碼分多址接入的多用戶通信方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種碼分多址接入的多用戶通信方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 上行多用戶接入可以通過不同的多址接入技術(shù)如：時(shí)分多址（Time Division Multiple Access，TDMA)，頻分多址（Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA)，碼分 多址（Code Division Multiple Access，CDMA)和空分多址（Space Division Multiple Access，SDM)。其中多用戶碼分多址接入通信技術(shù)是上行多用戶接入通信技術(shù)的一個(gè)非常 重要的類別，可以提供優(yōu)良的接入性能，因而已被多個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)所采納。
[0003] 采用碼分多址接入的接入過程中，首先，每個(gè)接入終端都先用一定長度的擴(kuò)展序 列（如，長度為L的擴(kuò)展序列是指這個(gè)擴(kuò)展序列由L個(gè)符號構(gòu)成，也可以說是由L個(gè)元素構(gòu) 成，此處的L個(gè)符號/L個(gè)元素可以是L個(gè)數(shù)字符號）對數(shù)字幅相調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行擴(kuò) 展。擴(kuò)展過程是指每個(gè)已調(diào)制的數(shù)據(jù)符號與擴(kuò)展序列的每個(gè)符號相乘，最終形成與所用擴(kuò) 展序列長度相同的符號序列的過程。擴(kuò)展過程中每個(gè)已調(diào)制的數(shù)據(jù)符號（例如采用QAM調(diào) 制后的星座點(diǎn)符號）與擴(kuò)展序列的每個(gè)符號相乘，最終每個(gè)已調(diào)制的數(shù)據(jù)符號會被擴(kuò)展成 為與所用擴(kuò)展序列長度相同的符號序列，如使用長度為L的擴(kuò)展序列則每個(gè)已調(diào)制符號會 被擴(kuò)展成L個(gè)符號，也可以說每一個(gè)已調(diào)制的數(shù)據(jù)符號承載在一條長度為L的擴(kuò)展序列上 了。然后，所有接入終端的擴(kuò)展后符號序列可以在相同的時(shí)頻資源上發(fā)送。最后，基站收到 的是所有接入終端的擴(kuò)展信號疊加在一起的合信號，并通過多用戶接收機(jī)技術(shù)從合信號中 分離出各個(gè)終端的有用信息。
[0004] 應(yīng)用碼分多址接入的通信技術(shù)常被歸為擴(kuò)頻通信的類別，這是因?yàn)榻K端的調(diào)制符 號會被擴(kuò)展為L倍的符號，如果擴(kuò)展后的L倍符號的傳輸時(shí)間要求等于擴(kuò)展前調(diào)制符號的 話，則所需的帶寬必然會擴(kuò)展L倍。這也是為什么擴(kuò)展序列常稱為擴(kuò)頻序列。
[0005] 如果每個(gè)終端的擴(kuò)展后符號是通過多載波技術(shù)（如0FDM，F(xiàn)BMC)來傳輸，則這兩 種技術(shù)的結(jié)合就是被稱為多載波碼分多址接入（Multi-Carrier Code Division Multiple Access，MC-CDMA)的技術(shù)。
[0006] 碼分多址接入技術(shù)中，發(fā)射側(cè)的擴(kuò)展過程倒是比較簡單的，只需把每個(gè)調(diào)制符號， 如每個(gè)QAM調(diào)制后的符號，與一條長度為L的擴(kuò)展序列的每個(gè)符號相乘就可以得到擴(kuò)展后 的L個(gè)符號，然后擴(kuò)展后的符號就可以通過單載波或多載波技術(shù)發(fā)射出去。相對的，基站的 接收過程并不簡單。
