[發(fā)明專利]非正交時間反轉(zhuǎn)上行多址接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111483487.X
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114339828B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷維嘉;李麗;張鑰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/04;H04W28/02;H04W52/24
• 代理公司: 重慶市恒信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

本發(fā)明公開了一種非正交時間反轉(zhuǎn)上行多址接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將用戶按照信道的相關(guān)性和增益分為幾個組，每組內(nèi)的用戶具有較高的信道相關(guān)性，而組間的用戶則相關(guān)性較低。基站采用針對各用戶組的、不同的時間反轉(zhuǎn)接收處理濾波器對接收信號進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)多組用戶的多址接入，而組內(nèi)用戶則通過分配不同的信號功率實(shí)現(xiàn)多址接入。以系統(tǒng)和速率最大化為目標(biāo)，聯(lián)合優(yōu)化各用戶的發(fā)送功率和針對每組用戶的接收濾波器。本發(fā)明給出了一種迭代算法來求解各用戶組信號的接收濾波器的脈沖響應(yīng)和各用戶的功率分配。相較于常規(guī)的時間反轉(zhuǎn)多址接入方案，本發(fā)明給出的方案具有更高的系統(tǒng)和速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息通信領(lǐng)域，具體是構(gòu)建非正交時間反轉(zhuǎn)上行多址接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法并對用戶符號的發(fā)送功率和時間反轉(zhuǎn)接收濾波器的脈沖響應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)多址技術(shù)雖然能在時域、頻域或碼域上復(fù)用無線資源，但隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展和終端數(shù)量的指數(shù)增加，頻譜資源日益稀缺，其愈發(fā)難以為區(qū)域內(nèi)激增的設(shè)備提供可靠的無線接入。時間反轉(zhuǎn)(Time?Reversal，TR)作為一種特殊的空分技術(shù)近幾年在無線通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。TR傳輸技術(shù)是一種利用無線信道中的多徑效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)信號在時間和空間域上能量聚焦的技術(shù)，TR系統(tǒng)傳輸一般分為兩個步驟：首先接收端發(fā)送一個信道探測脈沖信號給發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)接收到的脈沖信號估計(jì)得到多徑信道的脈沖響應(yīng)(Channel?Impulse?Response，CIR)，然后發(fā)送端將CIR進(jìn)行時間反轉(zhuǎn)和共軛運(yùn)算后作為TR濾波器的抽頭系數(shù)；最后發(fā)送信號經(jīng)過TR濾波器濾波后發(fā)送到信道上。TR傳輸早期的研究主要針對水聲通信，近年來在無線通信中的應(yīng)用也受到了關(guān)注[Rouseff?D,Jackson?D?R,Fox?W?L?J,et?al.Underwater?acoustic?communication?by?passive-phaseconjugation:theory?and?experimental?results[J].IEEE?Journal?of?OceanicEngineering,2001,26(4):821-831.]。文獻(xiàn)[Derode?A,Tourin?A,Rosny?J?D,etal.Taking?advantage?of?multiple?scattering?to?communicate?with?time-reversalantennas[J].Physical?Review?Letters,2003,90(1):014301.]通過實(shí)驗(yàn)證明了在無線通信系統(tǒng)中，由于TR可以充分利用無線信道中的多徑效應(yīng)，因此當(dāng)傳播介質(zhì)中有多重散射時，傳輸是無誤差的，但在均勻介質(zhì)中，誤差率很大。文獻(xiàn)[HAN?Feng,YANG?Yuhuan,WANGBeibei,et?al.Time-reversal?division?multiple?access?over?multi-path?channels[J].IEEE?Transactions?on?Communications,2012,60(7):1953-1965.]討論了一種基于時間反轉(zhuǎn)多址接入(Time-Reversal?Division?Multiple?Access,TRDMA)概念的寬帶多用戶下行鏈路系統(tǒng)，利用每個用戶信道多徑傳播的唯一性，將多徑信道系數(shù)作為用戶特定簽名來分離不同用戶的信號，實(shí)現(xiàn)多用戶傳輸。并對其相較于Rake接收機(jī)的優(yōu)勢以及用戶空間相關(guān)性對TRDMA的影響展開了研究，研究結(jié)果表明TRDMA方案的性能優(yōu)于Rake接收機(jī)方案，TRDMA系統(tǒng)性能隨用戶空間相關(guān)性的增大而降低。TR傳輸雖然能減小符號間干擾(Inter-symbol?Interference,ISI)，但在寬帶系統(tǒng)或時延擴(kuò)展較大的情況下仍然會對信號接收產(chǎn)生較大的干擾。在不采用接收均衡的情況下，可通過對發(fā)送信號進(jìn)行上采樣增大發(fā)送符號間隔來減輕ISI。文獻(xiàn)[LEI?Weijia,YAO?Li.Performance?analysis?of?timereversal?communication?systems[J].IEEE?Communications?Letters,2019,23(4):680-683.]推導(dǎo)了瑞利衰落信道下TR通信系統(tǒng)中接收端信噪比的概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù)，并進(jìn)一步分析了系統(tǒng)的遍歷容量、中斷概率和使用二進(jìn)制相移鍵控時的誤比特率，分析結(jié)果表明ISI隨上采樣因子的增大而減小。文獻(xiàn)[Feng?H,Liu?K.A?Multiuser?TRDMAUplink?System?with?2D?Parallel?Interference?Cancellation[J].IEEE?Transactionson?Communications,2014,62(3):1011-1022.]介紹了一種基于TRDMA的多用戶上行鏈路結(jié)構(gòu)，此基礎(chǔ)上提出了一種二維并行干擾消除方案，通過消除碼間干擾和用戶間干擾，從而顯著提高了高信噪比條件下的誤碼率性能。