專利名稱：一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體可以應(yīng)用于具有電磁環(huán)境認(rèn)知能力的寬帶多載波無(wú)線多載波通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
多載波無(wú)線通信已經(jīng)成為未來寬帶無(wú)線通信的主要傳輸技術(shù)之一，比如WiMAX、IEEE802.11a，802.11n、LTE等系統(tǒng)。隨著寬帶技術(shù)的發(fā)展，認(rèn)知無(wú)線電被認(rèn)為是提高頻譜利用率的有效方式。比如IEEE 802.22系統(tǒng)，整合利用主用戶不占用的頻段，進(jìn)行寬帶傳輸；在主用戶占用的頻段，則不能傳輸信號(hào)以至于對(duì)主用戶產(chǎn)生干擾。這直接導(dǎo)致了非連續(xù)多載波無(wú)線傳輸系統(tǒng)(NC-OFDM)的誕生。該系統(tǒng)基于多載波系統(tǒng)，將對(duì)主用戶產(chǎn)生干擾的子載波挖去，以便主用戶和次用戶的通信系統(tǒng)互不影響。雖然NC-OFDM成為認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的重要構(gòu)成方式，但仍然傳承了正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的缺點(diǎn)子載波上發(fā)生頻率選擇性衰落，以及發(fā)射信號(hào)具有較大的峰均功率比，對(duì)射頻放大器的要求很高。因此，需要設(shè)法克服以上缺點(diǎn)。
對(duì)于傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)而言，克服子載波的頻率選擇性衰落可以采用編碼的方法，也可以采用頻域擴(kuò)頻的方式，比如編碼OFDM系統(tǒng)(COFDM)，多載波CDMA(MC-CDMA)，載波干涉OFDM(CI-OFDM)等；為了降低峰均功率比，可以采用互補(bǔ)碼編碼，也可以采用波形窗、部分序列、選擇映射等方法。另外，載波干涉OFDM采用載波干擾碼(CI碼)進(jìn)行頻域擴(kuò)頻，等效于一個(gè)帶有循環(huán)前綴的單載波系統(tǒng)，所以具有很好的峰均比性能。以上各種方法如果直接移植到NC-OFDM系統(tǒng)中，則會(huì)發(fā)現(xiàn)并不能完成預(yù)期的功能。由于NC-OFDM中挖去的子載波具有任意分布，所以直接導(dǎo)致了以上方法復(fù)雜度的增加，比如互補(bǔ)序列編碼在NC-OFDM中幾乎不可用；CI碼在NC-OFDM中不再正交，系統(tǒng)性能下降等。到目前為止，還沒有較好的方法既能克服子載波的頻率選擇性衰落，又能降低峰均功率比。
本發(fā)明給出一種采用了非連續(xù)載波干涉碼的非連續(xù)多載波無(wú)線傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)送端將非連續(xù)載波干涉碼的碼片在每個(gè)相應(yīng)的子載波上發(fā)送，接收端則采用相應(yīng)的匹配合并器進(jìn)行合并。不同的非連續(xù)載波干涉碼可以采用擴(kuò)頻方式攜帶不同的數(shù)據(jù)，形成類似多載波碼分多址系統(tǒng)(MC-CDMA)系統(tǒng)。其中，非連續(xù)載波干涉碼采用NCI碼，也可用非連續(xù)準(zhǔn)正交載波干涉碼NPCI碼。本發(fā)明與傳統(tǒng)非連續(xù)多載波系統(tǒng)相比，不僅具有更高的傳輸速率和系統(tǒng)容量，而且具有較低的信號(hào)峰均功率比。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法，對(duì)具有電磁環(huán)境認(rèn)知能力的寬帶多載波無(wú)線多載波通信系統(tǒng)提供高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，滿足系統(tǒng)較低信號(hào)峰均功率比的需求。其特征在于，為了整合利用主用戶不占用的頻段提供高數(shù)據(jù)傳輸速率，采用了NC-OFDM的傳輸方式；為了能夠降低傳輸中的多徑干擾，采用了沿子載波方向擴(kuò)頻的方式；為了能夠有效地降低峰均功率比，采用了非連續(xù)載波干涉碼作為頻域擴(kuò)頻序列。
本發(fā)明提出的采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法的發(fā)送端，包括以下步驟 (1)設(shè)系統(tǒng)總子載波數(shù)為N，N為任意正整數(shù)，其中，主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)為N-M，M為允許次用戶利用的子載波數(shù)，為正整數(shù)，M＜N，然后，構(gòu)造一個(gè)指示向量P，使主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的N-M個(gè)子載波被置零，允許次用戶利用的M個(gè)子載波被置1P＝(p0，p1，p2，…，pn，…，pN-1)，n＝0，1，…，n，…，N-1，其中，
(2)發(fā)送端產(chǎn)生M個(gè)長(zhǎng)度各為N的非連續(xù)載波干涉碼NCI碼，其步驟如下 (2.1)設(shè)定M×M離散傅立葉逆矩陣FM-1


