專利名稱：：時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：與TDMA(TimeDivisionMultipleAccess,時分多址)、FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess,頻分多址)技術(shù)相比，CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，碼分多址)技術(shù)在系統(tǒng)容量、抗干擾、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以及保密性等方面具有無可爭辯的優(yōu)勢。但是，CDMA是多址干擾和多徑干擾受限系統(tǒng)，在傳輸較高速率的信號時，CDMA系統(tǒng)的碼元周期大大縮短，因而在高速(寬帶)數(shù)據(jù)傳輸時必然受到碼間干擾的影響，尤其在多徑衰落比較嚴(yán)重的無線信道中傳輸時，碼間干擾更為嚴(yán)重。由于多徑衰落和現(xiàn)有頻率帶寬的限制，CDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率只能達(dá)到2Mbps，數(shù)據(jù)速率比較低，不能勝任高速多媒體數(shù)據(jù)通信的發(fā)展需求。而OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù)恰好具有抗信道衰落和抗多徑干擾等優(yōu)異性能，特別適用于無線高速數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)到100Mbps，遠(yuǎn)高于CDMA系統(tǒng)。這是因?yàn)樵贠F匿系統(tǒng)中，在發(fā)送端，高速率信息數(shù)據(jù)分割為若干路低速率數(shù)據(jù)流，然后用同一組相應(yīng)數(shù)量且相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制，所有調(diào)制后的信號進(jìn)行疊加并進(jìn)行發(fā)送；在接收端，采用同樣數(shù)量的正交載波對發(fā)送信號進(jìn)行相干接收，獲得低速率信息數(shù)據(jù)后，再通過并/串轉(zhuǎn)換得到原來的高速率信息。由OF匿的基本原理可知，OFDM系統(tǒng)是將傳送的信息分散到許多個子載波上，使各子載波信號速率大大下降，從而可以有效地對抗高速率調(diào)制系統(tǒng)中的多徑效應(yīng)。到目前為止，OF匿技術(shù)已經(jīng)在IEEE802.lla/g、802.lln(WLAN/Wi_Fi)、WiMAX、UWB、DVB、B3G(LTE)/4G等領(lǐng)域取得了廣泛而成功的應(yīng)用。因此，許多研究者開始考慮將0F匿和CDMA技術(shù)融合起來，即探討0F匿和CDMA混合技術(shù)，以便充分利用了OFDM和CDMA兩項(xiàng)技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)。目前針對兩項(xiàng)技術(shù)融合的研究方向已經(jīng)非常廣泛，主流的多載波CDMA方案有如下三種MC-CDMA(Multi-carrierCDMA)、MC-DS-CDMA(Multi-carrierDirectSpreadingCDMA)、MT-CDMA(Multi-toneCDMA)。已有文獻(xiàn)分析表明，MC-CDMA具有結(jié)構(gòu)簡單、抗多徑能力強(qiáng)、抗窄帶干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、數(shù)據(jù)速率高、多址接入能力優(yōu)越等顯著優(yōu)點(diǎn)，并且其綜合性能優(yōu)于其余兩種方案，因此得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在目前研究的MC-CDMA技術(shù)中，與OFDM系統(tǒng)一樣，為了消除ISI(Inter-SymbolInterference,碼間干擾)的影響，需要加入循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔。此外，為了輔助接收機(jī)進(jìn)行同步和信道估計(jì)等功能實(shí)現(xiàn)，還需要在頻域的有用數(shù)據(jù)之間插入約占子載波總數(shù)5%15%的導(dǎo)頻，而這無疑會降低MC-CDMA系統(tǒng)的頻譜效率，在頻譜資源彌足珍貴的今天，這顯然有悖于通信技術(shù)發(fā)展的需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了提高傳統(tǒng)MC-CDMA系統(tǒng)的頻譜效率，提出了CDMA與TDS_0FDM(TimeDomainSynch皿ousOrthogonalFrequency-Division-Multiplex,時域同步正交頻分復(fù)用)這兩種技術(shù)相結(jié)合的一種新的多載波擴(kuò)頻發(fā)送和接收方法，該方法是一種使得TDS-OFDM技術(shù)具備優(yōu)秀的多址接入能力的多載波擴(kuò)頻技術(shù)，同時，該系統(tǒng)在借鑒了TDS-OF匿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)后又區(qū)別于傳統(tǒng)的MC-CDMA技術(shù)，使得其頻譜效率較傳統(tǒng)的MC-CDMA技術(shù)提高了5%15%。