CN101286774B - 交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交织多址发射机系统、交织复用发射机和发射机的数据处理方法，该交织多址发射机系统主要包括：多个发射机，每个发射机中包括插入前缀单元和交织器，利用所述交织器的不同来区分每个发射机，在每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间没有设置具有相同的映射方式的IFFT(快速傅里叶逆变换)单元。利用本发明，从而有效地降低了交织多址系统的复杂度，而且具有较低的峰均比、对频率偏移不敏感等优势。

Description

交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法。

背景技术

交织多址是一种多用户检测技术，是一项全新的多址技术。交织多址不同于现有的FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)、TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)、CDMA(CodeDivision Multiple Access，码分多址)和OFDMA(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access，正交频分多址)等多址方式，交织多址利用不同的交织器区分不同的用户，可以有效地消除多址干扰，提高系统容量。

目前，已有的交织多址系统模型有：单载波交织多址系统和正交频分复用交织多址系统等。在单载波交织多址系统中，接收机的复杂度与用户数、多径数成线性关系，在多径数比较大的情况下，接收机的计算量很大，接收机的复杂度也很大。而在正交频分复用交织多址系统中，虽然通过OFDM的传输方式消除了多径干扰，但是存在OFDM的高峰均比、对频率偏移敏感等问题。

现有技术中一种单载波交织多址系统的发送端的结构示意图如图1所示，下面介绍该单载波交织多址系统的结构中各个模块的功能。

1、C模块为信道编码模块，用于通过降低信息速率、增加冗余来提高信息传输的正确性。将接收到的用户信号传输给π_k模块。

2、π_k模块为交织器，在交织多址系统中用来区分不同的用户。将C模块传输过来的用户信号进行交织操作后，传输给信道(Channel)模块。

3、信道(Channel)模块为通信中实际传输信道，将π_k模块传输过来的用户信号输出给接收端。信道模块发送的用户信号中存在多址和多径干扰。

在实现本发明的过程中，发明人发现：在该单载波交织多址系统中，当信道复杂、多径数目较大时，将导致整个单载波交织多址系统的结构比较复杂。

现有技术中一种正交频分复用交织多址系统的发送端的结构示意图如图2所示。

在发送端，Encoder(编码)模块和Interleaver(交织器)模块实现交织多址的发送端的多址区分用户等基本功能，Mapping(符号映射)模块和IFFT(快速傅里叶逆变换)模块为OFDM发送模块。

在实现本发明的过程中，发明人发现：该正交频分复用交织多址系统的复杂度虽然要低于单载波交织多址系统，但是存在OFDM的高峰均比、对频率偏移敏感等问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法，从而解决了现有技术中交织多址系统具有过高的峰均比，对频率偏移敏感，结构复杂的问题。

本发明实施例是通过以下技术方案实现的：

一种交织多址发射机系统，包括：多个发射机，每个发射机中包括插入前缀单元和交织器，利用所述交织器的不同来区分每个发射机，在每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间没有设置具有相同的映射方式的快速傅里叶逆变换IFFT单元。

一种交织复用发射机，包括：

编码单元，用于对输入的同一用户的各个层次的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给交织复用单元；

交织复用单元，包括多个交织器，对接收到的所述各个层次的数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，通过所述交织器对所述数据流进行位置的扰乱，将进行了位置的扰乱处理后的各个层次的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出；

插入前缀单元，用于在交织复用单元输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

一种数据处理方法，包括：

对输入的同一用户的各个层次的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，通过所述交织器对所述数据流进行位置的扰乱；

将进行了位置的扰乱处理后的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出，在所述迭加处理后输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将插入循环前缀和交织多址相结合，利用交织器的不同来区分每个发射机。提供了一种可以用于移动通信的交织多址发射机系统、交织复用发射机及其发射机的数据处理方法，具有较低的峰均比、对频率偏移不敏感的优势。

附图说明

图1为现有技术中一种单载波交织多址系统的发送端的结构示意图；

图2为现有技术中一种正交频分复用交织多址系统的发送端的结构示意图；

图3为本发明实施例所述交织多址发射机系统的实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例所述交织多址发射机系统中的发射机中的编码单元的结构示意图；

