一种多用户码分多址接入通信方法与相应发射机、接收机技术

一种多用户码分多址接入通信方法与相应发射机、接收机，包括：发射机确定要使用的复数扩展序列，所述复数扩展序列的每一元素为一个复数，且所述复数扩展序列中所有元素的实部和虚部的取值均来自于一个M元实数集合，其中，M是大于等于2的整数；采用所述复数扩展序列对待发送的数据符号进行扩展处理，生成扩展后的符号序列；发送所述扩展后的符号序列。接收机接收多个发射机发射的信号，采用干扰消除信号检测器进行接收检测，检测时使用所述多个发射机所采用的复数扩展序列。本发明专利技术可以改善多用户码分多址接入性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种多用户码分多址接入通信方法与相应的发射机、接收机。
技术介绍
上行多用户接入可以通过不同的多址接入技术如：时分多址(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)，频分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess，FDMA)，码分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)和空分多址(SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA)。其中多用户码分多址接入通信技术是上行多用户接入通信技术的一个非常重要的类别，可以提供优良的接入性能，因而已被多个无线通信标准所采纳。采用码分多址接入的接入过程中，首先，每个接入终端都先用一定长度的扩展序列(如，长度为L的扩展序列是指这个扩展序列由L个符号构成，也可以说是由L个元素构成，此处的L个符号/L个元素可以是L个数字符号)对数字幅相调制后的数据符号进行扩展。扩展过程是指每个已调制的数据符号与扩展序列的每个符号相乘，最终形成与所用扩展序列长度相同的符号序列的过程。扩展过程中每个已调制的数据符号(例如采用QAM调制后的星座点符号)与扩展序列的每个符号相乘，最终每个已调制的数据符号会被扩展成为与所用扩展序列长度相同的符号序列，如使用长度为L的扩展序列则每个已调制符号会被扩展成L个符号，也可以说每一个已调制的数据符号承载在一条长度为L的扩展序列上了。然后，所有接入终端的扩展后符号序列可以在相同的时频资源上发送。最后，基站收到的是所有接入终端的扩展信号叠加在一起的合信号，并通过多用户接收机技术从合信号中分离出各个终端的有用信息。应用码分多址接入的通信技术常被归为扩频通信的类别，这是因为终端的调制符号会被扩展为L倍的符号，如果扩展后的L倍符号的传输时间要求等于扩展前调制符号的话，则所需的带宽必然会扩展L倍。这也是为什么扩展序列常称为扩频序列。如果每个终端的扩展后符号是通过多载波技术(如OFDM，FBMC)来传输，则这两种技术的结合就是被称为多载波码分多址接入(Multi-CarrierCodeDivisionMultipleAccess，MC-CDMA)的技术。码分多址接入技术中，发射侧的扩展过程倒是比较简单的，只需把每个调制符号，如每个QAM调制后的符号，与一条长度为L的扩展序列的每个符号相乘就可以得到扩展后的L个符号，然后扩展后的符号就可以通过单载波或多载波技术发射出去。相对的，基站的接收过程并不简单。如何取得优良的码分多址接入性能？或更直接的说基站怎样才能准确地从合信号中分离出各终端的有用数据信息？这就是码分多址系统的关键，主要涉及两个方面：扩展序列和接收机，扩展序列的选取是性能基础，接收机的设计是性能保障。具体来讲，要取得优良的接入性能，不同终端采用的扩展序列首先需要有良好的互相关特性。如果扩展序列是直接在无线多径信道中传输的话，如单载波的码分复用技术，则还要求序列具有良好的自相关特性来对抗序列自身的时延多径扩展。多载波码分复用技术由于可以依靠多载波技术来对抗多径，所以扩展序列可以只需考虑利于多用户信息分离的互相关特性。这也是单载波码分复用与多载波码分复用两种技术对序列选取的最大区别！良好的扩展序列是性能的基础，最终多用户信息的分离是在基站侧完成的，基站采用不同的多用户接收技术会取得相应的性能。要获取最优的多用户数据分离性能，基站需要采用高性能、但高复杂度的多用户接收机技术，如串行干扰消除接收机技术。正因为扩展序列的重要性，不同的码分多址接入技术主要区别在于扩展序列的选取上。直接序列扩频码分多址接入(DirectSequence-CodeDivisionMultipleAccess，DS-CDMA)技术是最为常用的码分多址接入技术，已经被多种无线通信标准采纳为上行多用户接入技术，其扩展序列是基于最简单的二元伪随机(Pseudo-Noise，PN)实数序列的。