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法，所述方法包括以下步驟Sl，將各用戶的原始數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后進(jìn)行疊加；S2，將疊加后的擴(kuò)頻信號進(jìn)行串并變換，得到多個并行的信號流；S3，將所述信號流經(jīng)過傅立葉逆變換后生成OFDM數(shù)據(jù)塊；S4，在所述OF匿數(shù)據(jù)塊前插入訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔；S5，將步驟S4得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換后得到時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號，發(fā)送該信號。其中，所述擴(kuò)頻碼為正交或準(zhǔn)正交的序列。所述訓(xùn)練序列為已知的序列，優(yōu)選地，該序列選自PN序列、Gold序列、Walsh序列、Kasami序列、LA序列、ZCZ序列中的一種。所述訓(xùn)練序列為已知的序列，優(yōu)選地，該序列選自PN序列、Gold序列、Walsh序列、Kasami序列、LA序列、ZCZ序列中的一種經(jīng)逆傅里葉變換到時域后的序列。本發(fā)明還提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送裝置，所述裝置包括擴(kuò)頻模塊，用于將各用戶的原始數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后進(jìn)行疊加；串并變換模塊，用于將疊加后的擴(kuò)頻信號進(jìn)行串并變換，得到多個并行的信號流；傅立葉逆變換模塊，用于將所述信號流經(jīng)過傅立葉逆變換后生成0FDM數(shù)據(jù)塊；插入保護(hù)間隔模塊，用于在所述0FDM數(shù)據(jù)塊前插入訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔；并串變換模塊，用于將所述插入保護(hù)間隔模塊得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換后得到時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號，發(fā)送該信號。本發(fā)明還提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻接收方法，所述方法包括以下步驟Sl，將接收到的時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號進(jìn)行串并變換；S2，對串并變換后得到的數(shù)據(jù)分離訓(xùn)練序列后得到0FDM數(shù)據(jù)塊；S3，將所述0F匿數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傅立葉變換；S4，將經(jīng)傅立葉變換后得到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行并串變換后得到串行數(shù)據(jù)；S5，將所述串行數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出各用戶的原始數(shù)據(jù)。其中，所述擴(kuò)頻碼為正交或準(zhǔn)正交的序列。本發(fā)明還提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻接收裝置，所述裝置包括串并變換模塊，用于將接收到的時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號進(jìn)行串并變換；分離保護(hù)間隔模塊，用于對串并變換后得到的數(shù)據(jù)分離訓(xùn)練序列后得到OF匿數(shù)據(jù)塊；傅立葉變換模塊，用于將所述0F匿數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傅立葉變換；并串變換模塊，用于將經(jīng)傅立葉變換后得到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行并串變換后得到串行數(shù)據(jù)；解擴(kuò)模塊，用于將所述串行數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出各用戶的原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法，所述方法包括以下步驟信號發(fā)送步驟，利用上述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法發(fā)送信號；信號接收步驟，利用上述的時域同步的多載波擴(kuò)頻接收方法接收信號。