一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法技术方案

本发明专利技术公开一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法,所述方法包括：步骤1，构建ICCS码矩阵用，步骤2，处理ICCSMA系统发射端信号，步骤3，对ICCSMA系统接收端正交支路中ICCS码相关矩阵进行估计，步骤4，对ICCSMA系统接收端的同相支路中的信息数据进行检测；本发明专利技术所述的优越效果在于，在实际使用环境下，在扩频码数量相等的情况下，所述ICCSMA系统支持的用户数量能够达到传统CDMA支持用户数量的N倍，完全能够实现同一个小区内的多个用户之间复用相同的扩频码；在扩频码域实现多用户的非正交接入，显著地提高接入用户的数量，具有广泛的实用价值。

A downlink communication method for single code cyclic shift multiple access system

【技术实现步骤摘要】
一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法
本专利技术无线通信
，更详细地说，涉及一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法。
技术介绍
在频谱资源日益稀缺的今天，为使海量用户接入无线网络，新型的多址技术要求不同用户的信号进行非正交传输，并在接收端借助先进的信号处理技术实现多用户检测。CDMA在非正交系统中扮演着非常重要的角色。在现有的直接序列扩频(简称直扩)CDMA系统中，多用户检测在很大程度上依赖于扩频码相关特性。然而，在多径环境中，不同用户扩频码之间的相关特性往往不够理想，由于这个原因，只能将多径干扰(MultipathInterference，MI)和多址干扰(MultipleAccessInterference，MAI)抑制到可接受的范围，但无法彻底消除。当接入的用户数量增多时，MAI和MI会明显恶化系统的性能，因而传统的CDMA系统被认为是“软容量”系统。通常情况下，为提高小区的用户容量，传统的做法是小区分裂和扇区划分，但是这两种方法受各种条件的限制致使实际收益有限。理论上，构建理想相关特性的扩频码可以从根源上避免“软容量”的限制，然而构建理想相关特性(包括自相关特性和互相关特性)的扩频码是数学界公认的一个难题。在码长的限制下，即使是非理想相关特性的扩频码(例如m序列、Gold序列等)，其可用码的数量也是十分有限的。实际上，在现有的CDMA系统中，同一个小区内不同的用户采用不同的扩频码，显然，扩频码可用码字的数量限制了接入用户的数量。例如，中国专利申请号201210354904.5公开了一种码分多址通信方法，为了解决目前的通信方法中的采用OFDM系统引入的CP从而浪费频带的问题。它是基于BS-CDMA系统传统实现的，下行链路和上行链路发送端的发送方法：将用户待发送数据依次进行扩频、串/并转换、与M路子载波相乘、并/串转换、数/模转换、载波调制和带通滤波，将带通滤波后的信号发送至信道；下行链路和上行链路接收端的接收方法：将接收天线接收信道发送的信号依次进行带通滤波、解调、低通滤波、模/数转换、串/并转换、与M路子载波相乘、低通滤波、并/串转换、解扩、在一个位元时间Tb下进行积分和并输出。该专利技术不适合于同一个小区内不同的用户采用不同的扩频码，显然，扩频码可用码字的数量限制了接入用户的数量。又如，中国专利技术专利申请号201810315245.1公开了一种适用于物联网的OFDM/CDMA组合通信方法。其步骤是：(1)处理前导序列；(2)处理其他UE通信产生的长消息；(3)获得基带数字组合信号；(4)发送信号；(5)处理接收到的信号；(6)处理接收到的基带数字组合信号；(7)获得OFDM基带数字信号；(8)获得CDMA基带数字信号；(9)处理CDMA基带数字信号。本专利技术将OFDM和CDMA分别处理过的信号叠加组合起来发送、接收进行通信，可以提高通信系统中可容纳的终端数目以及无线频谱资源的利用效率。再如，中国专利技术专利申请号201380040214.5，提供了一种通信方法、基站、用户设备和系统，涉及通信
