CN102065034B - 时延多址系统及其时延多址接入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种时延多址系统及其时延多址接入方法，本发明通过扩频器依次连接的交织器、前缀处理模块、调制器和射频单元构成信号发送系统；每个用户的接收处理系统包括射频单元、解调器、同步检测器、信道估计器和多用户迭代处理器。时延多址接入方法，利用不同用户的信号在空间传播中延时不同来实现用户间的信号分离。用户信息统一通过扩频、交织、调制处理后发射；在接收端，利用各个用户在数据流中的起始时间和信道参数的不同，通过比特迭代处理分离多用户信息。本发明仅利用多个用户的发送信号到同一接收用户间存在不同的传播时延，实现在接收端区分不同用户的发送信息，解决了低时延用户接入和通信问题。特别适合于无中心无线通信网络的多用户接入。

Description

时延多址系统及其时延多址接入方法
技术领域
本发明属于无线通信信号处理领域，应用于无线通信中多用户组网通信的时延多址系统及其多址接入方法。
背景技术
在移动通信领域中，多址方式允许多个移动用户同时共享有限的无线频谱。频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和扩频多址(SSMA)是在无线通信系统中共享有效带宽的三个主要接入技术，其中扩频多址又可以分为跳频多址(FHMA)、码分多址(CDMA)和交织多址(IDMA)。这些方法通过赋予不同用户不同的时段、频段、时频段、正交码和交织图案来区分用户，实现通信中的多用户接入。
传统的多址方式存在一个共同的限制：通信的收发端必需预先进行识别信息的分配并达成一致。比如采用频分多址技术的收发用户间必需使用某一相同频点；采用时分多址技术的收发用户间必需约定到某一确定时段；采用跳频多址技术的收发用户间必需约定使用某个相同的跳频图案；采用码分多址技术的收发用户间必需知道所使用的正交码；而采用交织多址技术的收发用户间必需知道所使用的交织图案。这个缺点要求任何用户间的通信都必需事先约定，并完成资源的调配，这些处理增加了用户入网、退网及用户间通信的处理时间和通信网络的复杂度，无法实现低时延的用户接入和通讯。
发明内容
本发明的任务是提供一种可以简化通信网络，可以实现快速网络组建和用户入网和通信网络构建，且不同用户发送信号处理完全一致，所有用户的发射信号处理协议统一，多用户间的通信不需要对时间、频率、识别码等资源的分配，收发双方通信不需要任何预先握手交流，可以实现想法就发的时延多址通信系统(DDMA)和时延多址接入方法。
上述目的可以通过以下措施来达到。本发明提供的一种时延多址系统，包括，每个用户信号的发射系统和多用户信号的接收系统，还包括根据各个用户的起始位置和信道参数信息在接收信号中的不同，通过迭代处理检测出各个用户发送信息的多用户迭代处理系统，其特征在于，每个用户的信号发射部分是通过扩频器依次连接的交织器、插入同步头的前缀处理模块、调制器和射频单元；每个用户的接收处理系统通过射频单元、依次并直接连接多用户迭代处理器的解调器、同步检测器、信道估计器和多用户迭代处理器。
一种使用上述时延多址系统的时延多址接入方法，其特征在于，在DDMA通信系统中，用不同用户到达同一接收端的时延不同，通过在接收端进行比特迭代处理，实现多用户信息提取，包括如下步骤：所有用户的信号信息统一通过扩频、交织、调制处理后发射；在接收端，用各个用户在数据流中的起始时间和信道参数的不同，通过比特迭代处理分离多用户信息。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明的优点在于：一是多用户间的通信时延为无线通信系统的内在属性，不需要发送端引入，因此对于不同用户发送信号处理是完全一致的；二是由于所有用户的发射信号处理协议统一，收发双方通信不需要任何预先的握手交流，可以实现想法就发的低时延通信；三是由于多用户间的通信不需要对时间、频率、识别码等资源的分配，因此可以实现快速网络组建、用户入网等通信网络构建，这样可以简化通信网络的设计和实现。
