功率譜幅度超過門限值，則認(rèn)為該子載波已經(jīng)被占用，并 將其標(biāo)記為〇 ;如果該子載波功率譜幅度沒有超過門限值，則認(rèn)為該子載波未被占用，并將 其標(biāo)記為1。在某一時刻，由于所有天線是同時發(fā)送數(shù)據(jù)的，所有每個天線得到的頻譜效用 序列均為A = [A。，Au…，Ak,…，AN J。
[0051] 2)第i根天線通過隨機(jī)相位映射器產(chǎn)生偽隨機(jī)多相序列，設(shè)為
然后將偽隨機(jī)多相序列與頻譜效用序列A進(jìn)行逐元素相乘， 得到基礎(chǔ)調(diào)制波形（Fundamental Modulation Waveform，F(xiàn)MW)頻域表達(dá)式 B(1) = A · P (1)， 即
[0053] 逐元素乘法的目的是為了給每個可用頻點加載一個隨機(jī)相位，以便于系統(tǒng)抗截獲 特性的實現(xiàn)。
[0054] 3)將頻域序列B(1)進(jìn)行逆傅里葉變換得到時域序列b (1)，即：
[0056] 再乘以歸一化因子
..為發(fā)射一個碼元所需要的能量，凡為頻譜效 用序列中"1"的個數(shù)。
[0057] 4)接下來為CCSK調(diào)制，由于CCSK操作實際上是對時域信號的循環(huán)移位，根據(jù)傅里 葉變換的性質(zhì)可得，在頻域相當(dāng)于實現(xiàn)如下映射：
[0059] 式中，M_ary為調(diào)制階數(shù)。因為從頻域給出CCSK調(diào)制的表達(dá)式更加容易，因此如 圖3所示，先給出發(fā)射信號的頻域表達(dá)式，再通過IFFT得到第i根天線數(shù)據(jù)S,對應(yīng)的時域 表達(dá)式為：
[0061] 5)將上述發(fā)送信號通過天線模塊發(fā)送出去，即完成了發(fā)送端工作。
[0062] 接收端的數(shù)據(jù)處理過程如下（如圖4所示）：
[0063] 在接收端，首先各接收天線進(jìn)行常規(guī)的接收，同時完成信道估計和均衡，然后將均 衡后的信號根據(jù)多用戶檢測算法進(jìn)行分離，再由FFT變換到頻域；同時，與發(fā)送端同步生成 本地FMW，將變換后的頻域信號與本地FMW序列的共輒逐點相乘，并反變換到時域，這就得 到了用于檢測判決的時域矢量。對此時域矢量進(jìn)行取實操作，檢測其最大值的位置即是估 計值&，再反映射成l〇g2M_ary比特數(shù)據(jù)，就完成了判決解調(diào)。最后將各個天線的估計數(shù)據(jù) 進(jìn)行排序組合即完成接收端數(shù)據(jù)處理。
[0064] 1)首先對經(jīng)過信道作用的到達(dá)信號進(jìn)行接收，并完成信道估計。設(shè)第i個接收天 線的接收信號為!^ =0^.·.，；·^]，通過信道均衡技術(shù)來彌補(bǔ)信道帶來的失真，則輸出結(jié) 果為：
[0066] 式中，e[n]為高斯白噪聲，第一項x(1)[n]為期望信號。
[0067] 2)不考慮噪聲，則第i個接收天線均衡后的輸出信號為各個發(fā)送信號的疊加，類 似于多用戶場景下的發(fā)送信號，此時采用多用戶檢測算法來實現(xiàn)疊加信號的分離，第i個 接收天線得到估計信號Pm。
[0068] 3)將多用戶檢測后的信號通過一個FFT模塊，得到頻域接收信號FFF(f)。
[0069] 4)與發(fā)送端同步得到基礎(chǔ)調(diào)制波形B(1)，取共輒，并與〃 Tpj逐項相乘，消除隨 機(jī)相位。
[0070] 5)將上述結(jié)果通過一個IFFT模塊，得到時域的矢量y，用于檢測判決：
[0072] 其第n項元素為：
[0074] 根據(jù)FFT變換的性質(zhì)可知，其在時域的波形類似沖激函數(shù)。
[0075] 6)在解調(diào)檢測模塊中，取y[n]的實部，找到最大值的下標(biāo)即為估計的數(shù)據(jù)
[0076] 7)將S反映射，得到log2M_ary位比特數(shù)據(jù)，即完成了判決解調(diào)。
[0077] 8)將解調(diào)得到的Nt個數(shù)據(jù)排序，構(gòu)成序列，即完成接收端的工作。
【主權(quán)項】