i為行，m為列，
(2.2)抽出所述FM-1的第i行，并乘以

得到載波干涉碼CI碼Ci(CI)

其中，0≤i≤M-1，0≤m≤M-1，cm(i)表示第i行的第m個(gè)碼片，表示為WMi·m，則
(2.3)對(duì)所述Ci(NCI)碼初始化令n＝0，i＝0，m＝0； (2.4)構(gòu)造M個(gè)長(zhǎng)度各為N的NCI碼Ci(NCI)
其中 當(dāng)pn＝1時(shí)，則令

然后令n＝n+1，m＝m+1，重復(fù)步驟(2.4)，直到n＝N； 當(dāng)pn＝0時(shí)，則令

然后令n＝n+1，重復(fù)步驟(2.4)，直至n＝N； (2.5)令i＝i+1，返回步驟(2.4)直至i＝M； (3)調(diào)制電路對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)； (4)把步驟(3)得到的調(diào)制信號(hào)送入串并變換電路，產(chǎn)生M個(gè)并行的符號(hào)； (5)把步驟(4)輸出的每一個(gè)符號(hào)用步驟(2)產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的NCI碼中的每個(gè)碼片相乘后再通過一個(gè)加法器相加； (6)對(duì)步驟(5)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算，并加入循環(huán)前綴后輸出； (7)對(duì)步驟(6)的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模變換，得到模擬信號(hào)； (8)由發(fā)射端頻率合成器產(chǎn)生載波頻率，并把所述模擬信號(hào)調(diào)制到該載波頻率發(fā)射。
本發(fā)明提出的采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法的接收端，包括以下步驟 (1)接收天線接收上述信號(hào)，并送入接收端頻率合成器，將輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后得到相應(yīng)的基帶信號(hào)； (2)對(duì)步驟(1)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)； (3)對(duì)步驟(2)輸出的數(shù)字信號(hào)去除循環(huán)前綴； (4)對(duì)步驟(3)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出； (5)把步驟(4)的輸出信號(hào)送入NCI碼的匹配合并器將N路子載波上的信號(hào)對(duì)應(yīng)乘以NCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)并串變換后輸出； (6)對(duì)步驟(5)的串行輸出信號(hào)進(jìn)行符號(hào)解調(diào)后得到次用戶數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提出的采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法的發(fā)送端，所述NCI碼用NPCI碼代替，包括以下步驟 (1)設(shè)系統(tǒng)總子載波數(shù)為N，N為任意正整數(shù)，其中，主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)為N-M，M為允許次用戶利用的子載波數(shù)，為正整數(shù)，M＜N，然后，構(gòu)造一個(gè)指示向量P，使主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的N-M個(gè)子載波被置零，允許次用戶利用的M個(gè)子載波被置1P＝(p0，p1，p2，…，pn，…，pN-1)，n＝0，1，…，n，…，N-1，其中，
(2)發(fā)送端產(chǎn)生M個(gè)長(zhǎng)度各為N的非連續(xù)載波干涉碼NPCI碼，其步驟如下 (2.1)設(shè)定M×M離散傅立葉逆矩陣FM-1


i為行，m為列，
(2.2)抽出所述FM-1的第i行，并乘以

再經(jīng)過變換后得到準(zhǔn)正交載波干涉碼PCI碼Ci(PCI)

