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一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法技术方案

技术编号:19752375 阅读:53 留言:0更新日期:2018-12-12 05:57
本发明专利技术公开了一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法。在发送端,发送信号根据某种预先定义的用户间功率分配算法和子载波功率分配算法实现信号的功率域复用,接着向接收端广播发送信号及时域信道冲激响应;在接收端,各个用户首先根据广播得到的时域信道冲激响应和与发送端相同的用户间功率分配算法和子载波功率分配算法来确定每个用户上的子载波功率,然后依据信道增益的排序确定执行串行干扰消除算法时的解调顺序。本发明专利技术通过收发端预先协定好的功率分配方法,只需要广播时域信道响应即可完成数据的传输和解调,不但更加高效,而且有效降低了传输数据过程中的信令开销。

【技术实现步骤摘要】
一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法
本专利技术属于无线通信
,特别涉及了一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法。
技术介绍
非正交多址接入(Non-orthogonalmultipleaccess,NOMA)技术作为下一代移动通信系统的备选方案之一,因频谱利用率高、系统容量大等优点受到广泛关注,拥有广阔的应用前景。NOMA通过不同用户共享相同资源块的方式来支撑更多的用户接入。在发送端,采用非正交的叠加编码的方式,即分配给用户不同的发射功率,主动引入干扰信息;在接收端,通过串行干扰消除(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)接收机,分离出不同用户。不同于传统的正交多址(OrthogonalMultipleAccess,OMA)技术,比如时分多址(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)和频分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess,FDMA),NOMA在海量用户连接场景下具有明显的性能优势。正交频分复用技术作为实现复杂度低、应用范围广、频谱效率高的多载波调制方案,也被运用于NOMA技术中。在基于OFDM的NOMA(以下简称为NOMA-OFDM)系统中,数据传输方法对系统性能有着重要影响,然而传统的NOMA-OFDM系统采用的传输方法需要确定KN个频域信道响应和KN个功率分配系数。当数据量较小时,随着子载波或用户数目的增加,传统方法中解码需获得每个用户在每个子载波上的功率,信令开销甚至可能超过发送数据量本身,大大降低了传输效率,且计算复杂度变高,不适用于快速时变信道。因此,在不影响系统性能的条件下,如何减少信令开销而达到成功解调是非常关键的问题。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题,本专利技术旨在提供一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,提供高效的系统传输,同时降低系统传输数据过程中所需的信令开销。为了实现上述技术目的,本专利技术的技术方案为:一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,在下行多载波非正交多址接入系统中按照以下步骤处理:(1)由用户k向基站发送导频序列,基站根据导频序列做信道估计,得到各用户的时域信道冲激响应hk=[hk(0),hk(1),...,hk(L-1)]T,其中,k=1,2,…,K,K为用户总数,hk(i)为用户k信道i的冲激响应,i=0,1,…,L-1,L为信道总长度;(2)基站根据用户的时域信道冲激响应,在总发送功率为P的约束条件下,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率(3)基站根据运用收发端预先协定好的子载波功率分配算法对每个用户的每个子载波上的功率进行分配,得到用户k在第n个子载波上的功率pk,n;(4)基站将时域信道冲激响应集合与功率复用后线性叠加的信号x分别经控制信道和数据信道广播给接收端的所有用户;(5)在接收端,用户k从控制信道接收到基站广播的时域信道冲激响应集合后,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率Pk,每个用户再执行收发端预先协定好的子载波功率分配算法来获得自己和其它用户的子载波功率pk,n;(6)用户k从数据信道接收到信号yk,根据平均信道增益的升序确定解调顺序,接收信号通过串行干扰消除算法依次解调并译码出干扰用户的信号并移除,最后完成用户k的信号检测。进一步地,在步骤(2)中,对用户的时域信道冲激响应做离散Fourier变换后得到频域信道增益Hk=[Hk(0),Hk(1),...,Hk(N-1)]T,然后计算各个用户的平均信道增益在总发送功率为P的约束条件下,运用基于单载波非正交多址接入系统中的功率分配方法得到每个用户分配到的实际功率其中,Hk(n)为第n个子载波的频率信道增益,n=0,1,2…,N-1,N为子载波总数。进一步地,用户的平均信道增益按下式计算:进一步地,用户k分配到的实际功率Pk按下式确定:上式中,σ为功率衰减系数,0≤σ≤1。进一步地,在步骤(3)中,所述子载波功率分配算法采用注水算法,每个用户每个子载波上的功率pk,n:上式中,Nk(n)为噪声,λ为拉格朗日乘子,且满足功率约束进一步地,噪声Nk(n)按如下方法确定:1)即用户间噪声相互独立,各用户噪声均为加性白高斯噪声2)即考虑其它用户的干扰噪声,各用户噪声等于加性白高斯噪声与信道增益大于该用户的所有用户的干扰噪声之和。进一步地,在步骤(4)中,线性叠加信号x的计算方法如下:上式中,x(m)表示第m个时域采样点上的x,Xk(n)表示用户k在第n个子载波上待传输的信号,j为虚数单元,m=0,1,2,…,N。进一步地,在步骤(6)中,根据平均信道增益升序的解调顺序逐级对用户k的干扰信号进行解调,并通过译码器进行译码,得到干扰信号的信息比特,再将译码得到的干扰信号的信息比特进行调制恢复出原干扰信号,将其从接收信号中进行消除,再将消除该级干扰信号后的接收信号送进下一级检测,重复前述干扰信号消除过程,直至解调出用户k的信号。一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,在上行多载波非正交多址接入系统中按照以下步骤处理:(a)由用户k向基站发送导频序列,基站根据导频序列做信道估计,得到各用户的时域信道冲激响应hk=[hk(0),hk(1),...,hk(L-1)]T后向用户广播,其中,k=1,2,…,K,K为用户总数,hk(i)为用户k信道i的冲激响应,i=0,1,…,L-1,L为信道总长度;(b)在总发送功率为P的约束条件下,用户k根据用户的时域信道冲激响应,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率(c)用户k根据运用收发端预先协定好的子载波功率分配算法对每个用户的每个子载波上的功率进行分配,得到用户k在第n个子载波上的功率pk,n,然后将调制后的信号经信道hk发送给基站;(d)在接收端,基站基于时域信道冲激响应集合运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率Pk,再运用收发端预先协定好的子载波功率分配算法来获得每个用户的子载波功率pk,n;(e)基站接收到信号y,根据平均信道增益的降序确定解调顺序,接收信号y通过串行干扰消除算法依次解调并译码出干扰用户的信号并移除,完成用户信号的检测。进一步地,在步骤(b)中,对用户的时域信道冲激响应做离散Fourier变换后得到频域信道增益Hk=[Hk(0),Hk(1),...,Hk(N-1)]T,然后计算各个用户的平均信道增益在总发送功率为P的约束条件下,运用基于单载波非正交多址接入系统中的功率分配方法得到每个用户分配到的实际功率其中,Hk(n)为第n个子载波的频率信道增益,n=0,1,2…,N-1,N为子载波总数。进一步地,用户的平均信道增益按下式计算:进一步地,用户k分配到的实际功率Pk按下式确定:上式中,σ为功率衰减系数,0≤σ≤1。进一步地,在步骤(c)中,所述子载波功率分配算法采用注水算法,每个用户每个子载波上的功率pk,n:上式中,Nk(n)为噪声,λ为拉格朗日乘子,且满足功率约束进一步地,噪声Nk(n)按如下方法确定:1)即用户间噪声相互独立,各用户噪声均为加性白本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在下行多载波非正交多址接入系统中按照以下步骤处理:(1)由用户k向基站发送导频序列,基站根据导频序列做信道估计,得到各用户的时域信道冲激响应hk=[hk(0),hk(1),...,hk(L‑1)]T,其中,k=1,2,…,K,K为用户总数,hk(i)为用户k信道i的冲激响应,i=0,1,…,L‑1,L为信道总长度;(2)基站根据用户的时域信道冲激响应,在总发送功率为P的约束条件下,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率

