時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)裝置、方法及系統(tǒng)的制作方法

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專利名稱：時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)裝置、方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領域中的ETF-OFDM (Expanded Time and Frequency-Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，時域擴展的正交頻分復用技術)，該技術結合了現(xiàn)有的DS-CDMA ( Direct Sequence-Code Division Multiple Access ，直接序列碼分多址)技術和 MC-CDMA ( Multicarrier誦Code Division Multiple Access,多載波碼分多址)技術，具體涉及一種時頻擴展的正交頻分復用系統(tǒng)中下行鏈路的信號收發(fā)方法，及一種時頻擴展的正交頻分復用系統(tǒng)中的下行鏈路裝置及系統(tǒng)。
背景技術：
下一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)的目標是為用戶提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的服務質(zhì)量，系統(tǒng)容量也將得到大幅度提高。因此提高信道利用率以及提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力已經(jīng)成為下一代無線通信技術的一個重要研究課題。
DS-CDMA技術是CDMA標準中的重要部分。作為一種擴頻方式，DS-CDMA通過將攜帶信息的窄帶信號與高速地址碼信號相乘，獲得寬帶擴頻信號，接收端通過用與發(fā)射端同步的相同地址碼信號去控制輸入變頻器的載頻相位即可實現(xiàn)解擴。DS-CDMA系統(tǒng)具有抗窄帶干擾、抗多徑衰落和保密性好的優(yōu)點。然而，DS-CDMA也存在一些問題，比如，不適用于非常高的速率傳輸，這是制約其進一步發(fā)展的一個瓶頸。
基于以上傳統(tǒng)DS-CDMA系統(tǒng)的性能，特別是針對DS-CDMA 的傳輸速率問題，人們將DS-CDMA和OFDM相結合，形成了適用于高速率傳輸?shù)腗C-CDMA。作為一種多載波多址通信方式，MC-CDMA將CDMA技術和OFDM技術結合起來，讓每一個頻道使用所能提供的全部頻譜，把原先在一個信道內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分到若干個信道中進行傳輸，即通過將擴頻序列的不同碼片調(diào)制到不同的子載波上實現(xiàn)頻域擴展，在提高系統(tǒng)容量的同時還提高了頻帶的利用率。
目前，MC-CDMA系統(tǒng)雖然技術成熟、應用廣泛，然而還是有以下兩個問題存在第一，在遇到頻率選擇性衰落信道時，如果相對信道時延擴展來說，發(fā)射端發(fā)射的是一個時間寬度較窄的脈沖信號，在頻域傳輸帶寬則相對較大，若傳輸帶寬比信道相干帶寬大，這時信號之間的相關性變差。這時信道在一個符號帶寬內(nèi)變化劇烈，則進入深衰落。第二，在遇到時間選擇性衰落信道時，如果相對最大多普勒頻移來說，發(fā)射端發(fā)射的是一個帶寬較窄的頻域信號，在時域符號周期較長，若取樣時間間隔大于相干時間，信號的相關性變差。這時信道在一個符號周期內(nèi)變化劇烈，則進入深衰落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠充分提高信道利用率同時能夠提高系統(tǒng)的抗干擾能力的一種ETF-OFDM下行鏈路的發(fā)射接收裝置、方法及通信系統(tǒng)。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案提供一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)裝置、方法及系統(tǒng)。
一種時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，包括
信號生成模塊，用于為所有用戶產(chǎn)生i:路調(diào)制信號，x2,…乂,…,Z，其中z表示用戶的個數(shù)，x'表示第/個用戶的調(diào)制信號；
時域擴頻模塊，用于利用每個用戶的時域擴頻碼 W 將該用戶的所述調(diào)制信號進行時域擴頻處理，得到