本發(fā)明還提供了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)系統(tǒng)(以下稱為TDS-MC-CDMA系統(tǒng))，所述系統(tǒng)包括上述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)生裝置以及上述的時域同步的多載波擴(kuò)頻接收裝置。上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)通過在TDS-0F匿技術(shù)中引入CDMA技術(shù)，從而使得TDS-OFDM技術(shù)具備了更優(yōu)越的多址接入能力；用已知訓(xùn)練序列取代了MC-CDMA系統(tǒng)中的循環(huán)前綴作為IDFT數(shù)據(jù)塊的保護(hù)間隔，從而使得系統(tǒng)的頻譜效率得到了提高。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)的原理框圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的MC-CDMA系統(tǒng)和本發(fā)明實(shí)施例的TDS_MC_CDMA系統(tǒng)中信號幀結(jié)構(gòu)的對比圖；圖3為AWGN信道下本發(fā)明實(shí)施例的TDS_MC_CDMA系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的TDS-OFDM系統(tǒng)的BER性能對比圖;圖4為本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA與現(xiàn)有技術(shù)的DS-CDMA系統(tǒng)在AWGN信道下的BER性能對比以及抗多徑性能的對比圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA與現(xiàn)有技術(shù)的MC-CDMA系統(tǒng)在AWGN信道和多徑信道下的BER性能對比圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)在各種典型多徑信道模型下的BER性能曲線圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)在抗多用戶干擾性能的仿真結(jié)果。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖1為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)的原理框圖。如圖1所示，在TDS-MC-CDMA系統(tǒng)的發(fā)射端，來自不同用戶的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后疊加在一起，然后經(jīng)過串并變換、逆傅里葉變換(IDFT/IFFT)后得到稱之為IDFT數(shù)據(jù)塊的時域數(shù)據(jù)。在IDFT數(shù)據(jù)塊之前插入已知的序列作為訓(xùn)練序列，從而構(gòu)成TDS-MC-CDMA信號幀，然后并串變換后將信號發(fā)射出去。以下舉例描述上述發(fā)送過程。假設(shè)TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中的用戶數(shù)為K，用戶k對應(yīng)的數(shù)據(jù)符號為d(k)，其符號速率為1/Td。首先，數(shù)據(jù)符號被用戶特定的擴(kuò)頻碼cW^cf)，C^，.，.，^i]進(jìn)行擴(kuò)頻，串并變換前擴(kuò)頻碼c(k)的碼片速率為丄碼片速率是數(shù)據(jù)符號速率的N倍。擴(kuò)頻后得到的序列可用表示為向:sU(".c("《,d^f.(1)(2)K個用戶的數(shù)據(jù)sX—l(k)t加在一起，可表示為=》上式可用矩陣表示為s=Cd，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>是K個用戶的發(fā)送符號的向:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>t表示，而c則是擴(kuò)頻碼矩陣，表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>完成上述擴(kuò)頻過程后，經(jīng)過擴(kuò)頻的序列s首先經(jīng)過串并變換將高速的串行數(shù)據(jù)變成低速的并行數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過IFFT(InverseFastFourierTransform,快速傅立葉逆變換)(假設(shè)子載波總數(shù)等于擴(kuò)頻序列長度)，從而得到OFDM調(diào)制后的序列x=wH.s=[x(o)，x("，…，x(N-"]T(7)其中[]h表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，w為NXN的IFFT變換矩陣，w的第(m，n)個元素Wm,n表示為1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>在得至IJ時域OFDM符號x后，將長度為Ng的已知訓(xùn)練序列p=[;((})，；/1),...,;7()]71填充于OFDM符號之間作為保護(hù)間隔，從而構(gòu)成如圖2所示的TDS-MC-CDMA信號幀。