1. 一種基于M頂O的TDCS發(fā)射機(jī)，其特征在于，包括： 一頻譜感知模塊，用于將整個信號帶寬分為N個子載波，將所述N個子載波發(fā)送至頻譜 判決t吳塊； 一頻譜判決模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)門限確定接收到頻譜感知模塊發(fā)送的子載波的可用 性，并生成頻譜效用序列A; 一隨機(jī)相位映射模塊，用于產(chǎn)生偽隨機(jī)多相序列P(1)，所述偽隨機(jī)多相序列P(1)與頻譜 判決模塊生成的頻譜效用序列A進(jìn)行逐元素相乘，得到基礎(chǔ)調(diào)制波形的頻域序列B(1)，對所 述B(1)進(jìn)行縮放、逆傅里葉變換（IFFT)和CCSK調(diào)制，將CCSK調(diào)制后的信號發(fā)送到天線模 塊，其中，i表示天線編號，i= {1，2, 3, ?…，NJ，Nt為發(fā)射天線個數(shù)； 一天線模塊，用于發(fā)射經(jīng)過CCSK調(diào)制后的信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MMO的TDCS發(fā)射機(jī)，其特征在于：所述隨機(jī)相位 映射t吳塊包括： 一IFFT模塊，用于對所述B(1)進(jìn)行逆傅里葉變換（IFFT)，并與歸一化因子A相乘后得 到基礎(chǔ)調(diào)制波形的時域序列b(1)，將所述基礎(chǔ)調(diào)制波形的時域序列b(1)發(fā)送到CCSK調(diào)制模 塊； 一CCSK調(diào)制模塊，用于對接收到的b(1)進(jìn)行CCSK調(diào)制。3. -種基于M頂0的TDCS接收機(jī)，其特征在于，包括： 一天線模塊，用于接收發(fā)射機(jī)發(fā)射出的信號，并完成信道估計，將完成信道估計的信號 發(fā)送至FFT模塊； 一FFT模塊，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域接收信號FFrfi.將所述頻域接收信 號/與本地生成的基礎(chǔ)調(diào)制波形的頻域序列B(1)的共輒逐項相乘，將得到的頻域矢 量發(fā)送至IFFT模塊，其中，i表示經(jīng)過多用戶檢測算法后的得到的估計信號，1為接收天線 的編可，1 =l，2，3，...，Nr; 一IFFT模塊，用于將得到的頻域信號轉(zhuǎn)換為時域矢量y，并將所述時域矢量y發(fā)送至解 調(diào)檢測t吳塊； 一解調(diào)檢測模塊，用于判決解調(diào)，將解調(diào)得到的隊個數(shù)據(jù)排序，構(gòu)成序列，其中，Nt = Nr〇4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于M頂0的TDCS接收機(jī)，其特征在于：所述天線模塊 包括： 一信道均衡模塊，用于彌補(bǔ)信道對信號造成的失真； 一多用戶檢測模塊，用于分離疊加的信號。5. -種基于M頂0的TDCS的系統(tǒng)，其特征在于，包括：權(quán)利要求1至2任一所述的發(fā)射 機(jī)和權(quán)利要求3至4任一所述的接收機(jī)。6. -種基于M頂0的TDCS發(fā)射方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 將信號帶寬分為N個子載波； 52、 根據(jù)預(yù)設(shè)門限確定子載波的可用性，若子載波不可用則記為0,若子載波可用則記 為1，得到頻譜效用序列A= [A。，A1，…，AnJ; 53、 第i根發(fā)射天線通過隨機(jī)相位映射模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)多相序列 W=p4X...，e^，...，，其中，j為虛部，< 為為第i根發(fā)射天線對應(yīng)的m序列， k = [0, 1，…，N-1]; 54、 將S3所述Pw與S2所述頻譜效用序列A進(jìn)行逐元素相乘，得至丨」基礎(chǔ)調(diào)制波開MFundamental 1〇血1&打〇。他￥6&風(fēng)^#)頻域序列矽,1=人'?(1)=《丨，5 1卜丨,_《!丨，..,5[')4,其中，.禮)::=.為 6,41，1<:= [0, 1，...，N-1]; 55、 將S4所述B(1)進(jìn)行IFFT得到時域序列b(1)，即個碼元所需要的能量，凡為S2所述記作" 1的子載波"個數(shù)； S7、將經(jīng)過CCSK調(diào)制的信號發(fā)送至信道。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于MMO的TDCS的發(fā)射方法，其特征在于：所述確定 子載波的可用性的方法具體為：如果該子載波功率譜幅度>預(yù)設(shè)門限，則認(rèn)為該子載波已 經(jīng)被占用，并將其標(biāo)記為0 ;如果該子載波功率譜幅度<預(yù)設(shè)門限，則認(rèn)為該子載波未被占 用，并將其標(biāo)記為1。