一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼cdma系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)，涉及一種互補碼CDMA系統(tǒng)。它是為了降低通信系統(tǒng)中每個子載波的子帶內(nèi)的多徑干擾。它的信號發(fā)射過程：將用戶k的數(shù)據(jù)復制W份，W個子載波擴頻模塊分別采用對應的一組子碼對用戶k的數(shù)據(jù)進行擴頻，并分別調制到W個子載波上，然后將W個子載波疊加后發(fā)送至無線信道；它的信號接收過程：接收機分別解調W個子載波上的數(shù)據(jù)，W個子載波解頻模塊分別對每一徑上的每一個子碼擴頻的信號采用相應的子碼進行解擴，經(jīng)三次合并后判決后輸出；本發(fā)明適用于無線通信場合。
【專利說明】—種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種互補碼CDMA系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在眾多蜂窩無線通信相關技術中，多址接入技術是最為核心的物理層技術之一，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質量。因此，多址技術的發(fā)展標志著蜂窩移動通信系統(tǒng)的逐代演進:由第一代采頻分多址(FDMA)的模擬移動通信系統(tǒng)，到第二代采用時分多址(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技術的系統(tǒng)，再到采用正交頻分多址的第四代移動通信系統(tǒng)。
[0003]雖然相比于頻分、時分多址方式，CDMA具有保密安全性高、頻率復用系數(shù)高、抗窄帶干擾及多徑衰落等諸多優(yōu)勢，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}的時候。因此，CDMA多址方式正面臨逐漸淡出蜂窩移動通信舞臺的窘狀。
[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頻碼的相關特性是非理想的，SP:
I)擴頻序列的自相關函數(shù)除了在零位移時存在一個峰值以外，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器中將被收集起來，從而造成多徑干擾；2)兩個擴頻序列的互相關函數(shù)存在非零值。在多徑或用戶間異步傳輸環(huán)境下，這些非零相關值將被接收端的相關器收集起來，從而造成多址干擾及遠近效應。最終導致即使采用一系列輔助子系統(tǒng)或技術來解決這些問題，如復雜的功率控制、多用戶檢測技術等等，CDMA系統(tǒng)依然無法提供具有競爭力的系統(tǒng)性能。
[0005]為了加速碼分技術的革新以促使其重返舞臺，基于一類新穎的擴頻碼一互補碼(Complementary Codes, CCs)的下一代CDMA全新解決方案被提了出來?；パa碼采用了結合真實通信環(huán)境的碼設計理念，能夠真正意義上實現(xiàn)理想的自相關及互相關特性，從而賦予了 CDMA技術擺脫干擾受限的能力?；パa碼能夠實現(xiàn)理想相關特性的根本原因在于其多子碼的結構，即每個用戶需要采用一個互補碼所包含的多個子碼進行擴頻才可以實現(xiàn)期望的理想相關特性。然而，互補碼結構的特殊性給相應的CDMA系統(tǒng)設計帶來了新的問題。為了支持基于互補碼的擴頻結構并實現(xiàn)基于互補相關的檢測過程，基于互補碼的CDMA(CC-CDMA)系統(tǒng)需要滿足:有效分離子碼、子碼順序對應、子碼位移同步及相關值等增益合并四個條件。目前為止，為了滿足上述要求，按照分離互補碼子碼的方式，CC-CDMA系統(tǒng)結構可以歸為兩類:1)串行時分的CC-CDMA系統(tǒng)；2)并行頻分的CC-CDMA系統(tǒng)。串行時分結構的CC-CDMA系統(tǒng)采用不同時間片順序串行的發(fā)送不同子碼擴頻后的信號，其優(yōu)點是能夠在保護間隔不小于多徑信道的最大時延擴展時完全消除多徑干擾，從而得到優(yōu)越的多徑分集增益。其缺點則在于為了保障CC-CDMA系統(tǒng)中子碼的有效分離，串行時分的CC-CDMA系統(tǒng)中多用戶間的通信需要是同步或準同步的。也就是說由于同步誤差和傳播時延引起的不同用戶到達接收機的相對時延必須在一個確定的范圍內(nèi)，方便于保護間隔的確定。而保護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)送不同子碼擴頻后的信號。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，進而也不會存在傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中的遠近效應問題。因此，相比于時分方案，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致不同子碼經(jīng)歷相異的衰落，從而導致無法實現(xiàn)互補相關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則恢復。雖然，目前有一些新穎的檢測算法被提出，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帶寬內(nèi)呈現(xiàn)頻率選擇性衰落，而每個子載波內(nèi)部平坦衰落的情況下。當每個子載波的帶寬內(nèi)也出現(xiàn)選擇性衰落時，即信道的相干帶寬小于每個子載波的帶寬時，這些檢測算法將不再適用，相應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)中每個子載波的子帶內(nèi)的多徑干擾，從而提供一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)。
