一种MC-CDMA系统的PAPR抑制发射机技术方案

本发明专利技术公开了一种MC

【技术实现步骤摘要】
一种MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机


[0001]本专利技术属于通信系统PAPR抑制
，具体涉及一种MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机。

技术介绍

[0002]多载波码分多址（MC
‑
CDMA）是正交频分复用技术（OFDM）与码分多址技术（CDMA）的融合，吸取二者的优点，具有抗干扰能力强、频谱利用率高、抗多径干扰小、容量大等优点，非常适宜无线高速数据传输。
[0003]由于MC
‑
CDMA通信系统各个子载波所传输的信号相互间统计独立，这些随机信号相互叠加后，可能在某一时刻的瞬时功率远大于信号的平均功率，因此MC
‑
CDMA系统同时也具有OFDM的高峰平均功率比（PAPR）这一缺点。而高PAPR会给系统收发端的功放带来较为严重的影响。由于功放的非线性且其动态工作范围是受限的，因此当MC
‑
CDMA系统的功率幅值变化超出一定范围时，会致使输出信号产生严重的非线性失真问题，出现谐波，造成频谱展宽及信号突变，最终导致系统性能下降。
[0004]MC
‑
CDM与OFDM类似，均需通过IFFT过程进行调制，因此现有的降低MC
‑
CDMA系统PAPR方法大多仿照OFDM系统采用的方法。目前，针对抑制PAPR这一问题，主要有以下三大类技术：第一类是信号预畸变技术，其基本思想是在信号经功率放大传送之前，对功率大于一定门限的信号进行非线性畸变，主要方法包括限幅法、峰值加窗法，此类抑制方法的优点是实施简单、直观，但是对信号实施畸变操作会产生带内失真和带外噪声，使系统的误比特率(BER)性能大大恶化；第二类是概率类技术，其基本思想是对输入信号进行多扰码处理，即采取各种类型的向量对输入符号实施线性变化操作，最终选择PAPR最小的信号并发送出去，主要有选择性映射（SLM）方法、部分传输序列（PTS）方法，此类技术可以降低较高PAPR出现的概率，但并不能保证将PAPR值降低到某一阈值之下，即不能完全消除，并且计算量大；第三类是编码类技术，其基本思想是通过改变编码方式，将信源信息编成不同的码字符号，从而使得码字峰均比比较小，常见的码字有m序列、分组码、格雷码，此类技术的优点是系统相对简单、可靠性高，具有很好的降低PAPR的效果，但缺点也十分明显，一是受限于码字的构造方法，可供选择的码组数量不多，二是受限于子载波的数量，当子载波数量增加时，计算量与计算复杂度都大大增加。
[0005]在OFDM系统中，每个子载波传输的数据是相互独立的，但是在MC
‑
CDMA系统中，每个子载波传输不同用户的扩频序列，因此可以通过改变扩频码的类型，以及扩频码在MC
‑
CDMA通信中的分配结构来降低系统的PAPR。此方法是较为新颖的PAPR抑制方法。现有研究表明，PAPR的抑制特性与扩频码的自相关和互相关特性有着紧密联系，自相关特性越好的扩频码，PAPR抑制性能也越好。此方法的优点是实现简单，仅需设计具有较好抑制性能的扩频码即可，但同时难点是如何设计出一种具有多址能力并且可以有效降低通信系统PAPR的扩频码。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供一种MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机，在已知扩频码长度和用户数目的基础上，改善扩频序列的自相关和互相关特性来MC
‑
CDMA抑制系统的PAPR。
[0007]一种MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机，包括顺序连接的CRC加扰模块、信道编码模块、星座映射模块、扩频模块、IFFT变换模块、物理层组帧模块、上变频模块；还包括为扩频模块提供所需扩频码的扩频码生成模块，以及对MC
‑
