CN102111364B - 基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置及方法，该装置内嵌有一发送处理单元，所述处理单元包括一个逆傅立叶变换单元，NT个并联连接的功率分配单元，循环移位处理单元，加法器，循环前缀单元；功率分配单元用以对信号进行功率分配；循环移位处理单元包括NT个平行的循环移位单元，按照一一对应的原则对NT个功率分配单元的输出信号进行移位处理，获得NT个移位信号；加法器用以将NT个移位信号累加获得一个和信号；循环前缀单元用以在和信号前附上循环前缀然后馈入单根发射天线发送。本发明在单天线装置上实现了循环延时矢量对正交频分复用信号循环自相关函数的调控，降低了发送装置对射频天线模块的数量要求，减少了硬件开发成本。

Description

基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种谱域信号的发送装置，尤其涉及一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置以及发送方法。

背景技术

作为一项标准兼容性好的多天线分集技术，循环延时分集(Cyclic DelayDiversity，CDD)已经大大增强了现有标准的正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multilplexing，OFDM)技术，使其能够在丰富散射的无线环境中可以获得足够的空间分集增益。循环延时处理能够把空间分集转换为频率分集，从而在OFDM系统的频域上加入冗余性。与空时分组编码(Space-Time BlockCoding，STBC)和空时交织编码(Space-Time Trellis Codes，STTC)不同的是，循环延时分集技术仅仅在发送端就可以实现，因而使用该增强技术的系统保持了对标准的兼容性。因此，循环延时分集技术可以集成到一些现行的广播标准(例如DAB、DVB和DVB-H)和下一代移动通信(3GPP-LTE)，同样也可以应用于无线MAN和LAN标准(例如IEEE802.11a和HIPERLAN/2)。但是，现有循环延时分集技术必须采用多天线发送装置，其不能同时提供空分多址接入功能和空间复用功能。

CDD-OFDM信号的循环平稳特性，在总体上其是由两种不同处理过程的内在周期性引起的，它们分别是CP和CDD处理。具体而言，CP和CDD处理分别诱导出不同的、在循环频率和延时参数二维平面上相互分离的循环平稳分量。特别地，由CDD诱导的循环平稳分量的位置和大小可随着循环延时参数的变化而变化，并相互线性独立。CDD-OFDM信号所表现出来的循环平稳特性已应用于下面两类谱域通信系统中。其分别是面向单用户的基于循环延时调制的谱域信道复用传输，和面向多用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入。

在基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统中，系统的发射装置中嵌入有循环延时调制模块、及循环延时分集正交频分复用发射模块；循环延时调制模块用以将子信息比特流映射为循环延时矢量；循环延时分集正交频分复用发射模块用以根据所述循环延时矢量对分集正交频分复用符号进行循环延时操作，从而实现谱域信道的复用。该系统通过多天线装置，在现有的CDD-OFDM标准系统中嵌入循环延时调制模块，调制CDD-OFDM信号的循环自相关函数的幅度、相位和位置，实现了OFDM调制信道和循环延时调制信道的复用，解决了在多载波频域信道上复用谱域信道的问题；该系统在获得循环延时分集的同时，不消耗额外功率和带宽，并且提高了系统的传输速率。

在基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入系统中，系统的发射装置包括基于循环延时信道化矢量的第一谱分多址接入调度实体、至少一基于循环延时信道化矢量的第一谱分多址接入物理层实体；其基于循环延时信道化矢量的第一谱分多址接入调度实体包括循环延时信道化矢量第一分配单元、基于谱分多址接入信道的第一自适应调制单元；基于循环延时信道化矢量的第一谱分多址接入物理层实体包括依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元、谱分多址接入处理单元。该系统通过多天线发射装置，使得基于不同循环延时矢量的CDD-OFDM信号的循环自相关函数之间相互线性独立，从而解决了CDD-OFDM技术不能实现空分多址接入的问题。

在已有的面向单用户的基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统，和面向多用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入系统中，其发送装置均采用多天线循环延时分集模式，需要多个独立的射频天线模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，此外还提供一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其中，所述谱域信号发送装置内嵌有一基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元包括一个逆傅立叶变换单元，N_T个并联连接的功率分配单元，循环移位处理单元，加法器，循环前缀单元；所述逆傅立叶变换单元用以将输入的频域信号转换为时域信号；所述N_T个并联连接的功率分配单元用以对所述时域信号进行功率分配；所述循环移位处理单元包括N_T个平行的循环移位单元，N_T个循环移位单元按照一一对应的原则对所述N_T个功率分配单元的输出信号进行移位处理，获得N_T个移位信号；所述加法器用以将所述N_T个移位信号进行累加获得一个和信号；所述循环前缀单元，用以在所述和信号前附上循环前缀，然后将输出的带有循环前缀的信号馈入单根发射天线发送。