其中，0≤i≤M-1，0≤m≤M-1，sm(i)表示第i行的第m個(gè)碼片，表示為

則

其中，
(2.3)對(duì)所述Ci(NPCI)碼初始化令n＝0，i＝0，m＝0； (2.4)構(gòu)造M個(gè)長(zhǎng)度各為N的NCI碼Ci(NPCI)
其中 當(dāng)pn＝1時(shí)，則令

然后令n＝n+1，m＝m+1，重復(fù)步驟(2.4)，直到n＝N； 當(dāng)pn＝0時(shí)，則令

然后令n＝n+1，重復(fù)步驟(2.4)，直至n＝N； (2.5)令i＝i+1，返回步驟(2.4)直至i＝M； (3)調(diào)制電路對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)； (4)把步驟(3)得到的調(diào)制信號(hào)送入串并變換電路，產(chǎn)生M個(gè)并行的符號(hào)； (5)把步驟(4)輸出的每一個(gè)符號(hào)用步驟(2)產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的NPCI碼中的每個(gè)碼片相乘后再通過一個(gè)加法器相加； (6)對(duì)步驟(5)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算，并加入循環(huán)前綴后輸出； (7)對(duì)步驟(6)的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模變換，得到模擬信號(hào)； (8)由發(fā)射端頻率合成器產(chǎn)生載波頻率，并把所述模擬信號(hào)調(diào)制到該載波頻率發(fā)射。
本發(fā)明提出的采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法的接收端，所述NCI碼用NPCI碼代替，包括以下步驟 (1)接收天線接收上述信號(hào)，并送入接收端頻率合成器，將輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后得到相應(yīng)的基帶信號(hào)； (2)對(duì)步驟(1)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)； (3)對(duì)步驟(2)輸出的數(shù)字信號(hào)去除循環(huán)前綴； (4)對(duì)步驟(3)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出； (5)把步驟(4)的輸出信號(hào)送入NPCI碼的匹配合并器將N路子載波上的信號(hào)對(duì)應(yīng)乘以NPCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)并串變換后輸出； (6)對(duì)步驟(5)的串行輸出信號(hào)進(jìn)行符號(hào)解調(diào)后得到次用戶數(shù)據(jù)。
依照該方法，本發(fā)明提供一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法，系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度很低，易于在現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)的硬件系統(tǒng)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的軟件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
通過軟件仿真和實(shí)際系統(tǒng)驗(yàn)證表明與傳統(tǒng)非連續(xù)多載波系統(tǒng)相比，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，本發(fā)明不僅具有更高的傳輸速率和系統(tǒng)容量，而且具有較低的信號(hào)峰均功率比。



圖1是本發(fā)明NCI-OFDM系統(tǒng)帶寬與子載波傳輸數(shù)據(jù)示意圖。
圖2是本發(fā)明NPCI-OFDM系統(tǒng)帶寬與子載波傳輸數(shù)據(jù)示意圖。
圖3是本發(fā)明NCI-OFDM系統(tǒng)發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明NCI-OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明NPCI-OFDM系統(tǒng)發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明NPCI-OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明系統(tǒng)誤碼率性能仿真圖

