多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法
【專利摘要】多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，屬于無線通信【技術領域】。發(fā)射方基于OFDM技術在頻域疊加信息將主通道信息和附加通道信息疊加在一起，經(jīng)IFFT變換和加循環(huán)前綴后發(fā)射；接收方將接收到的信息經(jīng)去循環(huán)前綴、FFT變換后，先解碼獲得主信息，然后從接收到的信息中消去主信息，最后再解調出附加信息。其中附加信息采用kasami序列進行編碼；為了獲得低PSR比下的傳輸可靠性，附加信息在發(fā)射方通過多次重復kasami序列，接收方相關接收時疊加求平均以減少噪聲干擾。本發(fā)明能夠充分利用多載波通信系統(tǒng)中的SNR盈余，附加通道信息傳輸性能在主附功率比PSR較小時仍然具有較好的可靠性。
【專利說明】多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，具體涉及多載波通信中一種新的信息傳輸方式。
【背景技術】
[0002] 正交頻分復用（0FDM)是一種特殊的多載波調制技術。它具有較高的頻譜利用率， 在對抗多徑衰落方面有著天然的優(yōu)越性，適合高速數(shù)據(jù)傳輸。因此0FDM在現(xiàn)代無線寬帶 接入系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，并被多個標準接納為核心調制技術，如DAB、DVB-T/H、LTE、 IEEE 802. 11 a/g/n、WiMAX等。在規(guī)劃無線OFDM通信網(wǎng)絡時，為保證信息傳輸鏈路的穩(wěn)定 性，往往通過增加發(fā)射功率的方式為接收終端預留足夠的SNR(信噪比）余量。如在數(shù)字地 面電視廣播系統(tǒng)中，為了網(wǎng)絡邊緣用戶能穩(wěn)定接收，其發(fā)射功率高達上萬瓦，然而對于多數(shù) 非邊緣用戶，由于較為靠近發(fā)射塔而存在較大的SNR盈余，即實際SNR遠高于終端工作模式 下信息解調的SNR門限。SNR盈余為在同一信道中開辟附加信息傳輸通道提供了可能。尤 其是在當前無線頻譜資源極為稀缺的情況下，充分利用通信網(wǎng)絡SNR盈余，利用附加通道 增大信息傳輸速率，這對提高頻譜利用率具有重要意義。
[0003] 日益涌現(xiàn)的高效調制/編碼技術為附加通道信息傳輸提供了新的思路，如逼近香 農(nóng)限的信道編碼技術如低密度校驗碼（LDPC)，多天線分集技術（如多輸入多輸出ΜΙΜΟ)。運 用這些技術可以實現(xiàn)惡劣環(huán)境條件下的信息傳輸。然而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式在低碼率情況 下，為了保證接收門限導致了信噪比盈余；利用SNR盈余實現(xiàn)附加通道信息傳輸，提高系統(tǒng) 容量和頻譜利用率，同時將附加通道對主通道造成的影響降到最低。鑒于0FDM調制技術的 頻譜利用率高，其抗多徑性能可以降低疊加信息帶來的同信道干擾，應用0FDM技術，在保 證原服務信息（主通道）可靠性傳輸?shù)那疤嵯拢陬l域疊加信息（附加通道），可以充分利 用信噪比盈余，提高頻譜利用率。
[0004] 目前基于0FDM疊加信息的傳輸方式中，附加通道通過采用信道編碼或擴頻技術 來增強其抗干擾能力。然而，加載少量信息的短碼很難逼近香農(nóng)限，且不同碼率之間的解碼 門限跨度較大（造成SNR盈余），不能充分利用SRN盈余；盡管擴頻技術提高了信息的可靠 性，但主附功率比（PSR)較小時，附加信息的傳輸可靠性不是很理想。因此，附加通道的信 息加載方式有待改進。
[0005] 0FDM系統(tǒng)疊加信息傳輸技術具有廣闊的應用前景。利用附加通道，在移動通信中 可以承載數(shù)據(jù)業(yè)務，如低速率的音頻，文字信息等；在認知無線電（CR)網(wǎng)絡，傳輸各終端 共享環(huán)境參數(shù)信息。使用這種技術最大的好處在于滿足服務需求的同時無需額外開銷頻譜 資源?；谝陨媳尘埃緦＠岢隽硕噍d波系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明提供一種多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，該方法能夠充分利用多 載波通信系統(tǒng)中的SNR盈余，其附加通道信息傳輸性能在主附功率比PSR較小時仍然具有 較好的可靠性。