作为本发明的一种优选方案，所述发送装置包括串/并处理模块，循环延时调制模块，单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；所述串/并处理模块用以将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；所述循环延时调制模块，用以将所述一路信息比特流映射为循环延时调制矢量；所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块，用以将所述另一路信息比特流转换成正交幅度调制符号，再根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行单天线CDD-OFDM调制处理。

作为本发明的另一种优选方案，所述循环延时调制模块包括第一前向差错控制编码单元，循环延时调制矢量映射单元；所述第一前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；所述循环延时调制矢量映射单元与第一前向差错控制编码单元相连，用以将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量。

作为本发明的再一种优选方案，所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块包括第二前向差错控制编码单元，正交幅度调制单元，基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述第二前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；所述正交幅度调制单元与第二前向差错控制编码单相连，用以将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与正交幅度调制单元和循环延时调制矢量映射单元相连，用以根据所述循环延时矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

作为本发明的再一种优选方案，所述发送装置包括相互连接的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体和基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体。

作为本发明的再一种优选方案，所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体包括循环延时信道化矢量分配单元，基于谱分多址接入信道的自适应调制单元；所述循环延时信道化矢量分配单元用以分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；所述基于谱分多址接入信道的自适应调制单元用以针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元。

作为本发明的再一种优选方案，所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体包括依次连接的缓存单元，编码和速率匹配单元，正交幅度调制单元，基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与循环延时信道化矢量分配单元及单根发射天线连接，用以根据循环延时信道化矢量分配单元输出的循环延时信道化矢量进行单天线循环延时处理。

作为本发明的再一种优选方案，所述发送装置包括M个对应于不同用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体，所述M个物理层实体的输出信号经加法器与单天线相连。

一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，包括以下步骤：

步骤一，串/并处理模块将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；

步骤二，循环延时调制模块中的第一前向差错控制编码单元将信息比特流进行编码获得编码比特流；循环延时调制模块中的循环延时调制矢量映射单元将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量；

步骤三，单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的第二前向差错控制编码单元将所述另一路信息比特流进行编码获得编码比特流；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的正交幅度调制单元将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

另一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，包括以下步骤：

步骤A，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的循环延时信道化矢量分配单元分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；

步骤B，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的基于谱分多址接入信道的自适应调制单元针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元；

步骤C，所述谱分多址接入物理层实体中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时信道化矢量对所述正交幅度调制单元输出的信号进行单天线循环延时处理。

本发明的有益效果在于：本发明在单天线装置上实现了循环延时矢量对正交频分复用信号循环自相关函数的调控，降低了发送装置对射频天线模块的数量要求，减少了硬件开发成本，可分别应用于谱域信道复用传输和谱分多址接入系统。

