一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼cdma系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)，涉及一種互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)。它是為了降低通信系統(tǒng)中每個(gè)子載波的子帶內(nèi)的多徑干擾。它的信號(hào)發(fā)射過程：將用戶k的數(shù)據(jù)復(fù)制W份，W個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊分別采用對(duì)應(yīng)的一組子碼對(duì)用戶k的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，并分別調(diào)制到W個(gè)子載波上，然后將W個(gè)子載波疊加后發(fā)送至無線信道；它的信號(hào)接收過程：接收機(jī)分別解調(diào)W個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)，W個(gè)子載波解頻模塊分別對(duì)每一徑上的每一個(gè)子碼擴(kuò)頻的信號(hào)采用相應(yīng)的子碼進(jìn)行解擴(kuò)，經(jīng)三次合并后判決后輸出；本發(fā)明適用于無線通信場(chǎng)合。
【專利說明】—種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多蜂窩無線通信相關(guān)技術(shù)中，多址接入技術(shù)是最為核心的物理層技術(shù)之一，其從根本上決定了通信系統(tǒng)中多用戶、多信道共享無線資源的方式，而該方式的選擇也最終顯著的影響了提供給終端用戶的服務(wù)質(zhì)量。因此，多址技術(shù)的發(fā)展標(biāo)志著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的逐代演進(jìn):由第一代采頻分多址(FDMA)的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，到第二代采用時(shí)分多址(TDMA)的GSM系統(tǒng)及采用窄帶碼分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)的IS-95系統(tǒng)，到第三代廣泛采用寬帶CDMA技術(shù)的系統(tǒng)，再到采用正交頻分多址的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。
[0003]雖然相比于頻分、時(shí)分多址方式，CDMA具有保密安全性高、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗窄帶干擾及多徑衰落等諸多優(yōu)勢(shì)，但由于所有的CDMA系統(tǒng)是干擾受限的，尤其是考慮到通信系統(tǒng)存在多徑干擾、異步傳輸?shù)葐栴}的時(shí)候。因此，CDMA多址方式正面臨逐漸淡出蜂窩移動(dòng)通信舞臺(tái)的窘狀。
[0004]顧名思義，相比于FDMA和TDMA，CDMA依賴其所采用的地址碼/簽名碼(SignatureCodes)的正交性來區(qū)分不同用戶/不同信道。因此，碼的選擇從根本上決定了 CDMA系統(tǒng)的性能。CDMA系統(tǒng)干擾受限的直接原因在于其所采用的擴(kuò)頻碼的相關(guān)特性是非理想的，SP:
I)擴(kuò)頻序列的自相關(guān)函數(shù)除了在零位移時(shí)存在一個(gè)峰值以外，還在其他位移處存在較小的芳峰。在多徑傳輸環(huán)境下，這些芳峰在接收端的相關(guān)器中將被收集起來，從而造成多徑干擾；2)兩個(gè)擴(kuò)頻序列的互相關(guān)函數(shù)存在非零值。在多徑或用戶間異步傳輸環(huán)境下，這些非零相關(guān)值將被接收端的相關(guān)器收集起來，從而造成多址干擾及遠(yuǎn)近效應(yīng)。最終導(dǎo)致即使采用一系列輔助子系統(tǒng)或技術(shù)來解決這些問題，如復(fù)雜的功率控制、多用戶檢測(cè)技術(shù)等等，CDMA系統(tǒng)依然無法提供具有競爭力的系統(tǒng)性能。
[0005]為了加速碼分技術(shù)的革新以促使其重返舞臺(tái)，基于一類新穎的擴(kuò)頻碼一互補(bǔ)碼(Complementary Codes, CCs)的下一代CDMA全新解決方案被提了出來?；パa(bǔ)碼采用了結(jié)合真實(shí)通信環(huán)境的碼設(shè)計(jì)理念，能夠真正意義上實(shí)現(xiàn)理想的自相關(guān)及互相關(guān)特性，從而賦予了 CDMA技術(shù)擺脫干擾受限的能力?；パa(bǔ)碼能夠?qū)崿F(xiàn)理想相關(guān)特性的根本原因在于其多子碼的結(jié)構(gòu)，即每個(gè)用戶需要采用一個(gè)互補(bǔ)碼所包含的多個(gè)子碼進(jìn)行擴(kuò)頻才可以實(shí)現(xiàn)期望的理想相關(guān)特性。然而，互補(bǔ)碼結(jié)構(gòu)的特殊性給相應(yīng)的CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了新的問題。為了支持基于互補(bǔ)碼的擴(kuò)頻結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)基于互補(bǔ)相關(guān)的檢測(cè)過程，基于互補(bǔ)碼的CDMA(CC-CDMA)系統(tǒng)需要滿足:有效分離子碼、子碼順序?qū)?yīng)、子碼位移同步及相關(guān)值等增益合并四個(gè)條件。目前為止，為了滿足上述要求，按照分離互補(bǔ)碼子碼的方式，CC-CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以歸為兩類:1)串行時(shí)分的CC-CDMA系統(tǒng)；2)并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)。