[發明專利]多載波通信系統附加通道信息傳輸方法

有效

• 申請號: 201410401335.4
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104243386B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 劉光輝;朱美松;朱婧;朱明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L1/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本發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

正交頻分復用(OFDM)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越性，適合高速數據傳輸。因此OFDM在現代無線寬帶接入系統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。在規劃無線OFDM通信網絡時，為保證信息傳輸鏈路的穩定性，往往通過增加發射功率的方式為接收終端預留足夠的SNR(信噪比)余量。如在數字地面電視廣播系統中，為了網絡邊緣用戶能穩定接收，其發射功率高達上萬瓦，然而對于多數非邊緣用戶，由于較為靠近發射塔而存在較大的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。

日益涌現的高效調制/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MIMO)。運用這些技術可以實現惡劣環境條件下的信息傳輸。然而傳統的數據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盈余實現附加通道信息傳輸，提高系統容量和頻譜利用率，同時將附加通道對主通道造成的影響降到最低。鑒于OFDM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OFDM技術，在保證原服務信息(主通道)可靠性傳輸的前提下，在頻域疊加信息(附加通道)，可以充分利用信噪比盈余，提高頻譜利用率。

目前基于OFDM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。

OFDM系統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 承載數據業務，如低速率的音頻，文字信息等；在認知無線電(CR)網絡，傳輸各終端共享環境參數信息。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?a title="鉆瓜專利網">專利提出了多載波系統附加通道信息傳輸方法。

發明內容

本發明提供一種多載波通信系統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。

本發明技術方案如下：

多載波通信系統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，如圖1所示，設發射方調制后功率歸一化的主信息為X₁(k)，附加信息為X₂(k)，子載波數為N，主通道的平均功率為附加通道的平均功率為取根據主附功率比(PSR)來確定，則疊加后經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前綴后發射到通信信道中；

如圖2所示，設接收方接收到的傳輸信息經去循環前綴、FFT變換后為R[k]，則：

其中H_est[k]為信道頻域響應的估計值；

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。從圖4可以看出，隨著主信息與附加信息的功率比的增大，主信息誤碼率越來越小。根據實際設計需求，在利用SNR盈余時，主附通道的解調門限不得高于應用環境的信噪比。

假設應用環境信噪比為SNR，SNR盈余為ΔSNR，無附加信息時解調門限為SNR_min(BER＝10^-6)，容易推得：

則PSR臨界值PSR_min與ΔSNR的關系為：