，所述方法包括：接收所述用户设备采用指定多址方公式在指定多址方公式所对应的时频资源上发送的上行数据；采用相应多址方公式在相应多址方公式所对应的时频资源上向所述用户设备发送下行数据，所述相应多址方公式是根据预先存储的对应关系在所述至少两种多址方公式中查询到的与所述上行接收模块所接收到的所述指定多址方公式相关联的一种多址方公式。解决了在同一通信系统中采用一种多址方公式无法同时满足不同用户设备的需求的问题；达到了在同一个通信系统可以同时提供多种多址方公式供用户设备选择，能够满足不同用户设备的需求的效果。以上公开的专利技术专利申请的技术解决方案，均不能解决使海量用户接入无线网络，且不能在不同用户之间的信号进行非正交传输。
技术实现思路
鉴于现有CDMA系统连接传输中扩频码的数量限制了接入用户的数量，难以满足当今海量连接传送的需求，本专利技术的目的在于提出一种单码循环移位多址接入(IdenticalCodeCyclicShiftMultipleAccess，ICCSMA)系统的下行链路通信方法，使得同一个小区内的多个用户之间可以复用相同的扩频码，在码域实现多用户的非正交接入，从而可以大幅度地提高接入用户的数量。本专利技术所述方法包括以下步骤：步骤1，构建ICCS码矩阵：用c＝[c1,…,cn,…,cN]表示长度为N的原始ICCS码，定义c的自相关函数，寻找原始ICCS码，原始ICCS码通过循环移位得到所有用户的ICCS码，并根据所有用户的ICCS码组成ICCS矩阵，所有用户的ICCS码均由同一个原始ICCS码经过循环移位生成；步骤2，处理ICCSMA系统发射端信号，包括：处理同相支路信号和正交支路信号，同相支路和正交支路分别用来传输信息数据和传输MAI(MultipleAccessInterference，MAI)导频，对信息数据和MAI导频进行扩频处理时采用的扩频码是ICCS码；步骤3，对ICCSMA系统接收端正交支路中ICCS码相关矩阵进行估计：在下行链路中，发射信号经过多径信道到达接收端，首先对正交支路进行信道估计并做均衡处理，然后将均衡所得结果输入至ICCS匹配滤波器，再对ICCS匹配滤波器中的本地ICCS码与输入信号进行相关处理，估计ICCS码的相关矩阵，对估计出的相关矩阵求逆，并将求逆结果输入至同相支路；步骤4，对ICCSMA系统接收端的同相支路中的信息数据进行检测：对同相支路进行信道估计并做均衡处理，将均衡结果输入至ICCS匹配滤波器，将ICCS匹配滤波器的输出与ICCS码相关矩阵的逆矩阵做矩阵乘法操作，对信号进行用户域滤波并进行判决，恢复出用户数据。进一步地，步骤1所述所有用户的ICCS码组成ICCS矩阵，包括所有用户的ICCS扩频码集合为ICCS扩频码矩阵，用C表示，构造矩阵C：步骤1.1用c＝[c1,…,cn,…,cN]表示长度为N的原始ICCS码，定义c的自相关函数为ζ[c,c,τ]，满足下式(1)：上式(1)中，τ表示原始ICCS码线性移位的长度；步骤1.2以c(k)表示用户k(k＝1,…,K)的ICCS码，用户k的ICCS码由原始ICCS码c经过k-1次循环移位后所得，如下式(2)所示：上式(2)中，c(k)为用户k(k＝1,…,K)的ICCS码，并且长度为N，ICCSMA系统支持的用户的数量K不超过ICCS码的长度N，即K≤N；步骤1.3ICCSMA系统支持的用户数量为K，则所有用户的ICCS码组成一个集合，用维度为K×N的矩阵表示为下式(3)：上式(3)中，C表示ICCS码矩阵。进一步的，步骤2所述对ICCSMA系统发射端信号进行处理包括:步骤2.1处理发射端同相支路信号：不失一般性，以第i(i＝1,2,…)个数据块长度为M，为定义用户k(k＝1,...,K)的输入数据为在发射端的同相支路中，将输入DSSS(Di本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，构建ICCS码矩阵：/n用c＝[c