時域擴頻碼片x'，其中『'表示第/個用戶的時域擴頻碼，i'表示第/個用戶的時域擴頻碼片；以及頻域擴頻模塊，用于將每個用戶的所述時域擴頻碼片按照預定的規(guī)則進行符號重建，再進行頻域正交擴頻處理，將頻域正交擴頻處理后的數(shù)據(jù)進行快速傅麗葉反變換IFFT,再經(jīng)過預定的信號處理之后送入信道發(fā)射。
所述時域擴頻處理方式是將每個用戶的時域擴頻碼
『'=[『。',<，，『」]與該用戶的調(diào)制信號X、X2，…乂,…，,相乘，得到所
述時域擴頻碼片X"x,/，其中不同用戶的時域擴頻碼相互正交。所述頻域擴頻模塊包括
符號重組模塊，用于將每個用戶的所述時域擴頻碼片義'進行串
并變換，將所述時域擴頻碼片x'變換為p路速率為，的并行信號
C，其中，"l,2,…,尸n,2,…爺，sJ表示第/個用戶的并行信號；
頻域正交擴頻模塊，用于將每個用戶的所述并行信號&，/與該用戶的頻域正交擴頻碼= [CM,。',CM，/,...,CM,M—/]相乘，得到輸出數(shù) 據(jù)，再將所有用戶的輸出數(shù)據(jù)分別對位相加，即將對應相同子載波的
輸出數(shù)據(jù)疊加，得到信號^iix，/cj，
/=1 p=l
其中，"l,2,…,尸;p1，2,…，，M表示子載波的個數(shù)，Cp,/表示
第/個用戶的頻域正交擴頻碼，不同用戶的頻域正交擴頻碼相互正交； IFFT變換模塊，用于將所述信號S進行IFFT變換；
信號處理模塊，用于將所述IFFT變換后的信號進行并串變換，然后送入信道發(fā)射。
所述信號處理模塊將IFFT變換后的信號進行并串變換后加循環(huán) 前綴。
所述預定的規(guī)則用于使得各個用戶的并行信號之間的相關
性盡可能的小。
一種時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，包括以下步驟
Sl，利用信號生成模塊為所有用戶產(chǎn)生Z路調(diào)制信號
，？,…乂，…，Z，其中Z表示用戶的個數(shù)，一表示第/個用戶的調(diào)制信
號；52, 根據(jù)每個用戶的時域擴頻碼r-[r。',/,…,『/]，利用時域擴
頻模塊對該用戶的調(diào)制信號進行時域擴頻處理，得到時域擴頻碼片 X'，其中w表示第/個用戶的時域擴頻碼，X'表示第/個用戶的時域
擴頻碼片；
53, 利用頻域擴頻模塊將所述時域擴頻碼片按照預定的規(guī)則進行
符號重建，再進行頻域正交擴頻處理，將頻域正交擴頻處理后的數(shù)據(jù)
進行快速傅麗葉反變換ifft,再經(jīng)過預定的信號處理之后送入信道發(fā)射。
所述步驟s2的時域擴頻處理方式是將每個用戶的時域擴頻碼『'=,。',<，. .,『」]與該用戶的調(diào)制信號W,…，x',…,？相乘，得到所述時域擴頻碼片X'-x'^'，其中不同用戶的時域擴頻碼相互正交。
所述步驟s3具體為
531, 利用頻域擴頻模塊中的符號重組模塊將每個用戶的所述時域擴頻碼片X'進行串并變換，將所述時域擴頻碼片X'變換為P路速
率為^的并行信號&乂,其中，"!,2,…,尸;p1,2，…，，&/表示第/個
用戶的并行信號；
532, 利用頻域擴頻模塊中的頻域正交擴頻模塊將所述并行信號、'與該用戶的頻域正交擴頻碼CJ ^Cm。'，cJ，…，c-力相乘，得
到輸出數(shù)據(jù)，不同用戶的頻域正交擴頻碼相互正交，再將所有用戶的輸出數(shù)據(jù)分別對位相加，即將對應相同子載波的輸出數(shù)據(jù)疊加，得到
信號^tiX/Cp,/，其中，&,/表示第/個用戶的頻域正交擴頻碼,
M表示子載波的個數(shù)；
s33，利用頻域擴頻模塊中的ifft變換模塊將所述信號S進行 ifft變換；
s34，利用頻域擴頻模塊中的信號處理模塊將所述ifft變換后的信號進行并串變換，然后送入信道發(fā)射。
所述步驟c4還包括將所述ifft變換后進行并串變換后的信號加循環(huán)前綴。
所述預定的規(guī)則為使得各個用戶的所述并行信號S。/之間的相關性盡可能的小。
一種時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，包括
頻域解擴模塊，用于將從信道接收的第/個用戶的數(shù)據(jù)進行串并
變換，得到信號K")，對信號K")進行快速傅麗葉變換FFT，得到信號i ，然后對信號i 進行頻域解擴處理，得到信號i ^，再將信號i ^按
照預定的規(guī)則進行符號合并，得到信號r，其中"為正整數(shù)，且
"=0，1,-.，M-1， M表示子載波的個數(shù)，"1,2，…,尸;",2,…，,丄為系
統(tǒng)中用戶的個數(shù)，，為系統(tǒng)的發(fā)射裝置中的符號重組模塊產(chǎn)生的并行信號的速率，尸為所產(chǎn)生的并行信號的路數(shù)；以及
時域解擴模塊，用于將所述符號合并后的信號r進行時域解擴處
理，得到用戶/的原始調(diào)制信號。