附图说明

图1为基于单天线正交频分复用的谱域通信信号生成装置框图；

图2为Δ₂＝4的循环自相关函数示意图(Δ₂＝4)；

图3为Δ₂＝10的循环自相关函数示意图(Δ₂＝10)；

图4为基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统的单天线发送装置的系统框图；

图5为基于循环延时信道化矢量的谱分多址上行单天线接入系统示意图；

图6为基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入系统中终端用户m的单天线发射装置的系统框图；

图7为基于循环延时信道化矢量的谱分多址下行单天线接入系统示意图；

图8为基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入系统中基站单天线发射装置的系统框图。

主要符号说明：

1、基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；

2、功率分配单元；

3、基于循环延时矢量的循环移位处理单元；

4、加法器；

5、循环延时调制(CDM)模块；

6、单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；

7、无线信道；

8、终端用户m单天线发射装置的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体；

9、终端用户m单天线发射装置的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体；

10、终端用户m的单天线发射装置；

11、基站单天线发射装置的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体；

12、单天线基站发射装置；

13、基站单天线发射装置的用户1的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体；

14、基站单天线发射装置的用户m的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体；

15、基站单天线发射装置的用户M的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体。

具体实施方式

本发明公开了一种基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送装置及方法。本发明针对一个正交频分复用信号，根据相应的循环延时矢量对其采取不同的循环延时操作，由此产生多个循环延时分集正交频分复用信号并相互累加，最后馈入单根天线发射。本发明公开的谱域通信信号发送装置，其所产生的信号的循环自相关函数和多天线CDD-OFDM相类似，所述单天线发送信号的循环自相关函数特性由所述的循环延时矢量调控。本发明在单天线装置上实现了循环延时矢量对正交频分复用信号循环自相关函数的调控，降低了发送装置对射频天线模块的数量要求，减少了硬件开发成本。该发射装置可分别应用于谱域信道复用传输和谱分多址接入系统。在单用户谱域信道复用传输应用中，循环延时矢量的大小由循环延时调制模块的循环延时矢量映射单元控制，以单天线发送的形式达到基于循环延时调制的谱域信道复用传输目的。在多用户谱分多址接入应用中，循环延时矢量的大小由循环延时信道化矢量分配单元控制，以单天线发送的形式达到基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入目的。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例公开了一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其中，所述谱域信号发送装置内嵌有一基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元包括一个逆傅立叶变换单元，N_T个并联连接的功率分配单元，循环移位处理单元，加法器，循环前缀单元；所述逆傅立叶变换单元用以将输入的频域信号转换为时域信号；所述N_T个并联连接的功率分配单元用以对所述时域信号进行功率分配；所述循环移位处理单元包括N_T个平行的循环移位单元，N_T个循环移位单元按照一一对应的原则对所述N_T个功率分配单元的输出信号进行移位处理，获得N_T个移位信号；所述加法器用以将所述N_T个移位信号进行累加获得一个和信号；所述循环前缀单元，用以在所述和信号前附上循环前缀，然后将输出的带有循环前缀的信号馈入单根发射天线发送。

所述发送装置包括串/并处理模块，循环延时调制模块，单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；所述串/并处理模块用以将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；所述循环延时调制模块，用以将所述一路信息比特流映射为循环延时调制矢量；所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块，用以将所述另一路信息比特流转换成正交幅度调制符号，再根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行单天线CDD-OFDM调制处理。

所述循环延时调制模块包括第一前向差错控制编码单元，循环延时调制矢量映射单元；所述第一前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；所述循环延时调制矢量映射单元与第一前向差错控制编码单元相连，用以将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量。

所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块包括第二前向差错控制编码单元，正交幅度调制单元，基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述第二前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；所述正交幅度调制单元与第二前向差错控制编码单相连，用以将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与正交幅度调制单元和循环延时调制矢量映射单元相连，用以根据所述循环延时矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

所述发送装置包括相互连接的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体和基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体包括循环延时信道化矢量分配单元，基于谱分多址接入信道的自适应调制单元；所述循环延时信道化矢量分配单元用以分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；所述基于谱分多址接入信道的自适应调制单元用以针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体包括依次连接的缓存单元，编码和速率匹配单元，正交幅度调制单元，基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与循环延时信道化矢量分配单元及单根发射天线连接，用以根据循环延时信道化矢量分配单元输出的循环延时信道化矢量进行单天线循环延时处理。

所述发送装置包括M个对应于不同用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体，所述M个物理层实体的输出信号经加法器与单天线相连。

一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，包括以下步骤：

步骤一，串/并处理模块将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；

步骤二，循环延时调制模块中的第一前向差错控制编码单元将信息比特流进行编码获得编码比特流；循环延时调制模块中的循环延时调制矢量映射单元将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量；

步骤三，单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的第二前向差错控制编码单元将所述另一路信息比特流进行编码获得编码比特流；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的正交幅度调制单元将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

另一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，包括以下步骤：

步骤A，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的循环延时信道化矢量分配单元分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；

步骤B，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的基于谱分多址接入信道的自适应调制单元针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元；

步骤C，所述谱分多址接入物理层实体中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时信道化矢量对所述正交幅度调制单元输出的信号进行单天线循环延时处理。

本发明在单天线装置上实现了循环延时矢量对正交频分复用信号循环自相关函数的调控，降低了发送装置对射频天线模块的数量要求，减少了硬件开发成本，可分别应用于谱域信道复用传输和谱分多址接入系统。

实施例二

本实施例提供一种基于单天线的正交频分复用信号的发生装置，其中正交频分复用信号的循环自相关函数相互线性独立。循环自相关函数相互线性独立的正交频分复用信号可应用于基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统和基于循环延时矢量的谱分多址接入系统。所述用于生成循环自相关函数相互线性独立的正交频分复用信号的单天线发生装置，其核心包括一个基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元。