OFDM

NCI-OFDM

NPCI-OFDM。
圖8是本發(fā)明系統(tǒng)峰均功率比的仿真圖 (a)NC-OFDM系統(tǒng)信號(hào)峰均功率比； (b)NCI-OFDM系統(tǒng)信號(hào)峰均功率比； (c)NPCI-OFDM系統(tǒng)峰均功率比。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，若采用的是NCI碼，則稱發(fā)明的系統(tǒng)為NCI-OFDM系統(tǒng)；若采用的是NPCI碼，則稱發(fā)明的系統(tǒng)為NPCI-OFDM系統(tǒng)。
為了能夠詳細(xì)地說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和機(jī)能，首先簡(jiǎn)述一下OFDM系統(tǒng)。OFDM系統(tǒng)將用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過串并變換后在一個(gè)頻帶(標(biāo)記為W)的若干子載波上面并行發(fā)送，并行發(fā)送的數(shù)據(jù)單元為OFDM字符，子載波帶寬為ΔF，OFDM字符數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)為Td，加入的循環(huán)前綴長(zhǎng)為Ta，字符總長(zhǎng)度記為T。在接收端，OFDM字符解調(diào)，經(jīng)并串變換后成為接收的用戶數(shù)據(jù)。
在認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中，若主用戶已經(jīng)占用了OFDM系統(tǒng)中的某些頻段，則相應(yīng)的子載波置零，形成非連續(xù)OFDM(NC-OFDM)系統(tǒng)。設(shè)NC-OFDM系統(tǒng)總子載波數(shù)為N，其中次用戶可以利用的子載波數(shù)為M，則主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的子載波數(shù)為N-M。本發(fā)明首先在發(fā)送端將數(shù)據(jù)用非連續(xù)載波干涉碼(NCI碼)或非連續(xù)準(zhǔn)正交載波干涉碼(NPCI)擴(kuò)頻，然后在NC-OFDM系統(tǒng)上傳輸，形成NCI-OFDM或NPCI-OFDM系統(tǒng)。在接收端則采用匹配合并器對(duì)NCI碼進(jìn)行解擴(kuò)操作，還原發(fā)送的數(shù)據(jù)。
參見圖1，是本發(fā)明NCI-OFDM系統(tǒng)頻譜占用情況和數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。被主用戶占用并且在本系統(tǒng)中不能使用的子載波均被置零，其他頻譜空穴的位置均可以傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)輸入的M個(gè)數(shù)據(jù)為(d0，d1，…，dM-1)，則對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)而言，只需要乘以NCI碼對(duì)應(yīng)的碼片后在相應(yīng)子載波發(fā)送即可；對(duì)于每個(gè)子載波，M個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送的碼片相加，第0號(hào)子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為

第1號(hào)子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為

等等。
參見圖2，是本發(fā)明NPCI-OFDM系統(tǒng)頻譜占用情況和數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。被主用戶占用并且在本系統(tǒng)中不能使用的子載波均被置零，其他頻譜空穴的位置均可以傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)輸入的M個(gè)數(shù)據(jù)為(d0，d1，…，dM-1)，則對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)而言，只需要乘以NPCI碼對(duì)應(yīng)的碼片后在相應(yīng)子載波發(fā)送即可；對(duì)于每個(gè)子載波，M個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送的碼片相加，第0號(hào)子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為

第1號(hào)子載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為

等等。
下面重點(diǎn)講述NCI碼和NPCI碼的構(gòu)造方法，實(shí)施例以M＝6，N＝8進(jìn)行說明，指示向量P＝(1，1，1，1，0，0，1，1)。
產(chǎn)生6×6離散傅立葉逆矩陣如下 根據(jù)前面的算法，可以得到6個(gè)長(zhǎng)度為8的NCI碼為 以及NPCI碼為 參見圖3，是本發(fā)明所述的NCI-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，以M＝6，N＝8進(jìn)行說明，包括以下步驟 (1)發(fā)送端根據(jù)非連續(xù)多載波系統(tǒng)頻譜占用情況，產(chǎn)生6個(gè)長(zhǎng)度為8的NCI碼，如上所述； (2)對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行符號(hào)調(diào)制，以產(chǎn)生順序輸出的調(diào)制信號(hào)D＝(d0，d1，d2，d3，d4，d5)； (3)將上述調(diào)制信號(hào)進(jìn)入串并變換模塊，以產(chǎn)生6個(gè)并行的符號(hào)di，i＝0，1，…5； (4)將每個(gè)符號(hào)用相應(yīng)的NCI碼Ci(NCI)，0≤i≤5，擴(kuò)頻后相加得到 (5)對(duì)得到的8個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算后輸出