[0007] 如何取得優(yōu)良的碼分多址接入性能？或更直接的說基站怎樣才能準(zhǔn)確地從合信 號中分離出各終端的有用數(shù)據(jù)信息？這就是碼分多址系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要涉及兩個(gè)方面：擴(kuò) 展序列和接收機(jī)，擴(kuò)展序列的選取是性能基礎(chǔ)，接收機(jī)的設(shè)計(jì)是性能保障。
[0008] 具體來講，要取得優(yōu)良的接入性能，不同終端采用的擴(kuò)展序列首先需要有良好的 互相關(guān)特性。如果擴(kuò)展序列是直接在無線多徑信道中傳輸?shù)脑?，如單載波的碼分復(fù)用技術(shù)， 則還要求序列具有良好的自相關(guān)特性來對抗序列自身的時(shí)延多徑擴(kuò)展。
[0009] 多載波碼分復(fù)用技術(shù)由于可以依靠多載波技術(shù)來對抗多徑，所以擴(kuò)展序列可以只 需考慮利于多用戶信息分離的互相關(guān)特性。這也是單載波碼分復(fù)用與多載波碼分復(fù)用兩種 技術(shù)對序列選取的最大區(qū)別！
[0010] 良好的擴(kuò)展序列是性能的基礎(chǔ)，最終多用戶信息的分離是在基站側(cè)完成的，基站 采用不同的多用戶接收技術(shù)會取得相應(yīng)的性能。要獲取最優(yōu)的多用戶數(shù)據(jù)分離性能，基站 需要采用高性能、但高復(fù)雜度的多用戶接收機(jī)技術(shù)，如串行干擾消除接收機(jī)技術(shù)。
[0011] 正因?yàn)閿U(kuò)展序列的重要性，不同的碼分多址接入技術(shù)主要區(qū)別在于擴(kuò)展序列的選 取上。直接序列擴(kuò)頻碼分多址接入（Direct Sequence-Code Division Multiple Access， DS-CDMA)技術(shù)是最為常用的碼分多址接入技術(shù)，已經(jīng)被多種無線通信標(biāo)準(zhǔn)采納為上行多用 戶接入技術(shù)，其擴(kuò)展序列是基于最簡單的二元偽隨機(jī)（Pseudo-Noise，PN)實(shí)數(shù)序列的。由 于序列的簡單性，基于PN序列的DS-CDMA也是多載波碼分復(fù)用的最主要技術(shù)之一，在此技 術(shù)中，每個(gè)已調(diào)制符號會先被一個(gè)二元偽隨機(jī)實(shí)數(shù)序列擴(kuò)展，然后再通過多載波技術(shù)發(fā)射 出去。
[0012] 二元偽隨機(jī)實(shí)數(shù)序列還可以稱為二進(jìn)制偽隨機(jī)序列，序列中的每個(gè)符號取值通常 表示為〇或1，也可以進(jìn)一步表示為雙極性序列，即〇表示為+1，1表示為-1，或者，〇表示 為 _1，1表不為+1。
[0013] 擴(kuò)展序列的長度也是碼分多址技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵量。擴(kuò)展序列越長，各終端所采用 的擴(kuò)展序列之間的低互相關(guān)度越容易保證，并且，越容易找到更多的具有低互相關(guān)的序列， 從而支持更多的同時(shí)接入終端。如果同時(shí)接入的終端數(shù)量大于擴(kuò)展序列的長度，則可以說 該多用戶接入系統(tǒng)處于過載狀態(tài)了。值得一提的是，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過載是碼分多址接入技術(shù) 在未來無線通信中大放光彩的關(guān)鍵屬性之一。
[0014] 為了提供靈活的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，支持更多的用戶同時(shí)接入，通常接入終端采用的擴(kuò)展 序列不是互相正交，從多用戶信息論角度而言，上行采用非正交的多址方式是可以取得比 正交多址方式更大的系統(tǒng)容量或邊緣吞吐量的。因?yàn)楦鹘K端的擴(kuò)展序列不是互相正交，所 以一般情況下每個(gè)用戶的解調(diào)性能會隨著同時(shí)接入用戶數(shù)量的增加而變差。當(dāng)系統(tǒng)過載 時(shí)，多用戶之間的干擾會變得更加嚴(yán)重。目前碼分多址技術(shù)的一種較大的應(yīng)用場景是隨機(jī) 接入或者競爭資源的接入。由于各接入用戶對自己調(diào)制符號用擴(kuò)展序列擴(kuò)展后是在相同的 時(shí)頻資源里發(fā)射的，因此是競爭地使用相同時(shí)頻資源的。