所述用戶接收裝置還包括判決輸出模塊，用于將所述用戶的原始調(diào)制信號進行解調(diào)之后判決輸出。
所述頻域解擴模塊包括
FFT變換模塊，用于將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換，然后進行FFT變換得到信號i ;
頻域正交解擴模塊，用于將FFT變換后的信號i 分別與用戶/的頻域正交擴頻碼Cp,/相乘，得到信號
及<formula>formula see original document page 12</formula>符號合并模塊，用于按照預定的規(guī)則對所述頻域解擴后的信號 i^進行反向選擇和并串變換，得到信號y。
所述FFT變換模塊將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換之后去循環(huán)前綴。
所述時域解擴處理為將信號r與時域擴頻碼『'相乘并相加，得到信號乂 = f n力『'(力，信號乂為用戶/的原始調(diào)制信號。
一種時頻擴展的正交頻分復用接收方法，包括以下步驟 S1 ，利用頻域解擴模塊將從信道接收的第/個用戶的數(shù)據(jù)進行串并變換，得到信號K")，對信號KW進行快速傅麗葉變換FFT，得到信號i ，然后對信號i 進行頻域解擴處理，得到信號i M，再將信號&,9 按照預定的規(guī)則進行符號合并，得到信號7，其中"為正整數(shù)，且 "=0，1，-"，M —1， Tl/表示子載波的個數(shù)，p = 1,2，--.,/^ = 1,2,...，， Z為系
統(tǒng)中用戶的個數(shù)，，為在系統(tǒng)的發(fā)射裝置中的符號重組模塊中產(chǎn)生
的并行信號的速率，^為所產(chǎn)生的并行信號的路數(shù)；以及
S2，利用時域解擴模塊將所述符號合并后的信號r進行時域解擴
處理，得到用戶的原始調(diào)制信號。
所述步驟S2之后還包括將所述用戶的原始調(diào)制信號進行解調(diào)之
后判決輸出的步驟。
所述步驟S1具體為
Sll，利用頻域解擴模塊中的FFT變換模塊將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換，然后進行FFT變換得到信號i ;
S12，利用頻域解擴模塊中的頻域正交解擴模塊將FFT變換后的信號/ 分別與用戶/的頻域正交擴頻碼C^相乘，得到信號
& =S及cj ("=:2:2; K"K,淑。；④；
"1 M "1 w=0
S13，利用頻域解擴模塊中的符號合并模塊按照所述預定的規(guī)則對所述頻域解擴后的信號進行反向選擇和并串變換，得到原始的時域擴頻碼片。
所述步驟Sll還包括將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換之后去循環(huán)前綴。
所述時域解擴處理為將信號y與時域擴頻碼『'相乘并相加，得到信號乂=1^(/)『'(力，信號乂為用戶/的原始調(diào)制信號。
/=1
一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)系統(tǒng)，包括所述時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置和Z個所述時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其中丄表示系統(tǒng)中用戶的個數(shù)，所述接收裝置從信道上接收經(jīng)所述發(fā) 射裝置處理后的信號。
一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)方法，包括以下步驟信號發(fā)射步驟，釆用所述時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法發(fā)射信號；以及
信號接收步驟，釆用所述時頻擴展的正交頻分復用接收方法接收上述信號。
上述技術方案具有如下優(yōu)點通過在時間和頻域兩個維度對信號
進行擴頻處理，提高了信號在傳輸過程中的抗干擾能力；通過使每個用戶的信號充分占用的時間和頻率上的資源，從而提高了信道利用率。

圖l是本發(fā)明的ETF-OFDM收發(fā)方法流程圖2是本發(fā)明的ETF-OFDM收發(fā)系統(tǒng)的下行鏈路系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的ETF-OFDM收發(fā)方法流程圖如圖1所示步驟IOI，利用信號生成模塊為所有用戶產(chǎn)生調(diào)制信號。具體步驟為產(chǎn)生丄路調(diào)制信號
義夕X5 ■ ■ ， X , ■ ■ ■ ， X 2
其中？表示第/個用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)，符號速率為/ ， "1,2,…,Z, ￡