CDMA符号进行加扰的扰码加扰模块，扰码加扰模块设置于扩频模块与IFFT变换模块之间；扩频码生成模块基于扩频码长度N
s
和用户数U构造互补序列，并针对每个用户筛选最佳扩频码，形成扩频序列矩阵；扰码加扰模块基于子载波数目N产生长扰码M序列P={p1,p2,...,p
N
}，N=N
s
×
k，k为串并转换路数，在经过扩频模块将各个子数据比特和扩频序列矩阵相乘形成MC
‑
CDMA符号后，整个MC
‑
CDMA符号再与长扰码M序列P相乘。
[0008]进一步的，扩频码生成模块基于扩频码长度N
s
和用户数U构造互补序列包括如下步骤：步骤1，构造序列集合G
L
×
Ns
={[c
g
]l
(n),0≤l≤L
‑
1,0≤n≤N
s
‑
1}，其中L=N
s
=2
m
，N
s
为扩频码长度，[c
g
]l
(n)=α
l
(x)=f
l
(x)+1，，下标l由(w1,w2,...,w
m
)二进制表示，即，f
l
(x)为l限制下的f(x)，为一组布尔序列，为符号{1,2,...,m}的一个随机排列；步骤2，根据用户数U选择二元正交矩阵Q=[q
u,t
]U
×
T
，其中T=L/K，K为任意正整数；在序列集合G
L
×
Ns
的基础上，构造符合完全互补性质的序列集合C={C0,C1,...,C
U
‑1}，其中每个子序列集合中包含N
s
个子序列，子序列中的每一项，0≤l≤L
‑
1；步骤3，针对每个用户的子序列集合C
u
，使用随机输入比特和启发式A*算法得到具有最低PAPR的扩频码c
opt
,
u
，即最佳扩频码；步骤4，综合每个用户的最佳扩频码c
opt
,
u
，形成扩频序列矩阵。
[0009]进一步的，步骤3具体操作为，设计代价函数h(x)表征当前选取的扩频码与初始值之间PAPR差值；将搜索到的扩频码按h(x)加入到搜索列表中，每次从待搜索列表中取出h(x)最小的码字加入搜索过列表，并以此为新的初始值，更新代价函数h(x)继续搜索，直至无法更新为止。
[0010]本专利技术在现有MC
‑
CDMA系统发射机结构的基础上，配置扩频码生成模块，在已知的扩频码长度和用户数基础上，生产并筛选出具备完全互补特性的扩频序列，以改善系统的
峰均功率比抑制特性。本专利技术采用编码类方法进行PAPR抑制，与信号畸变法相比，不会引起带内失真和带外泄露，与概率类方法相比，实现简便、复杂度低。与此同时，与传统编码类方法相比，本专利技术借助改进后的完全互补生成方式，提高了扩频码的自相关性和互相关特性，并采用启发式算法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机，包括顺序连接的CRC加扰模块、信道编码模块、星座映射模块、扩频模块、IFFT变换模块、物理层组帧模块、上变频模块，其特征在于，还包括为扩频模块提供所需扩频码的扩频码生成模块，以及对MC
‑
CDMA符号进行加扰的扰码加扰模块，扰码加扰模块设置于扩频模块与IFFT变换模块之间；扩频码生成模块基于扩频码长度N
s
和用户数U构造互补序列，并针对每个用户筛选最佳扩频码，形成扩频序列矩阵；扰码加扰模块基于子载波数目N产生长扰码M序列P={p1,p2,...,p
N
}，N=N
s
×
k，k为串并转换路数，在经过扩频模块将各个子数据比特和扩频序列矩阵相乘形成MC
‑
CDMA符号后，整个MC
‑
CDMA符号再与长扰码M序列P相乘。2.根据权利要求1所述的MC
‑
CDMA系统的PAPR抑制发射机，其特征在于，扩频码生成模块基于扩频码长度N
s
和用户数U构造互补序列包括如下步骤：步骤1，构造序列集合G
L
×
Ns
={[c
g
]
l
(n),0≤l≤L
‑
1,0≤n≤N
s
‑
1}，其中L=N
s
=2
m
，N
s
为扩频码长度，[c
g
]

【专利技术属性】
技术研发人员：赵靓，张靖，黄子轩，许小东，何家皓，宫家亮，郭伟，
申请(专利权)人：天地信息网络研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：