【技术特征摘要】
1.一种单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，构建ICCS码矩阵：
用c＝[c1，…，cn，…，cN]表示长度为N的原始ICCS码，定义c的自相关函数，寻找原始ICCS码，原始ICCS码通过循环移位得到所有用户的ICCS码，并根据所有用户的ICCS码组成ICCS矩阵，所有用户的ICCS码均由同一个原始ICCS码经过循环移位生成；
步骤2，处理ICCSMA系统发射端信号，包括：处理同相支路信号和正交支路信号，同相支路和正交支路分别用来传输信息数据和传输MAI(MultipleAccessInterference，MAI)导频，对信息数据和MAI导频进行扩频处理时采用的扩频码是ICCS码；
步骤3，对ICCSMA系统接收端正交支路中ICCS码相关矩阵进行估计：
在下行链路中，发射信号经过多径信道到达接收端，首先对正交支路进行信道估计并做均衡处理，然后将均衡所得结果输入至ICCS匹配滤波器，再对ICCS匹配滤波器中的本地ICCS码与输入信号进行相关处理，估计ICCS码的相关矩阵，对估计出的相关矩阵求逆，并将求逆结果输入至同相支路；
步骤4，对ICCSMA系统接收端的同相支路中的信息数据进行检测：
对同相支路进行信道估计并做均衡处理，将均衡结果输入至ICCS匹配滤波器，将ICCS匹配滤波器的输出与ICCS码相关矩阵的逆矩阵做矩阵乘法操作，对信号进行用户域滤波并进行判决，恢复出用户数据。


2.按照权利要求1所述单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法，其特征在于，步骤1所述所有用户的ICCS码组成ICCS矩阵包括：
所有用户的ICCS扩频码集合为ICCS扩频码矩阵，用C表示，构造矩阵C：
步骤1.1用c＝[c1，…，cn，…，cN]表示长度为N的原始ICCS码，定义c的自相关函数为ζ[c，c，τ]，满足下式(1)：



上式(1)中，τ表示原始ICCS码线性移位的长度；
步骤1.2以c(k)表示用户k(k＝1，…，K)的ICCS码，用户k的ICCS码由原始ICCS码c经过k-1次循环移位后所得，如下式(2)所示：



上式(2)中，c(k)为用户k(k＝1，…，K)的ICCS码，并且长度为N，ICCSMA系统支持的用户的数量K不超过ICCS码的长度N，即K≤N；
步骤1.3ICCSMA系统支持的用户数量为K，则所有用户的ICCS码组成一个集合，用维度为K×N的矩阵表示为下式(3)：



上式(3)中，C表示ICCS码矩阵。


3.按照权利要求1所述单码循环移位多址接入系统的下行链路通信方法，其特征在于，
步骤2所述对正交支路中ICCS码相关矩阵进行估计包括：
步骤2.1处理发射端同相支路信号：
以第i(i＝1，2，…)个数据块长度为M，为定义用户k(k＝1，...，K)的输入数据为在发射端的同相支路中，将输入DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)模块(直接序列扩频模块)，在DSSS中，采用的扩频码是ICCS序列，经扩频得到信息码片数据，如下式(4)所示：



上式(4)中，表示用户k(k＝1，...，K)的信息码片数据，将所有用户的信息码片数据合并传输，如下式(5)所示：



步骤2.2在上式(5)中的前面插入CSI导频得下式(6)：



上式(6)中，是一个长度为τg的零向量，τg应长于或者至少等于信道的时延扩展；
步骤2.3对CSI导频信号进行射频调制后得下式(7)：



上式(7)中，为功率限制因子，θ为射频载波的初相，fc为射频载波频率，t为时间变量，为基带波形，为脉冲成型函数；
步骤2.4处理发射端正交支路信号：
定义为用户的导频向量，将用户的导频向量输入DSSS模块，得到下式(8)：



上式(8)中，为用户k的MAI导频，另外，c(k)是ICCS码，如上述公式(2)所示，对于同一个用户的同相支路和正交支路，采用相同的ICCS码对数据和MAI导频执行扩频操作，定义Tb和Tc分别为符号周期和码片周期，则Tb＝NTc，其中N为扩频码(系指ICCS码)的长度，所有用户的MAI导频将通过时分复用的方式排列，将输入至时分复用器，得下式(9)：



上式(9)中，是一个长度为τg的零向量，τg等于信道的时延扩展，另外在pi前插入CSI导频并在pi和中插入即得：



将上式(10)的输入正交支路射频调制模块得到下式(11)：



上式(11)中，Ep是功率因子表示MAI导频信号波形，是脉冲函数；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘喜庆，彭木根，高伟，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11