長度為Ns=N+Ng、包含時域保護(hù)間隔的TDS-MC-CDMA信號幀t可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>在TDS-MC-CDMA的接收端執(zhí)行的是與發(fā)射端一一對應(yīng)的逆過程。即，經(jīng)過信道并疊加了噪聲后的基帶信號首先經(jīng)過串并變換，然后分離IDFT數(shù)據(jù)塊和已知訓(xùn)練序列，將得到的IDFT數(shù)據(jù)塊做傅里葉變換(DFT/FFT)后得到頻域數(shù)據(jù)，然后用與用戶對應(yīng)的擴(kuò)頻碼解擴(kuò)出每個用戶的信號。FFT(FastFourierTransform,快速傅立葉變換)后得到的頻域數(shù)據(jù)r可表示為r=Hs+n=[R0，RN—JT，(10)其中H為NXN的信道矩陣，n是長度為N的噪聲向量。接收機(jī)對r進(jìn)行軟判決或硬判決，從而得到判決后的頻域符號向量f.對于多用戶檢測，上式可以改寫為r=As+n=[R0，RN—JT，(11)其中系統(tǒng)矩陣A定義為A=HC(12)若接收機(jī)可以對r進(jìn)行正確的判決，即r=s.(13)利用不同用戶間擴(kuò)頻碼的正交性<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>C.C—r.c("=(14)用與每個用戶對應(yīng)的擴(kuò)頻碼C(k)分別與判決后得到的符號向量f相乘，即可完成TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中的解擴(kuò)過程，從而恢復(fù)出各用戶的數(shù)據(jù)U=o」(15)本發(fā)明實(shí)施例的時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法中的擴(kuò)頻碼可以是任何正交或者準(zhǔn)正交的序列，如m序列、Gold序列、Walsh序列、或其他任何正交或者準(zhǔn)正交的序列。而擴(kuò)頻因子(即擴(kuò)頻碼的長度)可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求和擴(kuò)頻碼本身的特點(diǎn)來靈活配置，以擴(kuò)頻碼選用Walsh序列為例，擴(kuò)頻碼長度可以是1、2、4、8、16。該方法的幀結(jié)構(gòu)中的子載波總數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求來靈活配置，可以是64、256、1024、2048、8196。訓(xùn)練序列可以為任意已知的序列，如m序列、Gold序列、Walsh序列、Kasami序列、LA序列、ZCZ序列等。對于時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送和接收方法中已知的已知訓(xùn)練序列，該序列所具備的特定特征，可以是在時域上的，也可以是在頻域上的，具體而言，以訓(xùn)練序列選用長度為127的m序列為例，例如，訓(xùn)練序列的特定特征可是在時域上的，即訓(xùn)練序列本身就是長度為127的m序列；訓(xùn)練序列的特定特征可以是在頻域上的，即訓(xùn)練序列本身不是長度為127的m序列，而是長度為127的m序列經(jīng)過逆傅里葉變換后的所得到的序列。由以上實(shí)施例可以看出，與TDS-OF匿系統(tǒng)的最大不同在于，本發(fā)明提出的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中引入了CDMA技術(shù)，從而使得TDS-OFDM這一技術(shù)具備了優(yōu)越的多址接入能力。此外，與TDS-OF匿系統(tǒng)中時域訓(xùn)練序列僅限于PN序列或者擴(kuò)展PN序列不同，本發(fā)明提出的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中的已知訓(xùn)練序列可以是任何已知的序列。另外，與TDS-OFDM系統(tǒng)中的訓(xùn)練序列僅限于時域不同，本發(fā)明提出的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中的已知訓(xùn)練序列本身可以不是在時域上已經(jīng)具備某些特定特點(diǎn)的序列，而是在頻域上具備某些特定特點(diǎn)的序列，如PN序列等經(jīng)過傅里葉變換到時域后的序列。與傳統(tǒng)的MC-CDMA系統(tǒng)的最大不同在于，本發(fā)明提出的TDS-MC-CDMA系統(tǒng)借鑒并擴(kuò)展了TDS-OF匿系統(tǒng)中時域同步的概念，用已知訓(xùn)練序列取代了MC-CDMA中的循環(huán)前綴作為IDFT數(shù)據(jù)塊的保護(hù)間隔，從而使得該多載波擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻譜效率提高了約5%15%。