F8-1為8×8的離散逆傅立葉矩陣； (6)將得到的基帶數(shù)字信號(hào)加入循環(huán)前綴后進(jìn)行數(shù)模變換然后送往射頻發(fā)送。
參見圖4，是本發(fā)明所述的NCI-OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意，以M＝6，N＝8進(jìn)行說明，包括以下步驟 (1)接收端接收射頻信號(hào)，并通過下變頻，模數(shù)變換，去除循環(huán)前綴后得到相應(yīng)的基帶數(shù)字信號(hào)Y′，其中包括遭受了子載波衰落和頻率偏移的有用信號(hào)項(xiàng)以及噪聲項(xiàng)； (2)對(duì)得到的調(diào)制符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出Q′＝Y(jié)′F8＝(q′0，q′1，q′2，q′3，q′4，q′5，q′6，q′7)，其中F8為8×8的離散傅立葉矩陣； (3)進(jìn)入各個(gè)NCI碼的匹配合并器，即將8路子載波上的信號(hào)，對(duì)應(yīng)乘以NCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到 其中，ωi由合并方式?jīng)Q定，以等增益合并為例，ωi＝1； (4)將所得信號(hào)進(jìn)行并串變換，然后進(jìn)行符號(hào)解調(diào)便得到次用戶數(shù)據(jù)。
參見圖5，是本發(fā)明所述的NPCI-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，以M＝6，N＝8進(jìn)行說明，包括以下步驟 (7)發(fā)送端根據(jù)非連續(xù)多載波系統(tǒng)頻譜占用情況，產(chǎn)生6個(gè)長(zhǎng)度為8的NPCI碼，如上所述； (8)對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行符號(hào)調(diào)制，以產(chǎn)生順序輸出的調(diào)制信號(hào)D＝(d0，d1，d2，d3，d4，d5)； (9)將上述調(diào)制信號(hào)進(jìn)入串并變換模塊，以產(chǎn)生6個(gè)并行的符號(hào)di，i＝0，1，…5； (10)將每個(gè)符號(hào)用相應(yīng)的NPCI碼Ci(NPCI)，0≤i≤5，擴(kuò)頻后相加得到 (11)對(duì)得到的8個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算后輸出