為系統(tǒng)中的總用戶數(shù)目；
步驟102,根據(jù)每個用戶的時域擴頻碼『'利用時域擴頻模塊對該用戶的調(diào)制信號進行時域擴頻處理。具體步驟為將第/個用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)？與對應的時域擴頻碼『'=[『。',<，...,」]相乘進行時域擴頻，擴頻之后得到信號z'，其碼片長度為N,碼片速率為 M,且x'-x,/。所有用戶的時域擴頻碼形成矩陣r,每一行^均為一個時域擴頻碼序列，該矩陣的行與行之間互相正交，即不同用戶的時域擴頻碼相互正交；
上述時域擴頻碼『具有良好的自相關和互相關特性，在序列同步
的前提下具體滿足1)良好的自相關特性自相關值呈現(xiàn)尖峰狀，旁瓣接近于0; 2)良好的互相關特性互相關特性正交，互相關值為 0;滿足上述特點的時域擴頻碼序列有很多種，比如PN碼、Walsh碼、 Gold碼等，并不構成對本發(fā)明的限制。這里時域擴頻碼PF用來區(qū)分用戶，因此需要良好的互相關特性，對自相關特性的要求就相對較低。所以這里可以選用互相關特性正交、自相關特性欠佳的Walsh碼序列。步驟103，利用符號重組模塊進行符號重建處理。具體為按照一
定的設計規(guī)則，對信號^進行選擇，并根據(jù)選擇結果做串并變換，即將一路串行信號X'變換為尸路速率為，的并行信號
S^,;^l,2，…,i^"，2,…，，設計規(guī)則用于使得每一路輸出信號之間
的相關性盡可能的小。通過串并變換降低了信號的傳輸速率從而提高
了信號的時域長度；
步驟104,利用頻域正交擴頻模塊進行頻域擴頻處理。具體步驟為將第/個用戶的符號重建處理后的并行信號&，/分別與其對應的頻域擴頻碼序列
<formula>formula see original document page 15</formula>下
相乘，得到頻域擴頻信號，并將所有用戶的頻域擴頻信號分別對位相加，即將對應相同子載波的頻域擴頻信號疊加到一起，得到信號
S,其中子載波個數(shù)為M。定義5 = ^^> '&,/;所有用戶的頻域擴
頻碼形成矩陣c，每一行c'均為一個頻域擴頻碼序列，該矩陣的行與行之間互相正交，即不同用戶的頻域擴頻碼相互正交；上述頻域擴頻碼C具有良好的自相關和互相關特性，在序列同步的前提下具體滿足1)良好的自相關特性自相關值呈現(xiàn)尖峰狀，
旁瓣接近于0; 2)良好的互相關特性互相關特性正交，互相關值為 0;滿足上述特點的頻域擴頻碼序列有很多種，比如PN碼、Walsh碼、 Gold碼等，并不構成對本發(fā)明的限制。這里頻域擴頻碼C用來區(qū)分碼片，需要良好的互相關特性。而不同用戶的信號已經(jīng)通過時域擴頻碼『來進行區(qū)分，所以不同用戶的頻域擴頻碼C可以相同，也可以不同。因此這里可以選用互相關特性正交、自相關特性欠佳的Walsh碼序列。步驟105 ，利用IFFT變換模塊對信號S進行OFDM調(diào)制即IFFT (Inverse Fast Fourier Transform,快速傅麗葉反變換)變換，其輸出為—)，且
<formula>formula see original document page 16</formula>
步驟106 ，利用信號處理模塊將經(jīng)過IFFT變換之后的信號作并串變換，處理之后發(fā)射到衛(wèi)星信道。作并串變換的目的是提高信號的傳輸速率。發(fā)射之前還可以對信號進行其它處理，例如加循環(huán)前綴。
步驟107，從AWGN (Additive White Gaussion Noise,加性高斯
白噪聲)信道接收信號，利用FFT變換模塊將從信道接收的第/個用戶的數(shù)據(jù)進行串并變換，得到信號K"),對其做FFT (Fast Fourier Transform,快速傅麗葉變換)變換，即進行OFDM解調(diào)。得到信號
及=丄^>(咖-^。其中，"為正整數(shù)，且"-0,l,…,M-l。如果在上
述步驟中進行了加循環(huán)前綴則在經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換之后還有進行去掉循環(huán)前綴處理。
步驟108，利用頻域正交解擴模塊進行頻域解擴。由于頻域擴頻碼C的各行之間相互正交，因此將OFDM解調(diào)后得到的信號i 分別與對應的頻域擴頻碼序列Cj相乘并相加，得到信號i M , 、=Z= J》(")e—，
A=l ^ A:=l w=0
這時已經(jīng)去掉了頻域擴頻的調(diào)制信息；
步驟l09，利用符號合并模塊進行符號合并。根據(jù)在發(fā)射裝置中符號重組的選擇規(guī)則，對信號i M進行反向選擇和并串變換，得到信號r，這時r恢復了經(jīng)過時域擴頻之后的順序，同時經(jīng)過并串變換之后信號速率提高，信號的時域長度減小，即將信號恢復為經(jīng)過時域擴頻之后的碼片速率和碼片長度；