如图1所示，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元依次包括一个逆傅立叶变换单元、N_T个并联连接的功率分配单元、一个基于循环延时矢量的循环移位处理单元、一个加法器和一个循环前缀单元。

以第l个正交频分复用(OFDM)符号的发送过程为例说明信号的产生过程。所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元包括N_T个并联连接的循环移位单元。所述逆傅立叶变换单元的输入是N个正交幅度调制(QAM)符号{c_l，k}_k＝0 ^N-1。所述逆傅立叶变换单元通过N点快速逆傅立叶变换(Inverse Fast FourierTransform，IFFT)处理，将所述的N个正交幅度调制(QAM)符号{c_l，k}_k＝0 ^N-1转换为时域信号

(k＝0，…，N-1)并输出。所述逆傅立叶变换单元输出的时域信号

(k＝0，…，N-1)平行输入到N_T个并联连接的功率分配单元，N_T个功率分配单元的功率归一化因子分别为

同时满足 ${\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_T}{a}_i^2=1.$ 由此，NT个并联连接的功率分配单元的输出分别为

(n_T＝1，…，N_T)。所述N_T个功率分配单元的输出平行输入到所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元。具体地，第n_T个功率分配单元的输出输入到所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元内的第n_T个所述循环移位单元。所述第n_T个循环移位单元对其输入信号

根据循环延时矢量

的第n_T分量

进行循环移位处理。所述第n_T个循环移位单元的输出为

$s_{l,n_T}\left(k\right)=a_{n_T}{\tilde{s}}_l\left[(k-{\mathrm{\Δ}}_{n_T})\mathrm{mod}N\right],n_T=1,\·\·\·,N_T,---\left(1\right)$

所述循环延时矢量

满足 $0={\mathrm{\&Delta;}}_1<{\mathrm{\&Delta;}}_2<\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;<{\mathrm{\&Delta;}}_{N_T},$ 其具体值按照所产生信号的循环自相关函数的要求设置。所述N_T个循环移位单元的输出作为所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元的输出，输入到所述加法器相互累加输出一个和信号

所述和信号输入到所述循环前缀单元。所述循环前缀单元在输入信号的前面附上一段长度为N_G的循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，CP与输入信号的最后N_G个样本相同。最后，所述循环前缀单元输出的信号馈入单根发射天线发送。由此，单根天线发送的信号可以表示为

$s\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{l=-\&infin;}{\overset{+\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}g(n-\mathrm{lM})\underset{n_t=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{n_T}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{l,k}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}k{\mathrm{\&Delta;}}_{n_t}}{e}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}k(n-\mathrm{lM})}---\left(2\right)$

这里M＝N+N_G和g(n)＝rect_[0，M-1](n)。其中，

${\mathrm{rect}}_{[T_1,T_2]}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& n=T_1,T_1+1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,T_2\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right..---\left(3\right)$

下面以子载波个数为32(N＝32，N_G＝8)的正交频分复用信号为例，说明根据不同的循环延时矢量生成循环自相关函数相互线性独立的正交频分复用信号。这里以N_T＝2为例，当Δ₂＝4时本实施例所生成的信号的循环自相关函数如图2所示；当Δ₂＝10时本实施例所生成的信号的循环自相关函数如图3所示。图2、3所示的循环自相关函数在延时参数维上相互线性独立。

实施例三

本实例提供一种基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统的单天线发送装置，如图4所示。所述发射装置中嵌入有循环延时调制模块、单天线循环延时分集正交频分复用发射模块、及串/并处理模块；串/并处理模块分别与循环延时调制模块和单天线循环延时分集正交频分复用发射模块相连，循环延时调制模块还与单天线循环延时分集正交频分复用发射模块相连。

循环延时调制模块用以将信息比特流映射为循环延时调制矢量；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块用以将信息比特流转换成正交幅度调制符号，然后根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理，从而在单天线CDD-OFDM调制信道上建立谱域信道，并实现其的复用；串/并处理模块用以将输入信息比特流分为两个独立的信息比特流，其中一个信息比特流输入所述循环延时调制模块，另一个信息比特流输入所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块。

所述循环延时调制模块包括第一前向差错控制编码单元及映射单元，第一前向差错控制编码单元与映射单元相连。第一前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；循环延时调制矢量映射单元用以将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量。