F8-1為8×8的離散逆傅立葉矩陣； (12)將得到的基帶數(shù)字信號(hào)加入循環(huán)前綴后進(jìn)行數(shù)模變換然后送往射頻發(fā)送。
參見圖6，是本發(fā)明所述的NPCI-OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意，以M＝6，N＝8進(jìn)行說明，包括以下步驟 (5)接收端接收射頻信號(hào)，并通過下變頻，模數(shù)變換，去除循環(huán)前綴后得到相應(yīng)的基帶數(shù)字信號(hào)Y′，其中包括遭受了子載波衰落和頻率偏移的有用信號(hào)項(xiàng)以及噪聲項(xiàng)； (6)對(duì)得到的調(diào)制符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出Q′＝Y(jié)′F8＝(q′0，q′1，q′2，q′3，q′4，q′5，q′6，q′7)，其中F8為8×8的離散傅立葉矩陣； (7)進(jìn)入各個(gè)NPCI碼的匹配合并器，即將8路子載波上的信號(hào)，對(duì)應(yīng)乘以NPCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到 其中，ωi由合并方式?jīng)Q定，以等增益合并為例，ωi＝1； (8)將所得信號(hào)進(jìn)行并串變換，然后進(jìn)行符號(hào)解調(diào)便得到次用戶數(shù)據(jù)。
下面舉出一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，以便進(jìn)一步說明系統(tǒng)的性能。
如圖7所示，圖中給出了傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)、NCI-OFDM系統(tǒng)和NPCI-OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能。取N＝32和K＝24，設(shè)信道為2徑，從誤碼率性能仿真結(jié)果看出NCI-OFDM誤碼率性能優(yōu)于傳統(tǒng)NC-OFDM；NPCI-OFDM比NCI-OFDM系統(tǒng)誤碼率性能略有下降，但碼率比NCI-OFDM高一倍。
如圖8所示，圖中給出了三個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)峰均功率比(PAPR)的仿真結(jié)果，其中時(shí)間t軸以傳輸一個(gè)多載波字符的時(shí)間為單位。從圖中可以清楚地看出NCI-OFDM和NPCI-OFDM具有相對(duì)較小的PAPR。對(duì)應(yīng)三個(gè)系統(tǒng)的PAPR實(shí)際仿真均值為9.28、1.12和1.42。
權(quán)利要求
1.一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法，其特征在于，所述方法是按以下步驟實(shí)現(xiàn)的
在發(fā)送端
步驟(1)，設(shè)系統(tǒng)總子載波數(shù)為N，N為任意正整數(shù)，其中，主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)為N-M，M為允許次用戶利用的子載波數(shù)，為正整數(shù)，M＜N，然后，構(gòu)造一個(gè)指示向量P，使主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的N-M個(gè)子載波被置零，允許次用戶利用的M個(gè)子載波被置1∶P＝(p0，p1，p2，…，pn，…，pN-1)，n＝0，1，…，n，…，N-1，其中，
步驟(2)，發(fā)送端產(chǎn)生M個(gè)長(zhǎng)度各為N的非連續(xù)載波干涉碼NCI碼，其步驟如下
步驟(2.1)，設(shè)定M×M離散傅立葉逆矩陣FM-1i為行，m為列，
步驟(2.2)，抽出所述FM-1的第i行，并乘以
得到載波干涉碼CI碼Ci(CI)其中，0≤i≤M-1，0≤m≤M-1，cm(i)表示第i行的第m個(gè)碼片，表示為WMi-m，則
步驟(2.3)，對(duì)所述Ci(NCI)碼初始化令n＝0，i＝0，m＝0；
步驟(2.4)，構(gòu)造M個(gè)長(zhǎng)度各為N的NCI碼Ci(NCI)
其中
當(dāng)pn＝1時(shí)，則令然后令n＝n+1，m＝m+1，重復(fù)步驟(2.4)，直到n＝N；
當(dāng)pn＝0時(shí)，則令然后令n＝n+1，重復(fù)步驟(2.4)，直至n＝N；
步驟(2.5)，令i＝i+1，返回步驟(2.4)直至i＝M；
步驟(3)，調(diào)制電路對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；
步驟(4)，把步驟(3)得到的調(diào)制信號(hào)送入串并變換電路，產(chǎn)生M個(gè)并行的符號(hào)；
步驟(5)，把步驟(4)輸出的每一個(gè)符號(hào)用步驟(2)產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的NCI碼中的每個(gè)碼片相乘后再通過一個(gè)加法器相加；
步驟(6)，對(duì)步驟(5)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算，并加入循環(huán)前綴后輸出；
步驟(7)，對(duì)步驟(6)的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模變換，得到模擬信號(hào)；
步驟(8)，由發(fā)射端頻率合成器產(chǎn)生載波頻率，并把所述模擬信號(hào)調(diào)制到該載波頻率發(fā)射；
在接收端
步驟(1′)，接收天線接收上述信號(hào)，并送入接收端頻率合成器，將輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后得到相應(yīng)的基帶信號(hào)；