[0007] 本發(fā)明技術方案如下：
[0008] 多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，該方法基于0FDM技術在頻域疊加信息， 如圖1所示，設發(fā)射方調制后功率歸一化的主信息為Xi (k)，附加信息為X2 (k)，子載波數(shù)為 N，主通道的平均功率為
【權利要求】
1. 多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，該方法基于OFDM技術在頻域疊加信息，設 發(fā)射方調制后功率歸一化的主信息為X1 (k)，附加信息為X2 (k)，子載波數(shù)為N，主通道的平 均功率為,附加通道的平均功率為Crs2，取4 =I，CFs2:根據(jù)主附功率比（PSR)來確定， 則疊加后經(jīng)IFFT變換后的信息為：
其中主附功率比：
附加通道平均功率：
噪聲方差：
IFFT變換后的信息添加循環(huán)前綴后發(fā)射到通信信道中； 設接收方接收到的傳輸信息經(jīng)去循環(huán)前綴、FFT變換后為R[k]，則：
其中Hest[k]為信道頻域響應的估計值； 其特征在于： 接收方在解碼獲得主信息后，利用主信息編碼調制模式，對解調后的信息重新進行編 碼調制，以便將R[k]中的主信息消除；主信息的具體消除方式為：通過控制功率因子，使 主信息平均功率遠高于附加信息，將附加通道的影響降到最低；根據(jù)實際設計需求，在利用 SNR盈余時，主附通道的解調門限不得高于應用環(huán)境的信噪比； 假設應用環(huán)境信噪比為SNR，SNR盈余為ASNR，無附加信息時解調門限為
，容易推得：
貝丨JPSR臨界值PSRmin與ASNR的關系為：
2. 根據(jù)權利要求1所述的多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，其特征在于，所述 附加信息米用kasami序列進行編碼。
3. 根據(jù)權利要求2所述的多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，其特征在于，所述 附加信息采用kasami序列進行編碼的具體方式為：n階大集合kasami序列的種數(shù)
可調制信息比特數(shù)為
；設需要傳輸?shù)母郊有畔?br>
，d為二進制序列，根據(jù)kasami序列的生成方式，首先設定m序列寄存器 初始狀態(tài)為非零序列即可，設
與其對應采樣序列寄存器的初始狀態(tài)為
，傳輸信息的不同，生成的kasami序列唯一。
4. 根據(jù)權利要求3所述的多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，其特征在于，附 加通道實部和虛部采用兩個不同的大集合kasami序列進行編碼，發(fā)射方通過多次重復 kasami序列，接收方相關接收時疊加求平均以減少噪聲干擾；kasami序列的相關值副峰有 五個取值：
在頻域疊加相同的kasami序列，設kasami序列長度為P，疊加段數(shù)為K，通過統(tǒng)計得出 每種峰值的概率。假設五種峰值出現(xiàn)的概率分別為Pi(i= 1，2…，5)，則一次相關檢測的檢 測錯誤率為（以下關于kasami序列的計算僅考慮實部）：
其中A為相關峰，of為相關值中噪聲平均功率。 主信息消除后：
通過改變PSR、K、kasami序列長度，充分利用SNR盈余來獲取盡可能大的信道容量和傳 輸可靠性。假設無重復情況下采用n階kasami序列的檢測門限為SNRk，疊加K次帶來的信 噪比增益為IOlog1CI(K),則
可得：
故采用kasami序列編碼附加信息的附加通道須滿足式（6)，（12)兩條件。
5. 根據(jù)權利要求4所述的多載波通信系統(tǒng)附加通道信息傳輸方法，其特征在于， kasami序列檢測的具體實施過程為： 設主信息消除后，接收到的附加信息為r(k)，在理想同步情況下，將每個符號中的K段 數(shù)據(jù)進行平均，然后本地M種kasami序列進行相關峰檢測，比較式（13)中M種結果，獲得 最大峰值的相關序列即為發(fā)射機信息加載序列。
其中Cp，m為本地kasami序列，rav為接受信號K段平均。
【文檔編號】H04L27/26GK104243386SQ201410401335
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】劉光輝, 朱美松, 朱婧, 朱明
申請人:電子科技大學