由于序列的简单性，基于PN序列的DS-CDMA也是多载波码分复用的最主要技术之一，在此技术中，每个已调制符号会先被一个二元伪随机实数序列扩展，然后再通过多载波技术发射出去。二元伪随机实数序列还可以称为二进制伪随机序列，序列中的每个符号取值通常表示为0或1，也可以进一步表示为双极性序列，即0表示为+1，1表示为-1，或者，0表示为-1，1表示为+1。扩展序列的长度也是码分多址技术的一个关键量。扩展序列越长，各终端所采用的扩展序列之间的低互相关度越容易保证，并且，越容易找到更多的具有低互相关的序列，从而支持更多的同时接入终端。如果同时接入的终端数量大于扩展序列的长度，则可以说该多用户接入系统处于过载状态了。值得一提的是，能实现系统过载是码分多址接入技术在未来无线通信中大放光彩的关键属性之一。为了提供灵活的系统设计，支持更多的用户同时接入，通常接入终端采用的扩展序列不是互相正交，从多用户信息论角度而言，上行采用非正交的多址方式是可以取得比正交多址方式更大的系统容量或边缘吞吐量的。因为各终端的扩展序列不是互相正交，所以一般情况下每个用户的解调性能会随着同时接入用户数量的增加而变差。当系统过载时，多用户之间的干扰会变得更加严重。目前主流的码分多址技术为了实现简单，大都是基于二元伪随机实数序列作为扩展序列。但是由于二元伪随机实数序列，尤其是长度较短的二元伪随机实数序列之间的低互相关度并不容易保证，这会导致严重的多用户间干扰，必然会影响多用户接入的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种可以改善多用户码分多址接入性能的多用户码分多址接入通信方法与相应的发射机、接收机。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多用户码分多址接入通信方法，应用于发射机，包括：确定要使用的复数扩展序列，所述复数扩展序列的每一元素为一个复数，且所述复数扩展序列中所有元素的实部和虚部的取值均来自于一个M元实数集合，其中，M是大于等于2的整数；采用所述复数扩展序列对待发送的数据符号进行扩展处理，生成扩展后的符号序列；发送所述扩展后的符号序列。较佳地，所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个整数组成的集合；或者所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数组成的集合；或者所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个整数分别乘以相应的能量归一化系数得到的M个实数组成的集合；或者所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数分别乘以相应的能量归一化系数得到的M个实数组成的集合。较佳地，所述M＝2，3或4。较佳地，所述确定要使用的复数扩展序列，包括：生成伪随机的第一实数序列和第二实数序列，所述第一实数序列和第二实数序列中所有元素的取值均来自于所述M元实数集合，且所述第一实数序列和第二实数序列包含的元素个数均等于所述复数扩展序列的元素个数L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用户码分多址接入通信方法，应用于发射机，包括：确定要使用的复数扩展序列，所述复数扩展序列的每一元素为一个复数，且所述复数扩展序列中所有元素的实部和虚部的取值均来自于一个M元实数集合，其中，M是大于等于2的整数；采用所述复数扩展序列对待发送的数据符号进行扩展处理，生成扩展后的符号序列；发送所述扩展后的符号序列。

【技术特征摘要】
1.一种多用户码分多址接入通信方法，应用于发射机，包括：
确定要使用的复数扩展序列，所述复数扩展序列的每一元素为一个复数，
且所述复数扩展序列中所有元素的实部和虚部的取值均来自于一个M元实
数集合，其中，M是大于等于2的整数；
采用所述复数扩展序列对待发送的数据符号进行扩展处理，生成扩展后
的符号序列；
发送所述扩展后的符号序列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个
整数组成的集合；或者
所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数
组成的集合；或者
所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个
整数分别乘以相应的能量归一化系数得到的M个实数组成的集合；或者