串行時(shí)分結(jié)構(gòu)的CC-CDMA系統(tǒng)采用不同時(shí)間片順序串行的發(fā)送不同子碼擴(kuò)頻后的信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是能夠在保護(hù)間隔不小于多徑信道的最大時(shí)延擴(kuò)展時(shí)完全消除多徑干擾，從而得到優(yōu)越的多徑分集增益。其缺點(diǎn)則在于為了保障CC-CDMA系統(tǒng)中子碼的有效分離，串行時(shí)分的CC-CDMA系統(tǒng)中多用戶間的通信需要是同步或準(zhǔn)同步的。也就是說由于同步誤差和傳播時(shí)延引起的不同用戶到達(dá)接收機(jī)的相對(duì)時(shí)延必須在一個(gè)確定的范圍內(nèi)，方便于保護(hù)間隔的確定。而保護(hù)間隔的引入也降低了該系統(tǒng)的頻譜效率。與之不同的是，并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)采用不同載波并行的發(fā)送不同子碼擴(kuò)頻后的信號(hào)。一組子載波可以為具有正交性的子載波也可以為沒有正交性的子載波。并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)在同步、異步通信中皆能夠完全消除多址干擾，進(jìn)而也不會(huì)存在傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中的遠(yuǎn)近效應(yīng)問題。因此，相比于時(shí)分方案，頻分的CC-CDMA系統(tǒng)近年來更受到研究者的歡迎。然而，并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)的性能對(duì)于多徑所引起的頻率選擇性衰落是敏感的。這是由于頻率選擇性衰落將導(dǎo)致不同子碼經(jīng)歷相異的衰落，從而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)相關(guān)定義中的等增益合并。尤其在上行通信中，各種用戶的不同載波經(jīng)歷各異的衰落，“等增益合并”將無法在接收端通過任何合并準(zhǔn)則恢復(fù)。雖然，目前有一些新穎的檢測(cè)算法被提出，來改善并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)在頻率選擇性衰落信道下的性能。但這些方案僅適用于整個(gè)帶寬內(nèi)呈現(xiàn)頻率選擇性衰落，而每個(gè)子載波內(nèi)部平坦衰落的情況下。當(dāng)每個(gè)子載波的帶寬內(nèi)也出現(xiàn)選擇性衰落時(shí)，即信道的相干帶寬小于每個(gè)子載波的帶寬時(shí)，這些檢測(cè)算法將不再適用，相應(yīng)CC-CDMA系統(tǒng)性能也將受到多址及多徑干擾的影響而變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了降低通信系統(tǒng)中每個(gè)子載波的子帶內(nèi)的多徑干擾，從而提供一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)。
[0007]一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)，
[0008]對(duì)于用戶k，發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射過程:
[0009]步驟一、將用戶k的數(shù)據(jù)b(k)復(fù)制W份，W為正整數(shù)，并分別發(fā)射至W個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊，所述每個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊分別對(duì)應(yīng)Q個(gè)子碼；
[0010]步驟二、W個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊分別采用對(duì)應(yīng)的一組子碼對(duì)用戶k的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，獲得擴(kuò)頻后的信號(hào)#)，…，s:^.,
[0011]每個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊擴(kuò)頻的具體過程為:
[0012]首先，將子載波中的每個(gè)數(shù)據(jù)分別采用Q個(gè)子碼進(jìn)行擴(kuò)頻，Q為正整數(shù)；
[0013]然后，將擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換，然后按順序拼接在一起，并在相鄰的兩個(gè)子碼擴(kuò)頻信號(hào)間插入長度為G個(gè)碼片長度的保護(hù)間隔，G為正整數(shù)；
[0014]最后，拼接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換后得到該子載波擴(kuò)頻模塊的輸出信號(hào)，W=Ij 2，...，W ;
[0015]步驟三、將步驟二獲得的擴(kuò)頻后的信號(hào)^ '，、……，分別調(diào)制到W個(gè)子載波
w=1,2,.....w上，然后將W個(gè)子載波疊加后發(fā)送至無線信道；完成發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射；
[0016]對(duì)于用戶g，接收機(jī)的信號(hào)接收過程:
[0017]步驟四、對(duì)每個(gè)子載波的子信道分別獨(dú)立建模，W個(gè)子載波的信道建模為具有相同數(shù)目為L的可分辨徑，且對(duì)應(yīng)各徑時(shí)延T1,h相同的獨(dú)立同分布的抽頭線延遲模型；接收機(jī)分別解調(diào)W個(gè)子載波f1; f2，…，fw上的數(shù)據(jù)，得到的W個(gè)基帶信號(hào)r產(chǎn)〗,/f1，…，