圖2給出了MC-CDMA和TDS-MC-CDMA這兩不同的多載波擴(kuò)頻系統(tǒng)中信號幀結(jié)構(gòu)的對比，從圖中我們可以看出，MC-CDMA系統(tǒng)中的信號幀由IDFT數(shù)據(jù)塊及其循環(huán)前綴構(gòu)成，而TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中的信號幀則由IDFT數(shù)據(jù)塊和已知訓(xùn)練序列構(gòu)成?；谏鲜鼍唧w實(shí)施例，我們對主要參數(shù)如表1所示的非編碼時域同步的多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)(TDS-MC-CDMA)的主要性能進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。仿真所采用的信道為AWGN(AdditiveWhiteGaussionNoise,加性高斯白噪聲)信道和ITU(InternationalTelecommunicationUnion，國際電聯(lián))推薦的四種多徑信道模型。表1為TDS-MC-CDMA系統(tǒng)仿真的主要參數(shù)；表2為ITU多徑信道模型。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>圖3給出了AWGN信道下TDS-MC-CDMA系統(tǒng)與TDS-OFDM系統(tǒng)的BER性能對比，以及在不同擴(kuò)頻因子(SF)下TDS-MC-CDMA系統(tǒng)的BER性能。調(diào)制方式均為BPSK。從仿真結(jié)果中可以看出，在不同的擴(kuò)頻因子下，TDS-MC-CDMA系統(tǒng)將獲得擴(kuò)頻增益SF，擴(kuò)頻因子越大，則系統(tǒng)的BER性能越好；當(dāng)SF=1時(即相當(dāng)于不擴(kuò)頻)，TDS-MC-CDMA退化為一般的TDS-OFDM系統(tǒng)，此時二者的BER完全一致。仿真結(jié)果還表明，TDS-MC-CDMA系統(tǒng)在用戶信號完全湮沒在噪聲中時，系統(tǒng)仍舊能夠正確的提取用戶數(shù)據(jù)。以擴(kuò)頻因子SF取2為例，即使在信道信噪比為零時，TDS-MC-CDMA系統(tǒng)接收端誤碼率仍可達(dá)到0.002，如果加上信道編碼或前向糾錯等技術(shù)，系統(tǒng)在這種情況下仍就能夠滿足實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用的要求。而TDS-OFDM系統(tǒng)早已無能為力。圖4給出了TDS-MC-CDMA與DS-CDMA系統(tǒng)在AWGN信道下的BER性能對比以及抗多徑性能的對比。二者的擴(kuò)頻因子均為16，調(diào)制方式為BPSK。從仿真結(jié)果中可以看出，在AWGN信道下，TDS-MC-CDMA系統(tǒng)比DS-CDMA系統(tǒng)性能提升約3dB。在ITU室內(nèi)多徑信道模型A下，TDS-MC-CDMA和DS-CDMA系統(tǒng)的BER性能均惡化，但是MC-CDMA比DS-CDMA具有更強(qiáng)的對抗多徑的能力。在圖4中，當(dāng)BER=0.001時，DS-CDMA系統(tǒng)的歸一化信噪比門限從_2.5dB提高到8.5dB，即信噪比需要提高lldB，但是在TDS-MC-CDMA系統(tǒng)中，從_5.3dB提高到-1.7dB，即信噪比需要提高3.6dB，遠(yuǎn)小于DS-CDMA系統(tǒng)所需的lldB。由于TDS-MC-CDMA多載波可以根據(jù)不同子載波上信道的特性來靈活分配資源(如發(fā)射功率、調(diào)制方式等)，并可以非常方便的進(jìn)行頻率交織，因此，在采用了bitloading和頻域交織技術(shù)后，MC-CDMA多抗頻率選擇性信道的能力又將大大增強(qiáng)。圖5給出了TDS-MC-CDMA與MC-CDMA系統(tǒng)在AWGN信道和多徑信道下的BER性能對比。從仿真結(jié)果中可以看出，TDS-MC-CDMA在AWGN和多徑信道下的BER性能與MC-CDMA均一致。但正如前面所指出，由于TDS-MC-CDMA采用了已知訓(xùn)練序列取代了MC-CDMA中的循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，且已知訓(xùn)練序列可以用作輔助接收機(jī)進(jìn)行同步和信道估計(jì)，因而無需額外的導(dǎo)頻，從而使得TDS-MC-CDMA系統(tǒng)的傳輸效率提高了約5%15%。圖6給出了TDS-MC-CDMA系統(tǒng)在各種典型多徑信道模型下的BER性能曲線。在AWGN信道下，系統(tǒng)的BER性能最好；隨著多徑的增強(qiáng)，BER性能惡化，在多徑效應(yīng)最明顯的ITU車載多徑信道模型B中，BER惡化最多。圖46中Indoor表示室內(nèi)環(huán)境；Vehicular表示車載環(huán)境。