[發明專利]入向鏈路碼分多址的星形無線通信網絡系統及實現方法

無效

• 申請號: 201110103691.4
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102136849A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 王瑛;高騰;趙坤;張步青;李長青
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04B1/7075
• 分類號: H04B1/7075;H04B1/7083
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及通信技術領域，是碼分多址技術在星形無線通信網絡入向鏈路上的一種實現方法。

背景技術

目前通信領域普遍采用碼分多址技術實現多用戶之間的信息傳輸。起初只被軍事領域應用的GPS系統是碼分多址技術第一次大規模的成功應用。隨著時間推移，蜂窩移動通信領域也逐漸過渡到具有較高安全性和能為眾多用戶提供服務的碼分多址技術上。

碼分多址使用多個相關性優良的偽隨機碼，接收機利用其自相關和互相關特點進行信號的捕獲和跟蹤。同時碼分多址系統通過擴頻將信號隱于噪聲中從而提高了安全性，多址接入也使得多個用戶可以共享一個公共信道。通常共用信道的多個用戶使用不同的偽隨機碼。

在諸如GPS等導航系統中，通常是衛星或者基站播發測距信息，接收機單向接收、處理獲得位置、速度等信息，但是經常服務中心也需要知道用戶的位置等信息，甚至于在情況模糊時擁有建立直接通信聯系的迫切需求。在這類系統中，如果用于導航的部件能夠做少量改動就能用于通信，那么就擁有很高的應用價值。

接收機處理一般分為射頻部分和數字基帶部分。射頻部分實現信號放大和下變頻，之后經過AD采樣成為數字中頻信號，進入基帶處理器進行處理。發射機是接收機的逆過程。

基帶處理部分一般首先需要逐個搜索所有偽隨機序列和相應序列的所有相位。加上載波多普勒搜索，接收機需要進行三維的搜索過程。傳統串行搜索方法耗費時間很長，FFT等并行方法以及串并結合的方法被廣泛應用于現代接收機。但是限于處理器性能和考慮成本、功耗等因素，在實際應用中搜索速度仍不能滿足特定的要求。三維搜索的復雜度和搜索時間成為影響CDMA接收機結構和性能的關鍵因素。

發明內容

本發明的目的是設計一種星形無線通信網絡入向鏈路上碼分多址方案，使不同的外圍節點能實現同時與中心節點通信。

為了實現所述目的，本發明第一方面，提供一種入向鏈路碼分多址的星形無線通信網絡系統，所述星形無線通信網絡系統由中心節點和多個不同的外圍節點組成，中心節點和不同的外圍節點之間為無線連接，其中：

不同的外圍節點采用碼分多址方式向中心節點傳輸數據；中心節點和外圍節點之間需要實現時間同步，時間同步誤差不能超過偽隨機序列一個碼片的時間間隔；

不同的外圍節點采用同一個偽隨機序列，通過初始相位的不同來區分各個外圍節點；所述外圍節點向中心節點傳輸數據時，需要計算出外圍節點到中心節點的距離，進而得到信號從所述外圍節點傳輸到中心節點的傳播延遲，在外圍節點傳輸數據時需要調整傳輸時隙，使中心節點接收到的不同的外圍節點的偽隨機序列的相位不出現重疊。

為了實現所述目的，本發明第二方面，提供一種使用入向鏈路碼分多址的星形無線通信網絡系統的入向鏈路碼分多址的星形無線通信網絡實現方法，所述方法的實現步驟包括：

步驟1：整個星形無線通信網絡系統在傳輸數據前，需要實現時間同步；

步驟2：發送數據時，外圍節點首先需要預先計算出到中心節點的距離，然后算出信號從外圍節點傳輸到中心節點的傳播延遲時間，調整數據傳輸時隙，使中心節點接收到的不同外圍節點的偽隨機序列的相位不出現重疊；外圍節點估算和中心節點之間存在相對運動的大小，在向中心節點發送數據時需要根據相對運動的大小補償相對運動所引起的多普勒頻移；

步驟3：中心節點收到偽隨機序列后，進行捕獲和跟蹤，根據相位和已經同步的時間信息確定外圍節點信息；根據需要進行數據轉發或者解調。

本發明的有益效果：本發明所設計的碼分多址技術只使用一組碼即可實現無線星型網絡入向的通信，這等于三維搜索減少到二維，而只增加了很少的輔助部件，這極大減少了發射和接收機的設計復雜度和搜索時間，在導航通信一體化系統中優勢尤其明顯。

本發明的碼分多址實現方式能夠減少接收端的捕獲時間，特別適合于星形無線網絡入向鏈路數據傳輸，例如衛星通信中從地面接收機到衛星之間的通信，地面無線通信中從用戶節點到無線基站之間的通信。該實現方式能夠有效地減輕接收端的處理負擔，降低接收端的設計復雜度，特別適合于陸地移動通信以及衛星通信系統。

附圖說明

圖1是本發明入向鏈路碼分多址的星形無線通信網絡實現方式的系統結構圖。

圖2是碼從外圍節點發射、傳輸到中心節點接收時的相位關系示意圖。

圖3是本發明系統信號處理流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。