步驟(2′)，對(duì)步驟(1′)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；
步驟(3′)，對(duì)步驟(2′)輸出的數(shù)字信號(hào)去除循環(huán)前綴；
步驟(4′)，對(duì)步驟(3′)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出；
步驟(5′)，把步驟(4′)的輸出信號(hào)送入NCI碼的匹配合并器將N路子載波上的信號(hào)對(duì)應(yīng)乘以NCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)并串變換后輸出；
步驟(6′)，對(duì)步驟(5′)的串行輸出信號(hào)進(jìn)行符號(hào)解調(diào)后得到次用戶數(shù)據(jù)。
2.一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法，其特征在于，所述方法是按以下步驟實(shí)現(xiàn)的
在發(fā)送端
步驟(1)，設(shè)系統(tǒng)總子載波數(shù)為N，N為任意正整數(shù)，其中，主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)為N-M，M為允許次用戶利用的子載波數(shù)，為正整數(shù)，M＜N，然后，構(gòu)造一個(gè)指示向量P，使主用戶占用頻段所對(duì)應(yīng)的N-M個(gè)子載波被置零，允許次用戶利用的M個(gè)子載波被置1∶P＝(p0，p1，p2，…，pn，…，pN-1)，n＝0，1，…，n，…，N-1，其中，
步驟(2)，發(fā)送端產(chǎn)生M個(gè)長(zhǎng)度各為N的非連續(xù)準(zhǔn)正交載波干涉碼NPCI碼，其步驟如下
步驟(2.1)，設(shè)定M×M離散傅立葉逆矩陣FM-1i為行，m為列，
步驟(2.2)，抽出所述FM-1的第i行，并乘以
再經(jīng)過變換后得到準(zhǔn)正交CI碼，即PCI碼Ci(PCI)其中，0≤i≤M-1，0≤m≤M-1，sm(i)表示第i行的第m個(gè)碼片，表示為
則其中，
步驟(2.3)，對(duì)所述Ci(NPCI)碼初始化令n＝0，i＝0，m＝0；
步驟(2.4)，構(gòu)造M個(gè)長(zhǎng)度各為N的NPCI碼Ci(NPCI)
其中
當(dāng)pn＝1時(shí)，則令然后令n＝n+1，m＝m+1，重復(fù)步驟(2.4)，直到n＝N；
當(dāng)pn＝0時(shí)，則令然后令n＝n+1，重復(fù)步驟(2.4)，直至n＝N；
步驟(2.5)，令i＝i+1，返回步驟(2.4)直至i＝M；
步驟(3)，調(diào)制電路對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；
步驟(4)，把步驟(3)得到的調(diào)制信號(hào)送入串并變換電路，產(chǎn)生M個(gè)并行的符號(hào)；
步驟(5)，把步驟(4)輸出的每一個(gè)符號(hào)用步驟(2)產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的NPCI碼的每個(gè)碼片相乘后再通過一個(gè)加法器相加；
步驟(6)，對(duì)步驟(5)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行IDFT運(yùn)算，并加入循環(huán)前綴后輸出；
步驟(7)，對(duì)步驟(6)的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模變換，得到模擬信號(hào)；
步驟(8)，由發(fā)射端頻率合成器產(chǎn)生載波頻率，并把所述模擬信號(hào)調(diào)制到該載波頻率發(fā)射；
在接收端
步驟(1′)，接收天線接收上述信號(hào)，并送入接收端頻率合成器，將輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后得到相應(yīng)的基帶信號(hào)；
步驟(2′)，對(duì)步驟(1′)得到的基帶信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；
步驟(3′)，對(duì)步驟(2′)輸出的數(shù)字信號(hào)去除循環(huán)前綴；
步驟(4′)，對(duì)步驟(3′)得到的N個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算后輸出；
步驟(5′)，把步驟(4′)的輸出信號(hào)送入NPCI碼的匹配合并器將N路子載波上的信號(hào)對(duì)應(yīng)乘以NPCI碼的碼片共軛后，送到合并器中相加，匹配合并后得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)并串變換后輸出；
步驟(6′)，對(duì)步驟(5′)的串行輸出信號(hào)進(jìn)行符號(hào)解調(diào)后得到次用戶數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種采用非連續(xù)載波干涉碼的多載波無(wú)線傳輸方法屬于寬帶多載波無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，采用非連續(xù)多載波無(wú)線傳輸?shù)腘C-OFDM系統(tǒng)，以非連續(xù)載波干涉碼作為頻域擴(kuò)頻序列，沿著子載波方向擴(kuò)頻的方式，其中，非連續(xù)載波干涉碼采用NCI碼，也可用非連續(xù)準(zhǔn)正交載波干涉碼NPCI碼，以降低傳輸中的多徑干擾，以及有效地降低峰均功率比，同時(shí)也提高了傳輸速率和系統(tǒng)容量。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101692664SQ200910093580
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者張超, 陶曉明 申請(qǐng)人:清華大學(xué)