[0015] 在相關(guān)技術(shù)中，碼分多址的一個(gè)重要的制約性能的因素是一個(gè)用戶只使用一條擴(kuò) 展序列對全部調(diào)制符號進(jìn)行擴(kuò)展，即全部調(diào)制符號都使用相同的序列進(jìn)行擴(kuò)展。這種方式 對接收機(jī)采用串行干擾消除技術(shù)是實(shí)現(xiàn)上有便利的，可以簡化串行干擾消除的實(shí)現(xiàn)過程， 但單一擴(kuò)展序列的方案由于其用戶間干擾得不到有效的隨機(jī)化或者說平均化，因而其對非 正交碼分多址的接入性能是不利的。
[0016] 針對相關(guān)技術(shù)中，一個(gè)用戶只使用一條擴(kuò)展序列對全部調(diào)制符號進(jìn)行擴(kuò)展而導(dǎo)致 的用戶間干擾得不到有效的隨機(jī)化或者平均化的問題，尚未提出有效的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種碼分多址接入的多用戶通信方法及裝 置。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種碼分多址接入的多用戶通信方法，應(yīng)用于發(fā) 射機(jī)，包括：獲取信道編碼器編出的碼塊經(jīng)調(diào)制后所得的N個(gè)調(diào)制符號，其中，N為大于或者 等于2的正整數(shù)；根據(jù)N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列對所述N個(gè)調(diào)制符號進(jìn)行擴(kuò)展，其中，所述 N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列中至少存在兩個(gè)擴(kuò)展序列不同；發(fā)送擴(kuò)展后的調(diào)制符號。
[0019] 優(yōu)選地，通過以下之一方式獲取所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列：根據(jù)偽隨機(jī)序列 發(fā)生器的輸出序列確定所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列；按照預(yù)設(shè)準(zhǔn)則從預(yù)設(shè)列表中獲取所 述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列，其中，所述預(yù)設(shè)列表中包含有多個(gè)長度為所述指定長度的序 列。
[0020] 優(yōu)選地，根據(jù)偽隨機(jī)序列發(fā)生器的輸出序列確定所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列包 括：所述偽隨機(jī)序列發(fā)生器生成長度為R的序列，其中R = NXL，L為所述指定長度所指示 的值；將所述長度為R的序列等分成N個(gè)指定長度的序列；將所述N個(gè)指定長度的序列作為 所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列。
[0021] 優(yōu)選地，根據(jù)偽隨機(jī)序列發(fā)生器的輸出序列確定所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列包 括：所述偽隨機(jī)序列發(fā)生器生成長度為預(yù)設(shè)長度的序列；將所述預(yù)設(shè)長度的序列重復(fù)指定 次數(shù)生成長度為R的序列，其中R = NXL，L為所述指定長度所指示的值；將所述長度為R 的序列等分成N個(gè)指定長度的序列；將所述N個(gè)指定長度的序列作為所述N個(gè)指定長度的 擴(kuò)展序列。
[0022] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)列表中有L條長度均為L的序列，所述序列構(gòu)成L階正交矩陣， 其中，L為所述指定長度所指示的值。