步驟lio，利用時域擴頻碼『各行之間的正交性，將信號r與對
應的時域擴頻序列『'相乘并相加，得到時域解擴之后的信號乂，乂 = f r(力『'(y)。得到的乂即為原始產(chǎn)生的第/個用戶的調(diào)制信號。
步驟ili，對信號乂解調(diào)之后通過判決輸出。上述步驟103中的設計規(guī)則是因情況而定的，具體需要滿足
(1) 串并轉(zhuǎn)換后的并行信號路數(shù)與子載波個數(shù)相同；
(2) 并行的每路信號里的信號之間相關性盡可能??；滿足上述特點的選擇規(guī)則有很多種，在滿足(1)的前提下盡可
能好地滿足(2)即可，并不構成對本發(fā)明的限制。比如將一路串行信號[s^A,^&A]進行簡單選擇后，可轉(zhuǎn)換成3路并行信號^A]、相乘進行時域擴頻，擴頻之后得到信號z'，其碼片速率為丄i ,且^=^，/。所有用戶的時域擴頻碼形成矩陣r，每一行『'均為一個時域擴頻碼序列，該矩陣的行與行之間互相正交，即不同用戶的時域擴頻碼相互正交；上述時域擴頻碼r具有良好的自相關和互相關特性，在序列同步的前提下具體
滿足1)良好的自相關特性自相關值呈現(xiàn)尖峰狀，旁瓣接近于O; 2)良好的互相關特性互相關特性正交，互相關值為O;滿足上述特點的時域擴頻碼序列有很多種，比如PN碼、Walsh碼、Gold碼等，并不構成對本發(fā)明的限制。這里時域擴頻碼『用來區(qū)分用戶，因此需要良好的互相關特性，對自相關特性的要求就相對較低。所以這里可以選用互相關特性正交、自相關特性欠佳的Walsh碼序列。
頻域擴頻模塊用于符號重組處理、頻域正交擴頻處理、IFFT變換
以及信號處理。其中，
符號重組模塊用于進行符號重建處理。具體為按照一定的設計規(guī)
則，對信號X'進行選擇，并根據(jù)選擇結果做串并變換，即將一路串行信號X'變換為P路速率為^的并行信號
^,/，;^1,2，…，PW",2,…^，設計規(guī)則用于使得每一路輸出信號之間的相關性盡可能的小。通過串并變換降低了信號的傳輸速率從而提高了信號的時域長度；其中，設計規(guī)則是因情況而定的，具體需要
滿足
(1) 串并轉(zhuǎn)換后的并行信號路數(shù)與子載波個數(shù)相同；
(2) 并行的每路信號里的信號之間相關性盡可能小；滿足上述特點的選擇規(guī)則有很多種，在滿足(1)的前提下盡可
能好地滿足(2)即可，并不構成對本發(fā)明的限制。比如將一路串行信號h,&A，^&A]進行簡單選擇后，可轉(zhuǎn)換成3路并行信號^A]、
頻域正交擴頻模塊用于將符號重組模塊處理后的信號進行頻域擴頻處理。具體步驟為將第/個用戶的符號重建處理后的并行信號分別與其對應的頻域擴頻碼序列
丄7
cP，/ =[cp"，c/^/，. ' .，c二]，產(chǎn)1,2，.'.，尸;《=i,2，. -y
相乘，得到頻域擴頻信號，并將所有用戶的頻域擴頻信號分別對位相加，即將對應相同子載波的頻域擴頻信號疊加到一起，得到信號
S，其中子載波個數(shù)為M。定義S-tt、；C^;所有用戶的頻域擴
頻碼形成矩陣c，每一行c'均為一個頻域擴頻碼序列，該矩陣的行與行之間互相正交，即不同用戶的頻域擴頻碼相互正交；上述頻域擴頻碼c具有良好的自相關和互相關特性，在序列同步的前提下具體滿足1)良好的自相關特性自相關值呈現(xiàn)尖峰狀，旁瓣接近于0; 2)良好的互相關特性互相關特性正交，互相關值為0;滿足上述特點
的頻域擴頻碼序列有很多種，比如PN碼、Walsh碼、Gold碼等，并不
構成對本發(fā)明的限制。這里頻域擴頻碼C用來區(qū)分碼片，需要良好的
互相關特性。而不同用戶的信號已經(jīng)通過時域擴頻碼『來進行區(qū)分，
所以不同用戶的頻域擴頻碼C可以相同，也可以不同。因此這里可以
選用互相關特性正交、自相關特性欠佳的Walsh碼序列。
IFFT變換模塊用于對上述信號S進行OFDM調(diào)制即IFFT (Inverse Fast Fourier Transform,快速傅麗葉反變換)變換，其輸出為s("),且
M—l M—l丄尸 i
m=0 加=0 /=1 p=l Ar=l
信號處理模塊將經(jīng)過IFFT變換之后的信號作并串變換，處理之后發(fā)射到衛(wèi)星信道。作并串變換的目的是提高信號的傳輸速率。發(fā) 射之前還可以對信號進行其它處理，例如加循環(huán)前綴。用戶3的接收裝置214中，
頻域解擴模塊用于將從信道接收到的信號進行FFT變換、頻域正交解擴處理以及符號合并處理。其中，
FFT變換模塊用于從AWGN ( Additive White Gaussion Noise,加
性高斯白噪聲)信道接收信號，將該經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換之后得到信號r(")，
對其做FFT (Fast Fourier Transform,快速傅麗葉變換)，即進行OFDM