[0007]一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)，
[0008]對于用戶k，發(fā)射機的信號發(fā)射過程:
[0009]步驟一、將用戶k的數(shù)據(jù)b(k)復制W份，W為正整數(shù)，并分別發(fā)射至W個子載波擴頻模塊，所述每個子載波擴頻模塊分別對應Q個子碼；
[0010]步驟二、W個子載波擴頻模塊分別采用對應的一組子碼對用戶k的數(shù)據(jù)進行擴頻，獲得擴頻后的信號#)，…，s:^.,
[0011]每個子載波擴頻模塊擴頻的具體過程為:
[0012]首先，將子載波中的每個數(shù)據(jù)分別采用Q個子碼進行擴頻，Q為正整數(shù)；
[0013]然后，將擴頻后的數(shù)據(jù)分別進行串/并轉換，然后按順序拼接在一起，并在相鄰的兩個子碼擴頻信號間插入長度為G個碼片長度的保護間隔，G為正整數(shù)；
[0014]最后，拼接后的數(shù)據(jù)進行并/串轉換后得到該子載波擴頻模塊的輸出信號，W=Ij 2，...，W ;
[0015]步驟三、將步驟二獲得的擴頻后的信號^ '，、……，分別調制到W個子載波
w=1,2,.....w上，然后將W個子載波疊加后發(fā)送至無線信道；完成發(fā)射機的信號發(fā)射；
[0016]對于用戶g，接收機的信號接收過程:
[0017]步驟四、對每個子載波的子信道分別獨立建模，W個子載波的信道建模為具有相同數(shù)目為L的可分辨徑，且對應各徑時延T1,h相同的獨立同分布的抽頭線延遲模型；接收機分別解調W個子載波f1; f2，…，fw上的數(shù)據(jù)，得到的W個基帶信號r產(chǎn)〗,/f1，…，
4g)，并分別發(fā)射至W個子載波解擴模塊，所述每個子載波解擴模塊分別對應Q個子碼；
[0018]步驟五、W個子載波解頻模塊分別對每一徑上的每一個子碼擴頻的信號采用相應的子碼進行解擴并合并，獲得W個子載波解擴的信號；
[0019]步驟六、將步驟五獲得的W個子載波解擴的信號以權重//丨氣μτ，….進行合
并，獲得合并后的結果,進行判決后輸出；
[0020]完成接收機的信號接收。
[0021]步驟二中將子載波中的每個數(shù)據(jù)分別采用Q個子碼進行擴頻的方法均以第I個子載波相同，具體為:
[0022]采用第q個子碼擴頻后的信號為:
【權利要求】
1.一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)，其特征是: 對于用戶k，發(fā)射機的信號發(fā)射過程: 步驟一、將用戶k的數(shù)據(jù)b(k)復制W份，W為正整數(shù)，并分別發(fā)射至W個子載波擴頻模塊，所述每個子載波擴頻模塊分別對應Q個子碼； 步驟二、W個子載波擴頻模塊分別采用對應的一組子碼對用戶k的數(shù)據(jù)進行擴頻，獲得擴頻后的信號少…，4、 每個子載波擴頻模塊擴頻的具體過程為: 首先，將子載波中的每個數(shù)據(jù)分別采用Q個子碼進行擴頻，Q為正整數(shù)； 然后，將擴頻后的數(shù)據(jù)分別進行串/并轉換，然后按順序拼接在一起，并在相鄰的兩個子碼擴頻信號間插入長度為G個碼片長度的保護間隔，G為正整數(shù)； 最后，拼接后的數(shù)據(jù)進行并/串轉換后得到該子載波擴頻模塊的輸出信號W=Ij 2，...，W ; 步驟三、將步驟二獲得的擴頻后的信號^ 4k), 4?分別調制到w個子載波f1;f2,…，fw上，然后將w個子載波疊加后發(fā)送至無線信道；完成發(fā)射機的信號發(fā)射； 對于用戶g，接收機的信號接收過程: 步驟四、對每個子載波的子信道分別獨立建模，w個子載波的信道建模為具有相同數(shù)目為L的可分辨徑，且對應各徑時延 T1, T2,..., h相同的獨立同分布的抽頭線延遲模型；接收機分別解調W個子載波f1;f2，…，fw上的數(shù)據(jù)，得到的W個基帶信號r產(chǎn)\ f，.…#，并分別發(fā)射至W個子載波解擴模塊，所述每個子載波解擴模塊分別對應Q個子碼； 步驟五、W個子載波解頻模塊分別對每一徑上的每一個子碼擴頻的信號采用相應的子碼進行解擴并合并，獲得W個子載波解擴的信號； 步驟六、將步驟五獲得的W個子載波解擴的信號以權重Au' /4氣…，進行合并，獲得合并后的結果,&”(./)，進行判決后輸出； 完成接收機的信號接收。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種時-頻混合分離子碼結構的互補碼CDMA系統(tǒng)，其特征在于步驟五中W個子載波解頻模塊分別對每一徑上的每一個子碼擴頻的信號采用相應的子碼進行解擴并合并的方法均以第I個子載波相同，具體為: 步驟五一、采用第一組延遲對各徑的信號進行對齊操作，即:延遲Tl g對應的后續(xù)處理為檢測用戶g的傳播信道中第I個徑的信號；采用第二組延遲對子碼擴頻的信號進行對齊操作，即:延遲(q_l) Λ對應的后續(xù)處理為采用第q個子碼進行解擴； 步驟五二、分別針對L個徑、Q個子碼進行匹配濾波即解擴，得到每徑上Q個解擴后信
Ui,” Ui,2，^..Ui’q，1-1, 2，...，L ; 步驟五三、針對每一徑得到的Q個解 擴后信號uu，U1,2,-U1,Q進行等增益合并，完成互補碼的互補相關過程，I e {I, 2，L, L}， 即:
【文檔編號】H04B1/711GK103501186SQ201310493002
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權日:2013年10月21日
【發(fā)明者】孟維曉, 孫思月, 陳曉華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學