[0023] 優(yōu)選地，所述序列構(gòu)成L階正交矩陣，包括：所述L條長度為L的序列排列成LXL 離散傅里葉變換矩陣；或者，所述LXL離散傅里葉變換矩陣中每個(gè)元素乘以第一預(yù)定值構(gòu) 成所述L階正交矩陣。
[0024] 優(yōu)選地，所述序列構(gòu)成L階正交矩陣，包括：所述L條長度為L的序列排列成LXL 哈達(dá)瑪矩陣；或者，所述LXL哈達(dá)瑪矩陣中每個(gè)元素乘以第二預(yù)定值構(gòu)成所述L階正交矩 陣。
[0025] 優(yōu)選地，所述正交矩陣為單位矩陣。
[0026] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)展序列包括以下至少之一：實(shí)數(shù)序列，復(fù)數(shù)序列。
[0027] 優(yōu)選地，通過以下方式確定所述復(fù)數(shù)序列：根據(jù)第一偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生長度 為R的第一實(shí)數(shù)序列，根據(jù)第二偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生長度為R的第二實(shí)數(shù)序列，其中，R = NX L，L為所述指定長度所指示的值；將所述第一實(shí)數(shù)序列的第i個(gè)元素作為所述復(fù)數(shù)序列 的實(shí)部，將所述第二實(shí)數(shù)序列的第i個(gè)元素作為所述復(fù)數(shù)序列的虛部，將包含所述實(shí)部和 所述虛部的復(fù)數(shù)作為所述復(fù)數(shù)序列的第i個(gè)復(fù)數(shù)元素，其中，i = 1，2,3......，R;將得到的R 個(gè)復(fù)數(shù)元素依次組成所述長度為R的復(fù)數(shù)序列，將所述長度為R的復(fù)數(shù)序列N等分為所述 指定長度的復(fù)數(shù)序列。
[0028] 優(yōu)選地，將所述長度為R的復(fù)數(shù)序列N等分為所述指定長度的復(fù)數(shù)序列之后，還包 括：將N個(gè)所述指定長度的復(fù)數(shù)序列分別乘以所述N個(gè)指定長度的復(fù)數(shù)序列的能量歸一化 系數(shù)后得到歸一化后的N個(gè)指定長度的復(fù)數(shù)序列。
[0029] 優(yōu)選地，通過以下方式確定所述復(fù)數(shù)序列：根據(jù)偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生長度為R 的整數(shù)序列，其中，所述整數(shù)序列的元素來自整數(shù)集合{〇，1，……，D}或者集合{1，2,……， D}，R = NXL，L為所述指定長度所指示的值，D為復(fù)數(shù)星座圖中星座點(diǎn)的數(shù)量；將所述長度 為R的整數(shù)序列的元素按照預(yù)設(shè)映射規(guī)則在復(fù)數(shù)星座圖中與選取與所述元素對應(yīng)的星座 點(diǎn)；根據(jù)所述星座點(diǎn)確定所述復(fù)數(shù)序列。
[0030] 優(yōu)選地，通過以下方式確定所述復(fù)數(shù)序列：使用能產(chǎn)生M元實(shí)數(shù)的偽隨機(jī)序列產(chǎn) 生器產(chǎn)生所述復(fù)數(shù)序列中所有復(fù)數(shù)元素的實(shí)部和虛部，或者從M元實(shí)數(shù)集合中以一定偽隨 機(jī)準(zhǔn)則選取所述復(fù)數(shù)序列中所有復(fù)數(shù)元素的實(shí)部和虛部，其中，M為大于或者等于2的整 數(shù)。