图5为本发明实施例所述一种在数据块中插入CP(循环前缀)方法的原理示意图；

图6为本发明实施例所述交织复用发射机的结构示意图；

图7为本发明实施例所述交织多址发射机系统的一个具体实例中发射机的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法，在本实施例中，将基于循环前缀和频域均衡的单载波块传输系统与交织多址相结合。

下面结合附图来详细描述本发明实施例。本发明实施例所述交织多址发射机系统的实施例的结构示意图如图3所示，包括：多个发射机，每个发射机中包括编码单元、交织多址单元、插入前缀单元、功率分配单元和天线，利用所述交织器的不同来区分每个发射机，在每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间没有设置具有相同的映射方式的IFFT单元。

在本发明实施例所述交织多址发射机系统中的每个发射机中输入的数据流是不同用户的各个不同的数据流。

上述图3所示的交织多址发射机系统中的每个发射机中各个模块的功能如下：

1、编码单元：编码单元的结构示意图如图4所示，编码单元用于对输入的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给交织多址单元。在编码处理过程中可以是但不限于使用卷积码、Turbo码、LDPC(低密度奇偶校验分组码)码等。编码单元主要包括：纠错码模块和扩频模块。

其中，纠错码模块用于使用上述卷积码、丁urbo码、LDPC码等对数据流进行纠错，从而降低信息传输速率、增加冗余，提高数据流传输的准确度。

其中，扩频模块，用于通过预先设定的扩频方式对数据流所占有的频带宽度进行扩展，使数据流所占有的频带宽度远大于传输该数据流必需的最小频带带宽。

在实际应用中，扩频模块可以用重复码模块来代替，重复码模块的功能为：通过某种预先设定的规则对数据流进行重复处理，获得数据流在时间上的分集。

在编码单元中，纠错码模块和扩频模块并不是两者都是必需的，只有其中一种也可以。对不同的数据流也可以采用不同的编码方式。

2、交织多址单元：交织多址单元中主要包括交织器，利用所述交织器的不同来区分每个发射机。交织器将编码单元传输过来的数据流通过预先设定的交织规则进行位置的扰乱，将进行了位置的扰乱处理后的数据流传输给插入前缀单元。

当所述交织多址发射机系统应用于无线通信系统时，在交织多址单元中包括多个UE。

3、插入前缀单元：用于在接收到的数据流中的数据块的前端或者后端增加一段数据组成一个新的数据块，所添加的这段数据就称为前缀。该前缀可以是数据块本身的一段数据，或者是直接添0，或者是其他的数据。将插入了前缀之后的数据流传输给功率分配单元。

一种在数据块中插入CP(循环前缀)方法的原理示意图如图5所示。CP为数据块末端的一段数据，通过将该CP进行拷贝，然后添加到数据块的前端，这样就构成了新的数据块。

上述增加的前缀不限于循环前缀，也可以是其他前缀形式。

插入前缀单元中还可以包括分组单元：用于将交织多址单元传输过来的连续的数据流分成多个数据块，数据块的长度可以是固定长度，也可以是可变长度。然后，将该多个数据块再进行增加一段数据的操作。

4、功率分配单元：用于对接收到的数据流进行功率分配，将分配了功率的数据流传输给天线。给每个用户分配的功率可以相同也可以不同，还可以给一部分用户分配相同的功率。

5、天线：用于将接收到的数据流所对应的信号发射出去。

在本发明实施例所述交织多址发射机系统中的每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间还可以分别设置具有不同映射方式的IFFT单元，通过所述IFFT单元将每个发射机的信号分别映射到不同的载波上。

本发明实施例所述交织复用发射机的结构示意图如图6所示，包括如下模块：

1、编码单元：编码单元用于对输入的同一用户的各个层次的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给交织多址单元。在编码处理过程中可以是但不限于使用卷积码、Turbo码、LDPC码等。编码单元主要包括：纠错码模块和扩频模块。