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于M頂0的TDCS的發(fā)射方法，其特征在于：所述CCSK 調(diào)制具體為： 561、 將S6所述b(1)XA經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換為頻域信號，其中，第i根發(fā)射天線對應(yīng)的頻域 信號記作Sj; 562、 根據(jù)在頻域進(jìn)行映射，其中，M_ary為CCSK調(diào)制的階數(shù)； 563、 通過IFFT得到映射后的第i根發(fā)射天線對應(yīng)的時域信號564、 得到經(jīng)過CCSK調(diào)制后的信號。9. 一種基于MMO的TDCS的接收方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1、接收信號，其中，第1根接收天線接收到的信號表示為， 步驟2、通過信道均衡技術(shù)彌補(bǔ)信道對信號f造成失真，并輸出信號r(1)，即x(1)[n]為期望信號，i為發(fā)射天線的編號； 步驟3、采用多用戶檢測算法對步驟2所述r(1)信號進(jìn)行分離，得到第1個接收天線的 估計信號 步驟4、對步驟3所述進(jìn)行FFT，得到頻域接收信號/r/Tyf"；)； 步驟5、對S4所述的基礎(chǔ)調(diào)制波形B(1)取共輒后與步驟4所述逐項相乘，消 除隨機(jī)相位，得到相應(yīng)的頻域矢量； MM6^x^315 IIFT,#ilj0t±^sy= [M,.y,,] = /FFr{FFr(il,,)x(Bl,l)'J,步驟7、取步驟6所述y[n]的實部，找到最大值的下標(biāo)即為估計的數(shù)據(jù):^ 步驟8、將步驟7所述$反映射，得到l〇g2M_ary位比特數(shù)據(jù)，完成判決解調(diào)； 步驟9、將隊根天線按上述步驟解調(diào)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，構(gòu)成序列。10. -種基于M頂O的TDCS通信方法，其特征在于：包括權(quán)利要求6至8任一所述的發(fā) 射方法和權(quán)利要求9所述的接收方法。
【專利摘要】本發(fā)明屬于基于MIMO的變換域通信系統(tǒng)(Transform？Domain？Communication？System，TDCS)的改進(jìn)方案，引入MIMO結(jié)構(gòu)和多用戶檢測算法，特別適用在需要提高數(shù)據(jù)率的系統(tǒng)中。該方法是在傳統(tǒng)的變換域通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上，發(fā)送端首先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分流，轉(zhuǎn)換成若干組獨立的數(shù)據(jù)流，每一組數(shù)據(jù)按照傳統(tǒng)TDCS發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)生成發(fā)送信號，然后通過多個發(fā)射天線同時發(fā)送，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在接收端，多個接收天線同時接收信號，并對其進(jìn)行均衡以彌補(bǔ)信道失真，再對均衡后的信號采用多用戶檢測算法進(jìn)行分離，按照傳統(tǒng)TDCS接收機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解調(diào)，最后對各接收天線的輸出進(jìn)行組合排序，完成數(shù)據(jù)重構(gòu)。該發(fā)明引入MIMO架構(gòu)，能夠在保持系統(tǒng)自身優(yōu)勢的前提下，有效地提高數(shù)據(jù)傳輸速率，提高頻譜利用率。
【IPC分類】H04B7/06, H04L25/02, H04B7/08, H04L25/03, H04L27/26
【公開號】CN105227502
【申請?zhí)枴緾N201510528369
【發(fā)明人】胡蘇 , 郭惠婷, 李少謙
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月25日