[0031] 優(yōu)選地，所述M元實(shí)數(shù)集合滿足以下至少之一條件：所述M是奇數(shù)，所述實(shí)數(shù)集 合是[-(M-l)/2,（M-l)/2]范圍內(nèi)的M個(gè)整數(shù)組成的集合；所述M是偶數(shù)，所述實(shí)數(shù)集 合是[-(M-l)，（M-I)]范圍內(nèi)的M個(gè)奇數(shù)組成的集合；所述M是奇數(shù)，所述實(shí)數(shù)集合是 [-(M-l)/2,（M-l)/2]范圍內(nèi)的M個(gè)整數(shù)分別乘以所述實(shí)數(shù)集合相應(yīng)的能量歸一化系數(shù)得 到的M個(gè)實(shí)數(shù)組成的集合；所述M是偶數(shù)，所述實(shí)數(shù)集合是[-(M-l)，（M-I)]范圍內(nèi)的M個(gè) 奇數(shù)分別乘以所述實(shí)數(shù)集合相應(yīng)的能量歸一化系數(shù)得到的M個(gè)實(shí)數(shù)組成的集合。
[0032] 優(yōu)選地，通過以下方式確定所述復(fù)數(shù)序列：根據(jù)所述M元實(shí)數(shù)集合生成長度為R的 第一實(shí)數(shù)序列和長度為R的第二實(shí)數(shù)序列，其中，所述第一實(shí)數(shù)序列和所述第二實(shí)數(shù)序列 均從所述M元實(shí)數(shù)集合取值，其中R = NX L，L為所述指定長度所指示的值；將所述第一實(shí) 數(shù)序列的第i個(gè)元素作為所述復(fù)數(shù)序列的實(shí)部，將所述第二實(shí)數(shù)序列的第i個(gè)元素作為所 述復(fù)數(shù)序列的虛部，將包含所述實(shí)部和所述虛部的復(fù)數(shù)作為所述復(fù)數(shù)序列的第i個(gè)復(fù)數(shù)元 素，其中，i = 1，2,3……，R ;將得到的R個(gè)元素依次組成所述長度為R的復(fù)數(shù)序列，將所述 長度為R的復(fù)數(shù)序列N等分為所述指定長度的復(fù)數(shù)序列。
[0033] 優(yōu)選地，將所述長度為R的復(fù)數(shù)序列N等分為所述指定長度的復(fù)數(shù)序列之后，還包 括：將N個(gè)所述指定長度的復(fù)數(shù)序列分別乘以所述N個(gè)指定長度的復(fù)數(shù)序列的能量歸一化 系數(shù)后得到歸一化后的N個(gè)指定長度的復(fù)數(shù)序列。
[0034] 優(yōu)選地，通過以下方式確定所述復(fù)數(shù)序列：生成長度為R的整數(shù)序列，其中，所述 整數(shù)序列取值來自MXM元整數(shù)集合，所述MXM元整數(shù)集合是[0，MXM-1]或[1，MXM]范 圍內(nèi)的所有整數(shù)組成的集合；將所述長度為R的整數(shù)序列的元素按照預(yù)設(shè)映射規(guī)則在復(fù)數(shù) 星座圖中與選取與所述元素對應(yīng)的星座點(diǎn)；根據(jù)所述星座點(diǎn)確定所述復(fù)數(shù)序列。
[0035] 優(yōu)選地，所述M取值包括以下至少之一 ：2、3、4。
[0036] 優(yōu)選地，發(fā)送擴(kuò)展后的調(diào)制符號包括：將所述調(diào)制符號進(jìn)行多載波調(diào)制；將調(diào)制 后的調(diào)制符號作為所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供了一種碼分多址接入的多用戶通信方 法，應(yīng)用于接收機(jī)，包括：接收K個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射的發(fā)射信號，其中，所述發(fā)射信號為所述K個(gè) 發(fā)射機(jī)分別采用指定長度的擴(kuò)展序列對調(diào)制信號進(jìn)行擴(kuò)展處理后，再分別將所述擴(kuò)展后的 調(diào)制信號調(diào)制到相同時(shí)頻資源形成的信號，對于每一個(gè)發(fā)射機(jī)，針對N個(gè)調(diào)制符號，存在有 N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列，且所述N個(gè)指定長度的擴(kuò)展序列中至少存在兩個(gè)擴(kuò)展序列不同， N和K均為正整數(shù)；根據(jù)所述擴(kuò)展序列對所述發(fā)射信號進(jìn)行檢測。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供