解調(diào)。得到信號/ = ij>("K;2OT1/M 。其中，"為正整數(shù)，且
"=0,1,...,M-1。如果在上述步驟中進行了加循環(huán)前綴則在經(jīng)過串并轉(zhuǎn)
換之后還有進行去掉循環(huán)前綴處理。
頻域正交解擴模塊用于進行頻域解擴。由于頻域擴頻碼c的各行
之間相互正交，因此將OFDM解調(diào)后得到的信號分別與對應的頻域擴頻碼序列相乘并相加，得到信號i M ,
A=I M "1 w=0
這時已經(jīng)去掉了頻域擴頻的調(diào)制信息；
符號合并模塊用于進行符號合并。根據(jù)在發(fā)射裝置中符號重組的選擇規(guī)則，對信號&,9進行反向選擇和并串變換，得到信號r，這時r 恢復了經(jīng)過時域擴頻之后的順序，同時經(jīng)過并串變換之后信號速率提高，信號的時域長度減小，即將信號恢復為經(jīng)過時域擴頻之后的碼片速率和碼片長度；
時域解擴模塊用于利用時域擴頻碼『各行之間的正交性，將信號
r與對應的時域擴頻序列『'相乘并相加，得到時域解擴之后的信號乂，乂-iw，(力。得到的/即為原始產(chǎn)生的第/個用戶的調(diào)制信號。
判決輸出模塊用于對信號/解調(diào)之后通過判決輸出。由以上實施例可以看出，本發(fā)明實施例通過采用在現(xiàn)有 MC-CDMA系統(tǒng)的發(fā)射端增加一級時域擴頻模塊和一級符號重組模塊，并對現(xiàn)有頻域擴頻模塊做一定修改；相對應的，在接收端再增加一級符號合并模塊和一級時域解擴模塊，并對頻域解擴模塊做相應的修改，經(jīng)過時域頻域兩維擴頻之后，便將所有用戶的所有碼片都調(diào)制到所有的子載波上，這樣，所有用戶的所有信號都占用了所有的時域資源和頻域資源，而且時域符號周期和頻域傳輸帶寬都相對較大，避免了深衰落問題的出現(xiàn)；同時，信號的時域能量和頻域能量都大大降
低，易于分辨并抑制突發(fā)窄時脈沖干擾和窄帶干擾。因此提高了信道利用率和信號在傳輸過程中的抗干擾能力。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，其特征在于，包括信號生成模塊，用于為所有用戶產(chǎn)生L路調(diào)制信號x1，x2，…，xl，…，xL，其中L表示用戶的個數(shù)，xl表示第l個用戶的調(diào)制信號；時域擴頻模塊，用于利用每個用戶的時域擴頻碼Wl＝[W0l，W1l，…，WLl]將該用戶的所述調(diào)制信號進行時域擴頻處理，得到時域擴頻碼片Xl，其中Wl表示第l個用戶的時域擴頻碼，Xl表示第l個用戶的時域擴頻碼片；以及頻域擴頻模塊，用于將每個用戶的所述時域擴頻碼片按照預定的規(guī)則進行符號重建，再進行頻域正交擴頻處理，將頻域正交擴頻處理后的數(shù)據(jù)進行快速傅麗葉反變換IFFT，再經(jīng)過預定的信號處理之后送入信道發(fā)射。
2、如權利要求1所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，其特征在于，所述時域擴頻處理方式是將每個用戶的時域擴頻碼『^F。',A…,『」]與該用戶的調(diào)制信號？,x2,…乂，…y相乘，得到所述時域擴頻碼片1'=^,/，其中不同用戶的時域擴頻碼相互正交。
3、如權利要求2所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，其特征在于，所述頻域擴頻模塊包括符號重組模塊，用于將每個用戶的所述時域擴頻碼片義'進行串并變換，將所述時域擴頻碼片X'變換為尸路速率為，的并行信號、/，其中，；^1,2,…,尸;「1,2,…，，表示第/個用戶的并行信號；頻域正交擴頻模塊，用于將每個用戶的所述并行信號&，/與該用戶的頻域正交擴頻碼CM' = [C^。' ， CM,/,..., 、,J ]相乘，得到輸出數(shù) 據(jù)，再將所有用戶的輸出數(shù)據(jù)分別對位相加，即將對應相同子載波的輸出數(shù)據(jù)疊加，得到信號^tix/c^，其中，"l,2,…,尸;pl，2,…S， M表示子載波的個數(shù)，C」表示第/個用戶的頻域正交擴頻碼，不同用戶的頻域正交擴頻碼相互正交;IFFT變換模塊，用于將所述信號S進行IFFT變換；信號處理模塊，用于將所述IFFT變換后的信號進行并串變換，然后送入信道發(fā)射。
4、如權利要求3所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，其特征在于，所述信號處理模塊將IFFT變換后的信號進行并串變換后加循環(huán)前綴。
5、如權利要求4所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置，其特征在于，所述預定的規(guī)則用于使得各個用戶的并行信號之間的相關性盡可能的小。