4g)，并分別發(fā)射至W個(gè)子載波解擴(kuò)模塊，所述每個(gè)子載波解擴(kuò)模塊分別對(duì)應(yīng)Q個(gè)子碼；
[0018]步驟五、W個(gè)子載波解頻模塊分別對(duì)每一徑上的每一個(gè)子碼擴(kuò)頻的信號(hào)采用相應(yīng)的子碼進(jìn)行解擴(kuò)并合并，獲得W個(gè)子載波解擴(kuò)的信號(hào)；
[0019]步驟六、將步驟五獲得的W個(gè)子載波解擴(kuò)的信號(hào)以權(quán)重//丨氣μτ，….進(jìn)行合
并，獲得合并后的結(jié)果,進(jìn)行判決后輸出；
[0020]完成接收機(jī)的信號(hào)接收。
[0021]步驟二中將子載波中的每個(gè)數(shù)據(jù)分別采用Q個(gè)子碼進(jìn)行擴(kuò)頻的方法均以第I個(gè)子載波相同，具體為:
[0022]采用第q個(gè)子碼擴(kuò)頻后的信號(hào)為:
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)，其特征是: 對(duì)于用戶k，發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射過程: 步驟一、將用戶k的數(shù)據(jù)b(k)復(fù)制W份，W為正整數(shù)，并分別發(fā)射至W個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊，所述每個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊分別對(duì)應(yīng)Q個(gè)子碼； 步驟二、W個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊分別采用對(duì)應(yīng)的一組子碼對(duì)用戶k的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，獲得擴(kuò)頻后的信號(hào)少…，4、 每個(gè)子載波擴(kuò)頻模塊擴(kuò)頻的具體過程為: 首先，將子載波中的每個(gè)數(shù)據(jù)分別采用Q個(gè)子碼進(jìn)行擴(kuò)頻，Q為正整數(shù)； 然后，將擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換，然后按順序拼接在一起，并在相鄰的兩個(gè)子碼擴(kuò)頻信號(hào)間插入長度為G個(gè)碼片長度的保護(hù)間隔，G為正整數(shù)； 最后，拼接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換后得到該子載波擴(kuò)頻模塊的輸出信號(hào)W=Ij 2，...，W ; 步驟三、將步驟二獲得的擴(kuò)頻后的信號(hào)^ 4k), 4?分別調(diào)制到w個(gè)子載波f1;f2,…，fw上，然后將w個(gè)子載波疊加后發(fā)送至無線信道；完成發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射； 對(duì)于用戶g，接收機(jī)的信號(hào)接收過程: 步驟四、對(duì)每個(gè)子載波的子信道分別獨(dú)立建模，w個(gè)子載波的信道建模為具有相同數(shù)目為L的可分辨徑，且對(duì)應(yīng)各徑時(shí)延 T1, T2,..., h相同的獨(dú)立同分布的抽頭線延遲模型；接收機(jī)分別解調(diào)W個(gè)子載波f1;f2，…，fw上的數(shù)據(jù)，得到的W個(gè)基帶信號(hào)r產(chǎn)\ f，.…#，并分別發(fā)射至W個(gè)子載波解擴(kuò)模塊，所述每個(gè)子載波解擴(kuò)模塊分別對(duì)應(yīng)Q個(gè)子碼； 步驟五、W個(gè)子載波解頻模塊分別對(duì)每一徑上的每一個(gè)子碼擴(kuò)頻的信號(hào)采用相應(yīng)的子碼進(jìn)行解擴(kuò)并合并，獲得W個(gè)子載波解擴(kuò)的信號(hào)； 步驟六、將步驟五獲得的W個(gè)子載波解擴(kuò)的信號(hào)以權(quán)重Au' /4氣…，進(jìn)行合并，獲得合并后的結(jié)果,&”(./)，進(jìn)行判決后輸出； 完成接收機(jī)的信號(hào)接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種時(shí)-頻混合分離子碼結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)碼CDMA系統(tǒng)，其特征在于步驟五中W個(gè)子載波解頻模塊分別對(duì)每一徑上的每一個(gè)子碼擴(kuò)頻的信號(hào)采用相應(yīng)的子碼進(jìn)行解擴(kuò)并合并的方法均以第I個(gè)子載波相同，具體為: 步驟五一、采用第一組延遲對(duì)各徑的信號(hào)進(jìn)行對(duì)齊操作，即:延遲Tl g對(duì)應(yīng)的后續(xù)處理為檢測(cè)用戶g的傳播信道中第I個(gè)徑的信號(hào)；采用第二組延遲對(duì)子碼擴(kuò)頻的信號(hào)進(jìn)行對(duì)齊操作，即:延遲(q_l) Λ對(duì)應(yīng)的后續(xù)處理為采用第q個(gè)子碼進(jìn)行解擴(kuò)； 步驟五二、分別針對(duì)L個(gè)徑、Q個(gè)子碼進(jìn)行匹配濾波即解擴(kuò)，得到每徑上Q個(gè)解擴(kuò)后信
Ui,” Ui,2，^..Ui’q，1-1, 2，...，L ; 步驟五三、針對(duì)每一徑得到的Q個(gè)解 擴(kuò)后信號(hào)uu，U1,2,-U1,Q進(jìn)行等增益合并，完成互補(bǔ)碼的互補(bǔ)相關(guān)過程，I e {I, 2，L, L}， 即:
【文檔編號(hào)】H04B1/711GK103501186SQ201310493002
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】孟維曉, 孫思月, 陳曉華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)