【技术特征摘要】
1.一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在下行多载波非正交多址接入系统中按照以下步骤处理:(1)由用户k向基站发送导频序列,基站根据导频序列做信道估计,得到各用户的时域信道冲激响应hk=[hk(0),hk(1),...,hk(L-1)]T,其中,k=1,2,…,K,K为用户总数,hk(i)为用户k信道i的冲激响应,i=0,1,…,L-1,L为信道总长度;(2)基站根据用户的时域信道冲激响应,在总发送功率为P的约束条件下,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率(3)基站根据运用收发端预先协定好的子载波功率分配算法对每个用户的每个子载波上的功率进行分配,得到用户k在第n个子载波上的功率pk,n;(4)基站将时域信道冲激响应集合与功率复用后线性叠加的信号x分别经控制信道和数据信道广播给接收端的所有用户;(5)在接收端,用户k从控制信道接收到基站广播的时域信道冲激响应集合后,运用收发端预先协定好的用户间功率分配算法得到每个用户分配到的实际功率Pk,每个用户再执行收发端预先协定好的子载波功率分配算法来获得自己和其它用户的子载波功率pk,n;(6)用户k从数据信道接收到信号yk,根据平均信道增益的升序确定解调顺序,接收信号通过串行干扰消除算法依次解调并译码出干扰用户的信号并移除,最后完成用户k的信号检测。2.根据权利要求1所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在步骤(2)中,对用户的时域信道冲激响应做离散Fourier变换后得到频域信道增益Hk=[Hk(0),Hk(1),...,Hk(N-1)]T,然后计算各个用户的平均信道增益在总发送功率为P的约束条件下,运用基于单载波非正交多址接入系统中的功率分配方法得到每个用户分配到的实际功率其中,Hk(n)为第n个子载波的频率信道增益,n=0,1,2…,N-1,N为子载波总数。3.根据权利要求2所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,用户的平均信道增益按下式计算:4.根据权利要求2所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,用户k分配到的实际功率Pk按下式确定:上式中,σ为功率衰减系数,0≤σ≤1。5.根据权利要求1所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述子载波功率分配算法采用注水算法,每个用户每个子载波上的功率pk,n:上式中,Nk(n)为噪声,λ为拉格朗日乘子,且满足功率约束6.根据权利要求5所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,噪声Nk(n)按如下方法确定:1)即用户间噪声相互独立,各用户噪声均为加性白高斯噪声2)即考虑其它用户的干扰噪声,各用户噪声等于加性白高斯噪声与信道增益大于该用户的所有用户的干扰噪声之和。7.根据权利要求1所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在步骤(4)中,线性叠加信号x的计算方法如下:上式中,x(m)表示第m个时域采样点上的x,Xk(n)表示用户k在第n个子载波上待传输的信号,j为虚数单元,m=0,1,2,…,N。8.根据权利要求1所述低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法,其特征在于,在步骤(6)中,根据平均信道增益升序的解调顺序逐级对用户k的干扰信号进行解调,并通过译码器进行译码,得到干扰信号的信息比特,再将译码得到的干...

【专利技术属性】
技术研发人员:党建褚炜雯张在琛吴亮
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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