本发明仅利用不同用户的信号在空间传播中时延不同来实现用户间的信号分离。在DDMA通信系统中，所有用户的信号发送处理完全一致，用户信息都统一通过扩频、交织、调制处理后发射；在接收端，利用各个用户在数据流中的起始时间和信道参数的不同，通过比特迭代处理分离多用户信息。与传统的其他多址接入方法相比，DDMA不存在预先的资源分配和握手通信需求，可以实现快速的组网、用户接入和低时延的用户间通信。本发明方法仅利用多个用户的发送信号到同一接收用户间存在不同的传播时延，实现在接收端区分不同用户的发送信息，解决了低时延的用户接入和通信问题。
本发明特别适合被应用于无中心无线通信网络的多用户接入实现。
附图说明
下面结合附图和实施进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。
图1是本发明所提出的DDMA通信系统的工作原理图。
图2是本发明所提出的DDMA通信系统中接收端的多用户迭代处理器的工作原理图。
图中：101扩频器、102交织器、103前缀处理模块、104调制器、105射频单元；106是射频单元、107解调器、108同步检测器、109信道估计器、110多用户迭代处理器。
具体实施方式
参阅图1。本发明提出的DDMA通信系统，主要包括，每个用户信号的发射系统和多用户信号的接收系统，通过迭代处理检测出各个用户发送信息的多用户迭代处理系统。
在DDMA通信系统中，每个用户的信号发射部分包括：由扩频器101依次连接的交织器102、插入同步头的前缀处理模块103、调制器104和射频单元105。其信号的发送处理过程为：用户信息dk通过扩频器101处理得到扩频序列ck，扩频后的序列ck在交织器102中进行交织，得到交织后序列xk，由前缀处理模块在交织后的序列xk前端插入同步头，经调制器104调制后，由射频105将调制后信号发射出去。不同的用户在信号发送处理过程中，仅是发送信息的区别，所有的处理单元完全相同。
DDMA通信系统中，每个用户的接收处理系统，包括，射频单元106和依次并直接连接多用户迭代处理器的解调器107、同步检测器108、信道估计器109和多用户迭代处理器110。多用户信号的接收处理过程为：接收的多用户信号经解调后分别送入同步检测器108和多用户迭代处理器110，其中同步检测器检测不同用户的到达时刻，并将每个用户在数据流中的起始位置信息L，输入到信道估计器109中，信道估计器估计每个用户的信道参数H，并将所估计的用户信道参数H和起始位置信息L一起输入到多用户迭代处理器中。多用户迭代处理器根据各个用户的起始位置和信道参数信息，在接收信号中通过迭代处理检测出各个用户的发送信息。
发送信号时的步骤包括：
(1)发送信号时，不同用户的每个发送比特信息，用同一个扩频码，将每比特信息扩展为长度为N的序列，对于不同的多用户通信系统取不同的N值，对于某一多用户通信系统必需唯一确定；
(2)不同用户的每K组已扩频序列，使用同一个交织图案进行交织处理，交织长度为K*N，其中K的取值和交织图案对于不同的多用户通信系统可以不同，但对于某一多用户通信系统必需唯一确定；
(3)在交织器交织处理后的序列前，添加同步序列，通过调制器调制后发射出去。
在接收多用户信号时，信号的处理步骤包括：
(1)首先对解调器解调后的信号，利用同步符号作同步检测，实现对多用户的位同步；
(2)对于同步检测器已经检测到的用户信息，利用同步符号序列作信道参数估计；
(3)利用各用户的信道参数，根据位同步信息，在多用户间进行比特迭代处理，实现多用户信号分离。
参阅图2。本发明所提出的DDMA通信系统中，根据各个用户的起始位置和信道参数信息，在接收信号中，通过迭代处理检测出各个用户发送信息的多用户迭代处理系统，包括：分别并联在基本信号估计器201和译码器204之间的解交织器202和交织器203。接收端的多用户迭代处理器的处理过程为：基本信号估计器201，根据输入的用户数据位置信息L和对应的信道参数信息H，分别取存在重叠的每个用户对应数据段进行处理，并通过解交织器202、译码器204的处理得到各个用户的外信息，外信息再经过交织器203，反馈到基本信号估计器201，作为下一次迭代的先验信息，最后由译码器204输出用户信息。