其中，纠错码模块用于使用上述卷积码、Turbo码、LDPC码等对数据流进行纠错，从而降低信息传输速率、增加冗余，提高数据流传输的准确度。

其中，扩频模块，用于通过预先设定的扩频方式对数据流所占有的频带宽度进行扩展，使数据流所占有的频带宽度远大于传输该数据流必需的最小频带带宽。

在实际应用中，扩频模块可以用重复码模块来代替，重复码模块的功能为：通过某种预先设定的规则对数据流进行重复处理，获得数据流在时间上的分集。

在编码单元中，纠错码模块和扩频模块并不是两者都是必需的，只有其中一种也可以。对不同的数据流也可以采用不同的编码方式。

2、交织复用单元：交织复用单元中主要包括多个交织器。可以对输入的同一用户的各个层次的数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，交织器将编码传输过来的数据流通过预先设定的交织规则进行位置的扰乱，将进行了位置的扰乱处理后的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出给插入前缀单元。

3、插入前缀单元：用于在接收到的数据流中的数据块的前端或者后端增加一段数据组成一个新的数据块，所添加的这段数据就称为前缀。该前缀可以是数据块本身的一段数据，或者是直接添0，或者是其他的数据。将插入了前缀之后的数据流传输给功率分配单元。

上述增加的前缀不限于循环前缀，也可以是其他前缀形式。

插入前缀单元中还可以包括分组单元：用于将交织多址单元传输过来的连续的数据流分成多个数据块，数据块的长度可以是固定长度，也可以是可变长度。然后，将该多个数据块再进行增加一段数据的操作。

4、功率分配单元：用于对接收到的数据流进行功率分配，将分配了功率的数据流传输给天线。给每个用户分配的功率可以相同也可以不同，还可以给一部分用户分配相同的功率。

5、天线：用于将接收到的数据流所对应的信号发射出去。

本发明实施例所述交织多址发射机系统的一个具体实例中发射机的结构示意图如图7所示。

上述图7所示的发射机中，没有映射模块和功率分配模块，所有用户数据都在同一频段，所有用户都是等功率(能量为Eb)发射。整个系统共有K个用户，每个用户各有1根发射天线。该发送端的具体处理过程如下：

发射机将接收到的用户k(k＝1，2，...，K)的原始信息比特d_k(n)，n＝0，1，...，Nd-1，进行纠错编码处理后，得到长度为N_b的编码比特序列b_k(n)，n＝0，1，...，Nb-1。然后，用长度为G的扩频序列s_k＝[s_k(0)，s_k(1)，...，s_k(G-1)]T对上述编码比特序列b_k(n)，n＝0，1，...，N_b-1进行扩频处理，得到扩频处理后的码片序列ck(n)，n＝0，1，...，Nc-1，其中Nc＝G×Nb。将该码片序列c_k(n)，n＝0，1，...，N_c-1再经过交织器π_k进行交织处理后，映射成符号序列x_k。

然后，采用分块传输的方式，将每N个符号作为一组，设B＝N_c/N为一个整数，则上述符号序列x_k被分为B个数据块x_k，b＝[x_k，b(O)，x_k，b(1)，...，x_k，b(N-1)]T，b＝1，2，...，B。之后，再为每一个数据块添加长度为N_CP的循环前缀，以避免块间干扰。上述添加循环前缀的方法为：将数据流x_k，b的后N_cp个数据复制到数据流x_k，b之前，形成一个N_old+N_cp长的信号，N_old为原数据流x_k，b的长度。

本发明实施例所述交织复用发射机的数据处理方法的处理流程包括如下步骤：

步骤1：对输入的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给发射机中的交织处理单元。所述数据流为同一个用户的数据流经过串并转换后得到的并行的不同层次的数据流。

步骤2：上述交织处理单元对接收到的不同数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，通过所述交织器对所述数据流进行位置的扰乱，从而区分不同的数据流。

将进行了位置的扰乱处理后的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出。在所述迭加处理后输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

步骤3：将所述迭加处理后输出的连续的数据流分成多个数据块，将该多个数据块输出。

在上述输出的数据流中的数据块的前端或者后端增加一段数据，组成一个新的数据块，所添加的这段数据就称为前缀。该前缀可以是数据块本身的一段数据，或者是直接添0，或者是其他的数据。

步骤4：对所述插入了前缀的数据流进行功率分配，将分配了功率的数据流所对应的信号发射出去。

综上所述，本发明实施例提出的交织多址发射机系统、交织复用发射机是单载波的传输方案，与现有的多载波的正交频分复用交织多址相比可以获得满阶的频率分集，而且具有较低的峰均比、对频率偏移不敏感等优势，方便实现联合信道估计与数据检测。