圖7中User皿mber表示用戶數(shù)。圖7給出了TDS-MC-CDMA系統(tǒng)在抗多用戶干擾性能的仿真結(jié)果。系統(tǒng)采用擴(kuò)頻因子為16的Walsh序列作為擴(kuò)頻碼，調(diào)制方式為BPSK。由于不同用戶之間的Walsh序列完全正交的，因此當(dāng)用戶數(shù)小于或等于16時，TDS-MC-CDMA系統(tǒng)均可解擴(kuò)出所用用戶的信號。圖7的仿真結(jié)果也表明，存在多用戶時(16個用戶)，由于各用戶之間的擴(kuò)頻碼完全正交，其系統(tǒng)BER與單用戶完全一致，因此可以完全避免多用戶干擾。本發(fā)明是CDMA技術(shù)與中國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)TDS-OFDM(TimeDomainSynchronous-OFDM)的有機(jī)融合，我們稱之為時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法，即TDS-MC-CDMA(TimeDomainSynchronous-MultiCarrier-CDMA)系統(tǒng)的收發(fā)方法。由以上實(shí)施例可以看出，在本發(fā)明中，我們充分借鑒TDS-OFDM這一原創(chuàng)性技術(shù)(參見2006年8月頒發(fā)的國家標(biāo)準(zhǔn)《(數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)信道編碼和調(diào)制》，GB20600-2006)，采用已知的序列作為訓(xùn)練序列而不是像傳統(tǒng)MC-CDMA系統(tǒng)中的循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔插入到0FDM數(shù)據(jù)塊之間。插入的已知序列不僅可以起到保護(hù)間隔的作用以消除ISI，還可以用于輔助接收進(jìn)行同步和信道估計(jì)，因此在TDS-MC-CDMA方案中無需額外的頻域?qū)ьl，從而使得該多載波擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻譜效率提高了約5%15%。另一方面，TDS-OFDM主要用于下行的廣播信道傳輸，并不具備多址接入能力，而本發(fā)明提出的TDS-MC-CDMA方案不僅使得TD-0FDM這一技術(shù)具備了多址接入的功能，而且該方案的多址接入能力大大高于2009年提出的基于TDS-OFDM的多址接入方案TDS-0FDMA(參考L.Dai，J.Fu，etc,"ANovelTimeDomainSynchronousOrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccessScheme,，，inProc.IEEEGlobalCommunicationsConference(Globecom'09)，Hawaii,USA，Nov.2009)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟S1，將各用戶的原始數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后進(jìn)行疊加；S2，將疊加后的擴(kuò)頻信號進(jìn)行串并變換，得到多個并行的信號流；S3，將所述信號流經(jīng)過傅立葉逆變換后生成OFDM數(shù)據(jù)塊；S4，在所述OFDM數(shù)據(jù)塊前插入訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔；S5，將步驟S4得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換后得到時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號，發(fā)送該信號。2.如權(quán)利要求1所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法，其特征在于，所述訓(xùn)練序列為已知的序列，該序列為PN序歹lj、Gold序歹lj、Walsh序歹lj、Kasami序列、LA序列、ZCZ序列中的一種。3.如權(quán)利要求1所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法，其特征在于，所述訓(xùn)練序列為已知的序列，該序列為PN序歹lj、Gold序歹lj、Walsh序歹lj、Kasami序列、LA序列、ZCZ序列中的一種經(jīng)逆傅里葉變換到時域后的序列。4.一種時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送裝置，其特征在于，所述裝置包括擴(kuò)頻模塊，用于將各用戶的原始數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后進(jìn)行疊加；串并變換模塊，用于將疊加后的擴(kuò)頻信號進(jìn)行串并變換，得到多個并行的信號流；傅立葉逆變換模塊，用于將所述信號流經(jīng)過傅立葉逆變換后生成OFDM數(shù)據(jù)塊；插入保護(hù)間隔模塊，用于在所述OFDM數(shù)據(jù)塊前插入訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔；并串變換模塊，用于將所述插入保護(hù)間隔模塊得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換后得到時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號，發(fā)送該信號。