)，包括發(fā) 射部分和接收部分，發(fā)射部分包括前向糾錯編碼器(501)、交織器(502)、 信號預處理器(503)、信道估計器(504)、調制器(505)、射頻(506)等單 元；接收部分包括射頻部分(507)、解調器(508)、解交織器(509)、譯碼 器(5010)等單元。其特征在于是信號預處理器(503)和射頻(506)。時分 復用模式下信道估計器(504)估計出的上行信道沖激響應取時間反轉并共扼 作為信號預處理器(503);信號預處理器(509)的各個輸出經調制器(505) 后作為多輸入單輸出(MIS0)射頻(506)的輸入。
3. 根據權利要求1所述的一種基于時間反轉及時分復用的交織多址(IDMA)上行 傳輸通信系統(tǒng)，其特征在于是前置信號處理器和改進的基本信號估計器。時 分復用模式下信道估計器估計出的上行信道沖激響應取時間反轉并共扼作為 前置信號處理器，前置信號處理器完成相應信道的匹配功能。改進的基本信 號估計器的輸入各不相同，在改進的基本信號估計器的內部被并行處理。
4. 根據權利要求2所述的一種基于時間反轉及時分復用的交織多址(IDMA)下行 傳輸通信系統(tǒng)，其特征在于是信號預處理器和射頻。時分復用模式下信道估 計器估計出的各通道上行信道沖激響應取時間反轉并共扼作為信號預處理 器；信號預處理器的輸出經調制器后作為多輸入單輸出(MISO)射頻的輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于時分復用(TDD)及時間反轉(TR)的交織多址(IDMA)上行、下行傳輸通信系統(tǒng)，我們將其命名為時分復用時間反轉交織多址(TDR-IDMA)系統(tǒng)。在TDR-IDMA系統(tǒng)中，通過時分復用將信道沖激響應的時間反轉并取共扼作為上行信道接收端的前置信號處理器以及下行信道發(fā)送端的信號預處理器。利用不同用戶的信道沖激響應的弱相關，上行信道接收端的前置信號處理器使多用戶干擾得到有效抑制，從而使基站端接收機的迭代多用戶檢測快速收斂。同時下行信道發(fā)送端的信號預處理器也有利于移動設備端的信號檢測。而時分復用使移動接收機的信道估計器放到基站端，從而極大地簡化了下行接收機的復雜度，并且可以使下行數據傳輸率增高。與傳統(tǒng)的IDMA系統(tǒng)相比，TDR-IDMA具有快速多用戶檢測和簡化的移動設備。
文檔編號H04J3/00GK101098163SQ200710049390
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權日2007年6月28日
發(fā)明者天 蘭, 熊興中, 胡劍浩 申請人:電子科技大學