所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数
分别乘以相应的能量归一化系数得到的M个实数组成的集合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述M＝2，3或4。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述确定要使用的复数扩展序列，包括：
生成伪随机的第一实数序列和第二实数序列，所述第一实数序列和第二
实数序列中所有元素的取值均来自于所述M元实数集合，且所述第一实数序
列和第二实数序列包含的元素个数均等于所述复数扩展序列的元素个数L；
将所述第一实数序列的第i个元素作为实部，将所述第二实数序列的第
i个元素作为虚部，将包括该实部和该虚部的一复数作为所述复数扩展序列

\t的第i个元素，其中，i＝1,2,…,L，L为大于等于2的整数；
将得到的L个元素依次组成所述复数扩展序列，或者，将得到的L个元
素乘以相应的能量归一化系数后依次组合得到所述复数扩展序列。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述确定要使用的复数扩展序列，包括：
根据约定规则从收发系统预设的复数序列集合中选取一个复数序列，确
定为所述复数扩展序列；或者
根据基站发送的复数序列索引信息，从收发系统预设的复数序列集合中
选取一个复数序列，确定为所述复数扩展序列；
其中，所述复数序列集合中的每一复数序列，其所有元素的实部和虚部
的取值均来自于所述M元实数集合。
6.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
所述确定要使用的复数扩展序列，包括：
生成一个伪随机的整数序列，所述整数序列具有L个元素且其中所有元
素的取值均来自于一个M*M元整数集合，所述M*M元整数集合是[0，M*M-1]
或[1，M*M]范围内的所有整数组成的集合，L为大于等于2的整数；
根据所述伪随机的整数序列中的L个元素，按照预设的映射规则从一个
M*M点的复数星座图中选取对应的L个复数星座点；
确定所述L个复数星座点对应的L个复数，将所述L个复数依次组合得
到所述复数扩展序列，或者，将所述L个复数乘以相应的能量归一化系数后
依次组合得到所述复数扩展序列。
7.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：
发送所述扩展后的符号序列，包括：对所述扩展后的符号序列进行多载
波调制，形成发射信号并发射。
8.一种多用户码分多址接入通信方法，应用于接收机，包括：
接收多个发射机发射的信号，所述多个发射机发射的信号是所述多个发

\t射机分别采用各自的复数扩展序列对各自待发送的数据符号进行扩展处理，
再将生成的扩展后的符号序列分别调制到相同的时频资源上形成的；
采用干扰消除信号检测器对接收的所述多个发射机发射的信号进行接收
检测，检测时使用所述多个发射机所采用的复数扩展序列；
其中，所述复数扩展序列的每一元素为一个复数，且所述复数扩展序列
中所有元素的实部和虚部的取值均来自于一个M元实数集合，其中，M是
大于等于2的整数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个
整数组成的集合；或者
所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数
组成的集合；或者
所述M是奇数，所述M元实数集合是[-(M-1)/2,(M-1)/2]范围内的M个
整数分别乘以相应的归一化系数得到的M个实数组成的集合；或者
所述M是偶数，所述M元实数集合是[-(M-1),(M-1)]范围内的M个奇数
分别乘以相应的归一化系数得到的M个实数组成的集合。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述M＝2，3或4。
11.一种多用户码分多址接入通信系统中的发射机，其特征在于，包括：
序列确定装置，配置为确定要使用的复数扩展序列，所述复数扩展序列
的每一元素为一个复数，且所述复数扩展序列中所有元素的实部和虚部的取
值均来自于一个M元实数集合，其中，M是大于等于2的整数；
扩展装置，配置为采用所述复数扩展序列对待发送的数据符号进行扩展
处...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志锋，李卫敏，刘向宇，郁光辉，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44