5.—種時域同步的多載波擴(kuò)頻接收方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟Sl，將接收到的時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號進(jìn)行串并變換；S2，對串并變換后得到的數(shù)據(jù)分離訓(xùn)練序列后得到0FDM數(shù)據(jù)塊；S3，將所述OFDM數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傅立葉變換；S4，將經(jīng)傅立葉變換后得到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行并串變換后得到串行數(shù)據(jù)；S5，將所述串行數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出各用戶的原始數(shù)據(jù)。6.如權(quán)利要求5所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻接收方法，其特征在于，所述擴(kuò)頻碼為正交或準(zhǔn)正交的序列。7.—種時域同步的多載波擴(kuò)頻接收裝置，其特征在于，所述裝置包括串并變換模塊，用于將接收到的時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號進(jìn)行串并變換；分離保護(hù)間隔模塊，用于對串并變換后得到的數(shù)據(jù)分離訓(xùn)練序列后得到0FDM數(shù)據(jù)塊；傅立葉變換模塊，用于將所述OFmi數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傅立葉變換；并串變換模塊，用于將經(jīng)傅立葉變換后得到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行并串變換后得到串行數(shù)據(jù)；解擴(kuò)模塊，用于將所述串行數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出各用戶的原始數(shù)據(jù)。8.—種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟信號發(fā)送步驟，利用權(quán)利要求1所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)送方法發(fā)送信號；信號接收步驟，利用權(quán)利要求3所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻接收方法接收信號。9.一種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括權(quán)利要求2所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻發(fā)生裝置以及權(quán)利要求4所述的時域同步的多載波擴(kuò)頻接收裝置全文摘要本發(fā)明公開了一種時域同步的多載波擴(kuò)頻收發(fā)方法、裝置及系統(tǒng)。發(fā)送方法包括以下步驟S1，將各用戶的原始數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻后進(jìn)行疊加；S2，將疊加后的擴(kuò)頻信號進(jìn)行串并變換，得到多個并行的信號流；S3，將所述信號流經(jīng)過傅立葉逆變換后生成OFDM數(shù)據(jù)塊；S4，在所述OFDM數(shù)據(jù)塊前插入已知的序列作為OFDM數(shù)據(jù)塊的保護(hù)間隔；S5，將步驟S4得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換后得到時域同步的多載波擴(kuò)頻基帶信號，發(fā)送該信號。本發(fā)明的技術(shù)方案通過在TDS-OFDM技術(shù)中引入CDMA技術(shù)，從而使得TDS-OFDM技術(shù)具備了優(yōu)越的多址接入能力；用已知訓(xùn)練序列取代了MC-CDMA系統(tǒng)中的循環(huán)前綴作為OFDM數(shù)據(jù)塊的保護(hù)間隔，從而提高了系統(tǒng)的頻譜效率。文檔編號H04L27/26GK101702704SQ20091023772公開日2010年5月5日申請日期2009年11月16日優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日發(fā)明者戴凌龍,楊知行,王軍,王昭誠申請人:清華大學(xué)