本发明实施例提出的交织多址发射机系统、交织复用发射机利用增加前缀的传输方式去除信道中多径的影响，其复杂度仅和用户数成正比，与信道的多径数目无关，复杂度要低于现有的与多径数目成线性关系的单载波交织多址系统。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种交织多址发射机系统，其特征在于，包括：多个发射机，每个发射机中包括插入前缀单元和交织器，利用所述交织器的不同来区分每个发射机，在每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间没有设置具有相同的映射方式的快速傅里叶逆变换IFFT单元。

2.根据权利要求1所述交织多址发射机系统，其特征在于，所述每个发射机中还包括：

编码单元，用于对输入的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给交织器；

所述交织器，用于对接收到的所述数据流进行位置的扰乱，将进行了位置的扰乱处理后的数据流输出；

所述插入前缀单元，用于在交织器输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

3.根据权利要求2所述交织多址发射机系统，其特征在于，所述每个发射机中的编码单元至少包括纠错码模块和扩频模块中的之一，其中，

纠错码模块，用于使用预先设定的编码对数据流进行纠错处理；

扩频模块，用于通过预先设定的扩频方式对数据流所占有的频带宽度进行扩展。

4.根据权利要求2所述交织多址发射机系统，其特征在于，所述每个发射机中的插入前缀单元还包括：

分组模块，用于在将交织器输出的数据流分成多个数据块，然后，所述插入前缀单元再进行在所述数据块中增加一段数据的操作。

5.根据权利要求1、2、3或4所述交织多址发射机系统，其特征在于，所述每个发射机中还包括：

功率分配单元，用于将插入前缀单元输出的各个数据流进行功率分配，将分配了功率的各个数据流传输给发射天线；

发射天线，用于将功率分配单元传输过来的数据流所对应的信号发射出去。

6.根据权利要求1、2、3或4所述交织多址发射机系统，其特征在于，在所述每个发射机中的交织器和插入前缀单元之间分别设置具有不同映射方式的IFFT单元，通过所述IFFT单元将每个发射机的信号分别映射到不同的载波上。

7.一种交织复用发射机，其特征在于，包括：

编码单元，用于对输入的同一用户的各个层次的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流传输给交织复用单元；

交织复用单元，包括多个交织器，对接收到的所述各个层次的数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，通过所述交织器对所述数据流进行位置的扰乱，将进行了位置的扰乱处理后的各个层次的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出；

插入前缀单元，用于在交织复用单元输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

8.根据权利要求7所述的交织复用发射机，其特征在于，所述编码单元至少包括纠错码模块和扩频模块中的之一，其中，

纠错码模块，用于使用预先设定的编码对数据流进行纠错处理；

扩频模块，用于通过预先设定的扩频方式对数据流所占有的频带宽度进行扩展。

9.根据权利要求7所述的交织复用发射机，其特征在于，所述每个发射机中的插入前缀单元还包括：

分组模块，用于在将交织器输出的数据流分成多个数据块，然后，所述插入前缀单元再进行在所述数据块中增加一段数据的操作。

10.根据权利要求7、8或9所述的交织复用发射机，其特征在于，所述交织复用发射机中还包括：

功率分配单元，用于将插入前缀单元输出的各个数据流进行功率分配，将分配了功率的各个数据流传输给发射天线；

发射天线，用于将功率分配单元传输过来的数据流所对应的信号发射出去。

11.一种数据处理方法，其特征在于，包括：

对输入的同一用户的各个层次的数据流进行编码处理，将编码处理后的数据流分别分配具有不同交织规则的交织器，通过所述交织器对所述数据流进行位置的扰乱；

将进行了位置的扰乱处理后的数据流迭加成一层数据流，将迭加后的数据流输出，在所述迭加处理后输出的数据流中增加一段数据，组成新的数据流，将该新的数据流输出。

12.根据权利要求11所述的数据处理方法，其特征在于，在所述迭加处理后输出的数据流中增加一段数据之前还包括：

将所述进行了位置的扰乱处理后输出的连续的数据流分成多个数据块，将该多个数据块输出。

13.根据权利要求11或12所述的数据处理方法，其特征在于，在所述组成新的数据流，将该新的数据流输出之后还包括：

对所述输出的新的数据流进行功率分配，将分配了功率的数据流所对应的信号通过发射天线发射出去。

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