[發明專利]一種多載波互補碼單碼循環移位多址接入方法

有效

• 申請號: 202010955723.2
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112242967B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 劉喜慶;彭木根;王志峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B1/7103
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 曾永珠

1.一種多載波互補碼單碼循環移位多址接入方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，通過循環移位原始的互補碼C(1，M，N)構建多載波CC-ICCS地址碼：

步驟1.1，選擇原始的互補碼C(1，M，N)，其中，M和N分別表示互補碼子序列的數目及子序列的碼長，第m個子碼序列表示為c_m＝[c_m，1，c_m，2，...·，c_m，N]，其中c_m，n∈{+1，-1}，m∈{1，2，...，M}，，n∈{1，2，...，N}，互補碼序列表示為下式(1)：

互補碼序列的自相關通過對M個子碼序列移位求和獲得，具體的自相關函數表示為下式(2)：

上式(2)中：0≤δ≤N，表示兩個碼字之間碼片移位，且由式(2)看出，互補碼具備理想的自相關性，即在除了δ＝0外，任意移位下互補碼的相關性的值都為0；

步驟1.2，構造循環移位矩陣，構造輔助CC-ICCS地址碼，因此，一個N×N的循環移位矩陣Ψ^(k)表示為下式(3)：

步驟1.3，利用所構造的循環移位矩陣對地址碼數目擴展，其中所擴展的第k個用戶的CC-ICCS地址碼表示為下式(4)：

上式(4)中：通過ICCS方法擴展的地址碼池，在沒有碼片移位的前提下，CC-ICCS地址碼之間仍然具備理想的正交性，所構造的新地址碼用于多用戶共享通信；

步驟2，構建下行多載波CC-ICCSMA發送端并對CC-ICCSMA系統發送信號進行處理；

步驟3，構建下行多載波CC-ICCSMA接收端，對CC-ICCSMA系統接收信號進行處理。

2.按照權利要求1所述多載波互補碼單碼循環移位多址接入方法，其特征在于，步驟2所述構建下行多載波CC-ICCSMA發送端并對CC-ICCSMA系統發送信號進行處理，包括以下步驟：

步驟2.1，對發送端同向支路進行擴頻處理：

在同向支路，利用地址碼C^(k)對第k個用戶的信源進行擴頻處理，再將擴頻后的信息調制到M個并行子載波上，其中，B為數據幀長度，則第m個子載波的發送信號表示為下式(5)：

上式(5)中：E表示各用戶信息序列的傳輸功率，T_b表示比特間隔，T_b＝NT_c，T_c表示碼片間隔且T_c＝M/B_w，B_w表示帶寬，然后，用戶k的擴頻碼中第m個子碼序列表示為下式(6)：

上式(6)中：q(t)表示單位方波；

步驟2.2，同向支路擴頻信號插入CSI導頻：

信號擴頻后，每個用戶插入唯一的CSI導頻信息，其中，CSI導頻信息在接收端用于信道估計，并且需要在導頻與數據之間插入保護間隔，以消除由多徑造成的信號干擾，在此，保護間隔的持續時間τ需大于等于信道的最大的時延擴展，在各子載波上對所有用戶擴頻后的信號非正交合并，從而獲得M個并行數據流，然后數據流分別被調制到M個正交子載波上，同向支路信號表示為下式(7)：

上式(7)中：f_m表示第m個子載波；

步驟2.3，進行發送端的正交支路MAI導頻擴頻：

在正交支路的信號處理過程，引入MAI導頻構造ICCS相關矩陣，ICCS相關矩陣在接收端信號檢測中起到重要的作用，在此，MAI導頻信息定義為下式(8)：

上式(8)中：u^(Q，k)∈{1，-1}表示用戶k導頻比特信息，表示用戶k的CC-ICCS碼中第m個子碼序列；

步驟2.4，構建發送端的數據結構：

每一個用戶的擴頻碼分別用于同向支路的數據信號擴頻和正交支路MAI導頻信息擴頻，在正交支路中，所有的MAI導頻以時分復用方式傳輸，各用戶之間引入保護間隔用于避免多徑干擾，在正交支路的導頻結構表示為下式(9)：

上式(9)中：0表示持續時間為τ的保護間隔，在MAI導頻前引入CSI導頻用于接收端的信道估計，經過多載波調制后，正交支路的發送信號表示為下式(10)：

步驟2.5，合并同向支路與正交支路發送信號：

合并同向支路s^(I)(t)與正交支路s^(Q)(t)的發送信號，并采用多載波技術利用天線發送到無線信道，信號經歷多徑信道后到達接收端。

3.按照權利要求1所述多載波互補碼單碼循環移位多址接入方法，其特征在于，步驟3所述構建下行多載波CC-ICCSMA接收端，對CC-ICCSMA系統接收信號進行處理，包括以下步驟：

步驟3.1，處理正交支路接收MAI估計信號：

在接收端，觀測到的第κ個用戶在第m個子載波的信號為下式(11)：

上式(11)中：是信道矩陣中H_m，0的虛部部分，信道矩陣的維度為L是多徑的徑數，上式(11)中：

在寬帶通信系統中，通常，多徑的時延比符號周期更長，為了不失一般性，考慮L＞N，其中N表示碼長；

步驟3.2對正交支路接收MAI估計信號進行均衡處理：

針對用戶的多徑擴展問題，在接收端，首先在接收信號中提取CSI導頻，并進行信道估計，根據估計后的信道狀態信息設計MMSE信道均衡器恢復接收信號，在此，MMSE信道均衡器表示為下式(12)：

上式(12)中：I表示單位對角矩陣，單位對角矩陣維度為N×N的矩陣，σ²表示噪聲方差，對第m個子載波進行信道均衡后，得到下式(13)：

上式(13)中，ζ^(Q)表示MMSE均衡輸出的噪聲項；

步驟3.3正交支路中第m個子載波均衡后的信號通過ICCS匹配濾波器，其輸出序列的元素可表示為下式(14)：

上式(14)中，u^(Q，k)表示第k個用戶在第m個子載波上MAI導頻信號，表示ICCS匹配濾波器第m個子載波的本地碼序列，當各個用戶的MAI導頻信號p^(Q)通過ICCS匹配濾波器后，獲得一個維度K×K的第m子載波的ICCS相關子矩陣，其表達式為下式(15)：

然后，合并每一個子載波的ICCS相關子矩陣，從而，獲得CC-ICCS相關矩陣，即然后，將反饋到同向支路用于數據檢測；

步驟3.4對同向支路數據均衡處理過程：

在同向支路數據傳輸過程中，關注第κ個用戶信號處理過程，其中這里，第κ個用戶第i個符號塊的表達式為下式(16)：

上式(12)中，表示傳輸的數據信號ι表示多址干擾，并且，設定接收端能夠獲得完美的信道狀態信息，并應用MMSE均衡器對接收信號均衡，均衡后的信號表示為下式(17)：

步驟3.5對同向支路均衡后的信號通過ICCS匹配濾波器，消除多址干擾，均衡后的信號被傳送到ICCS匹配濾波器中，然后，合并所有子載波的信號，所獲得的信號表示為下式(17)-(19)：

其中：

信號經過ICCS匹配濾波器后，獲得向量為了消除MAI干擾，將乘以由正交路反饋得到的矩陣，CC-ICCS地址碼在同步/準同步通信系統中仍滿足理想的互相關性，則所構造的ICCS相關矩陣近似為對角矩陣，則理想用戶κ所恢復的信息比特表示為下式(20)：

上式(20)中，表示用戶κ的理想信號，J^(I，κ)表示剩余的MAI干擾，為噪聲項。