Claims (8)

1.一种时延多址系统，包括：每个用户信号的发射系统和多用户信号的接收系统，其中，多用户信号的接收系统还包括根据各个用户的起始位置和信道参数信息在接收信号中的不同，通过迭代处理检测出各个用户发送信息的多用户迭代处理器(110)，其特征在于，每个用户信号的发射发射系统包括：依次连接的扩频器(101)、交织器(102)、插入同步头的前缀处理模块(103)、调制器(104)和射频单元(105)；多用户信号的接收系统包括：依次连接的射频单元(106)、解调器(107)、同步检测器(108)、信道估计器(109)、多用户迭代处理器(110)，其中，解调器(107)还与多用户迭代处理器(110)直接连接。
2.如权利要求1所述的时延多址系统，其特征在于，每个用户的信号发射是用户信息dk通过扩频器(101)处理得到扩频序列ck，扩频后的序列ck在交织器(102)中进行交织，得到交织后序列xk，由前缀处理模块在交织后的序列xk前端插入同步头，经调制器(104)调制后，由射频单元(105)将调制后信号发射出去。
3.如权利要求1所述的时延多址系统，其特征在于：所述的多用户迭代处理器(110)，包括：分别并联在基本信号估计器(201)和译码器(204)之间的解交织器(202)和交织器(203)。
4.如权利要求1所述的时延多址系统，其特征在于，多用户信号的接收处理过程为：接收的多用户信号经解调后分别送入同步检测器(108)和多用户迭代处理器(110)，其中所述同步检测器检测不同用户的到达时刻，并将每个用户在数据流中的起始位置信息L，输入到信道估计器(109)中，信道估计器估计每个用户的信道参数H，并将所估计的用户信道参数H和起始位置信息L一起输入到多用户迭代处理器中。
5.如权利要求1所述的时延多址系统，其特征在于，接收端的多用户迭代处理器的处理过程为：基本信号估计器(201)，根据输入的用户数据位置信息L和对应的信道参数信息H，分别取存在重叠的每个用户对应数据段进行处理，并通过解交织器(202)、译码器(204)的处理得到各个用户的外信息，外信息再经过交织器(203)，反馈到基本信号估计器(201)，作为下一次迭代的先验信息，最后由译码器(204)输出用户信息。
6.一种使用1-5中任一项所述的时延多址系统的时延多址接入方法，其特征在于，在DDMA通信系统中，用不同用户到达同一接收端的时延不同，通过在接收端进行比特迭代处理，实现多用户信息提取，包括如下步骤：所有用户的信号信息统一通过扩频、交织、调制处理后发射；在接收端，用各个用户在数据流中的起始时间和信道参数的不同，通过比特迭代处理分离多用户信息。
7.如权利要求6所述的时延多址接入方法，其特征在于，发送信号时的步骤包括：
(1)发送信号时，不同用户的每个发送比特信息，用同一个扩频码，将每比特信息扩展为长度为N的序列，对于不同的多用户通信系统取不同的N值，对于某一多用户通信系统必需唯一确定；
(2)不同用户的每K组已扩频序列，使用同一个交织图案进行交织处理，交织长度为K*N，其中K的取值和交织图案对于不同的多用户通信系统可以不同，但对于某一多用户通信系统必需唯一确定；
(3)在交织器交织处理后的序列前，添加同步序列，通过调制器调制后发射出去。
8.如权利要求6所述的时延多址接入方法，其特征在于，在接收多用户信号时，信号的处理步骤包括：
(1)首先对解调器解调后的信号，利用同步符号作同步检测，实现对多用户的位同步；
(2)对于同步检测器已经检测到的用户信息，利用同步符号序列作信道参数估计；
(3)利用各用户的信道参数，根据位同步信息，在多用户间进行比特迭代处理，实现多用户信号分离。
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