6、一種時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，其特征在于，包括以下步驟Sl，利用信號生成模塊為所有用戶產(chǎn)生Z路調(diào)制信號 ,x2，…乂,…，x、其中Z表示用戶的個數(shù)，V表示第/個用戶的調(diào)制信號；S2，根據(jù)每個用戶的時域擴頻碼『'=[<，<， ..，『」]，利用時域擴頻模塊對該用戶的調(diào)制信號進行時域擴頻處理，得到時域擴頻碼片義'，其中『'表示第/個用戶的時域擴頻碼，Z'表示第/個用戶的時域擴頻碼片；S3,利用頻域擴頻模塊將所述時域擴頻碼片按照預定的規(guī)則進行符號重建，再進行頻域正交擴頻處理，將頻域正交擴頻處理后的數(shù)據(jù)進行快速傅麗葉反變換IFFT,再經(jīng)過預定的信號處理之后送入信道發(fā)射。
7、如權利要求6所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，其特征在于，所述步驟S2的時域擴頻處理方式是將每個用戶的時域擴頻碼『'=[<,1',...,/]與該用戶的調(diào)制信號？乂,...乂,..，？相乘，得到所述時域擴頻碼片X、x,/，其中不同用戶的時域擴頻碼相互正交。
8、如權利要求7所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，其特征在于，所述步驟S3具體為531, 利用頻域擴頻模塊中的符號重組模塊將每個用戶的所述時域擴頻碼片Z'進行串并變換，將所述時域擴頻碼片義'變換為P路速率為，的并行信號&,/，其中，"l,2,…，"y,2,…，，&/表示第/個用戶的并行信號；532, 利用頻域擴頻模塊中的頻域正交擴頻模塊將所述并行信號與該用戶的頻域正交擴頻碼C^ ^Cm。'，C肌厶…,C^,力相乘，得到輸出數(shù)據(jù)，不同用戶的頻域正交擴頻碼相互正交，再將所有用戶的輸出數(shù)據(jù)分別對位相加，即將對應相同子載波的輸出數(shù)據(jù)疊加，得到信號5 = 1^>^^,/'其中，CJ表示第/個用戶的頻域正交擴頻碼，/=1 p=M表示子載波的個數(shù)；533, 利用頻域擴頻模塊中的IFFT變換模塊將所述信號S進行 IFFT變換；S34，利用頻域擴頻模塊中的信號處理模塊將所述IFFT變換后的信號進行并串變換，然后送入信道發(fā)射。
9、如權利要求8所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，其特征在于，所述步驟C4還包括將所述IFFT變換后進行并串變換后的信號加循環(huán)前綴。
10、如權利要求9所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法，其特征在于，所述預定的規(guī)則為使得各個用戶的所述并行信號&，/之間的相關性盡可能的小。
11、一種時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其特征在于，包括頻域解擴模塊，用于將從信道接收的第/個用戶的數(shù)據(jù)進行串并變換，得到信號K")，對信號K")進行快速傅麗葉變換FFT，得到信號及，然后對信號i 進行頻域解擴處理，得到信號Z ^，再將信號/ ^按照預定的規(guī)則進行符號合并，得到信號r,其中w為正整數(shù)，且"=0,1,...，M-1， M表示子載波的個數(shù),"1,2，...，尸;《=1,2,...*， Z為系統(tǒng)中用戶的個數(shù)，，為系統(tǒng)的發(fā)射裝置中的符號重組模塊產(chǎn)生的并行信號的速率，P為所產(chǎn)生的并行信號的路數(shù)；以及時域解擴模塊，用于將所述符號合并后的信號r進行時域解擴處理，得到用戶/的原始調(diào)制信號。
12、如權利要求11所述的時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其特征在于，所述用戶接收裝置還包括判決輸出模塊，用于將所述用戶的原始調(diào)制信號進行解調(diào)之后判決輸出。
13、如權利要求12所述的時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其特征在于，所述頻域解擴模塊包括FFT變換模塊，用于將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換，然后進行FFT變換得到信號i ;頻域正交解擴模塊，用于將FFT變換后的信號i 分別與用戶/的頻域正交擴頻碼C^相乘，得到信號"1 皿"1 "符號合并模塊，用于按照預定的規(guī)則對所述頻域解擴后的信號A，,進行反向選擇和并串變換，得到信號r。
14、如權利要求13所述的時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其特征在于，所述FFT變換模塊將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換之后去循環(huán)前綴。
15、如權利要求13所述的時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其特征在于，所述時域解擴處理為將信號y與時域擴頻碼『'相乘并相加，得到信號^in,'(力，信號/為用戶/的原始調(diào)制信號。
16、一種時頻擴展的正交頻分復用接收方法，其特征在于，包括以下步驟Sl ，利用頻域解擴模塊將從信道接收的第/個用戶的數(shù)據(jù)進行串并變換，得到信號K")，對信號K")進行快速傅麗葉變換FFT，得到信號及，然后對信號i 進行頻域解擴處理，得到信號i^，再將信號及p,, 按照預定的規(guī)則進行符號合并，得到信號F，其中w為正整數(shù)，且"=0,1,...,M-1， M表示子載波的個數(shù)，"1,2，…,尸;廣1，2,…，，Z為系統(tǒng)中用戶的個數(shù)，與為在系統(tǒng)的發(fā)射裝置中的符號重組模塊中產(chǎn)生的并行信號的速率，尸為所產(chǎn)生的并行信號的路數(shù)；以及S2，利用時域解擴模塊將所述符號合并后的信號7進行時域解擴處理，得到用戶的原始調(diào)制信號。
17、如權利要求16所述的時頻擴展的正交頻分復用接收方法，其特征在于，所述步驟S2之后還包括將所述用戶的原始調(diào)制信號進行解調(diào)之后判決輸出的步驟。
18、如權利要求17所述的時頻擴展的正交頻分復用接收方法，其特征在于，所述步驟S1具體為Sll，利用頻域解擴模塊中的FFT變換模塊將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并變換，然后進行FFT變換得到信號i ;512, 利用頻域解擴模塊中的頻域正交解擴模塊將FFT變換后的信號及分別與用戶/的頻域正交擴頻碼CM'相乘，得到信號、=Z及q》)=去i; IX咖一盧""X,/w;M "1 "=0513, 利用頻域解擴模塊中的符號合并模塊按照所述預定的規(guī)則對所述頻域解擴后的信號進行反向選擇和并串變換，得到原始的時域擴頻碼片。
19、如權利要求18所述的時頻擴展的正交頻分復用接收方法，其特征在于，所述步驟S11還包括將從所述信道接收的數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換之后去循環(huán)前綴。
20、如權利要求19所述的時頻擴展的正交頻分復用接收方法，其特征在于，所述時域解擴處理為將信號y與時域擴頻碼『'相乘并相加，得到信號Z-ty(y，(力，信號/為用戶/的原始調(diào)制信號。/=1
21、一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權利要求1至5之任一所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射裝置和 Z個如權利要求11至15之任一所述的時頻擴展的正交頻分復用接收裝置，其中Z表示系統(tǒng)中用戶的個數(shù)，所述接收裝置從信道上接收經(jīng) 所述發(fā)射裝置處理后的信號。
22、一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟信號發(fā)射步驟，釆用如權利要求6至10之任一所述的時頻擴展的正交頻分復用發(fā)射方法發(fā)射信號；以及信號接收步驟，釆用如權利要求16至20之任一所述的時頻擴展的正交頻分復用接收方法接收上述信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時頻擴展的正交頻分復用收發(fā)裝置、方法及系統(tǒng)，涉及衛(wèi)星通信領域中的正交頻分復用技術。本發(fā)明通過發(fā)射裝置先對信號進行時域擴頻處理，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，再進行頻域擴頻處理，最終通過正交頻分復用方式，發(fā)送至信道；每個用戶的接收裝置對接收到的信號分別進行頻域解擴，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，再進行時域解擴，從而得到原始信號，使信號在時間和頻率兩個維度上都利用完整的資源，充分提高了信道利用率及系統(tǒng)的抗干擾能力。
文檔編號H04L27/26GK101534278SQ200910081529
公開日2009年9月16日申請日期2009年4月10日優(yōu)先權日2009年4月10日
發(fā)明者勇尚, 徐曉燕, 項海格申請人:北京大學

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