所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块包括第二前向差错控制编码单元、正交幅度调制单元、及基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元，第二前向差错控制编码单元与正交幅度调制单元相连，正交幅度调制单元同处理单元相连。第二前向差错控制编码单元用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；正交幅度调制单元用以将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；处理单元用以根据所述已调循环延时矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元有两个输入，分别为正交幅度调制单元输出的正交幅度调制符号和循环延时调制矢量映射单元输出的已调循环延时矢量。

如图1所示，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元依次包括一个逆傅立叶变换单元、N_T个并联连接的功率分配单元、一个基于循环延时矢量的循环移位处理单元、一个加法器和一个循环前缀单元。

以第l个正交频分复用(OFDM)符号的发送过程为例说明信号的产生过程。所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元包括N_T个并联连接的循环移位单元。所述逆傅立叶变换单元的输入是N个正交幅度调制(QAM)符号{c_l，k}_k＝0 ^N-1。所述逆傅立叶变换单元通过N点快速逆傅立叶变换(Inverse Fast FourierTransform，IFFT)处理，将所述的N个正交幅度调制(QAM)符号{c_l，k}_k＝0 ^N-1转换为时域信号

(k＝0，…，N-1)并输出。所述逆傅立叶变换单元输出的时域信号

(k＝0，…，N-1)平行输入到N_T个并联连接的功率分配单元，N_T个功率分配单元的功率归一化因子分别为同时满足 ${\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{N_T}{a}_i^2=1.$ 由此，N_T个并联连接的功率分配单元的输出分别为

(n_T＝1，…，N_T)。所述N_T个功率分配单元的输出平行输入到所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元。具体地，第n_T个功率分配单元的输出

输入到所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元内的第n_T个所述循环移位单元。所述第n_T个循环移位单元对其输入信号

根据循环延时矢量

的第n_T分量

进行循环移位处理。所述第n_T个循环移位单元的输出为

$s_{l,n_T}\left(k\right)=a_{n_T}{\tilde{s}}_l\left[(k-{\mathrm{\&Delta;}}_{n_T})\mathrm{mod}N\right],n_T=1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,N_T,---\left(4\right)$

所述循环延时矢量

满足 $0={\mathrm{\&Delta;}}_1<{\mathrm{\&Delta;}}_2<\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;<{\mathrm{\&Delta;}}_{N_T},$ 其具体值按照所产生信号的循环自相关函数的要求设置。所述N_T个循环移位单元的输出作为所述基于循环延时矢量的循环移位处理单元的输出，输入到所述加法器相互累加输出一个和信号

所述和信号输入到所述循环前缀单元。所述循环前缀单元在输入信号的前面附上一段长度为N_G的循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，CP与输入信号的最后N_G个样本相同。最后，所述循环前缀单元输出的信号馈入单根发射天线发送。由此，单根天线发送的信号可以表示为

$s\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{l=-\&infin;}{\overset{+\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}g(n-\mathrm{lM})\underset{n_t=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{n_T}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{l,k}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}k{\mathrm{\&Delta;}}_{n_t}}{e}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}k(n-\mathrm{lM})}---\left(5\right)$

这里M＝N+N_G和g(n)＝rect_[0，M-1](n)。其中，

${\mathrm{rect}}_{[T_1,T_2]}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& n=T_1,T_1+1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,T_2\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right..---\left(6\right)$

下面以子载波个数为32(N＝32)的正交频分复用信号为例，说明基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统的单天线发送装置。其中，N_T＝2，N＝32，N_G＝8。当N_T＝2时，只有一个独立的循环延时变量Δ₂。在一个单元观测长度之内，循环延时调制过程中编码信息映射为循环延时矢量的过程可按表1进行，表1表示编码信息和循环延时值的映射关系。图2和图3分别描述当发送编码比特为00100和01010时，基于循环延时调制的谱域信道复用传输系统的单天线发送装置所产生信号的循环自相关函数图。

表1

编码比特	Δ2
		00000	0
00001	1
		00010	2
00011	3
		00100	4
00101	5
		00110	6
00111	7
		01000	8
01001	9
		01010	10
01011	11
		01100	12
01101	13
		01110	14
01111	15
		10000	16
10001	17
		10010	18
10011	19
		10100	20

10101	21
		10110	22
10111	23
		11000	24
11001	25
		11010	26
11011	27
		11100	28
11101	29
		11110	30
11111	31

实施例四

本实施提供一种基于循环延时信道化矢量的谱分多址上行接入系统的单天线发送装置，如图5所示，基于循环延时信道化矢量的谱分多址上行接入系统由M个用户终端发送装置和一个基站接收装置组成。

如图6所示，用户m的基于循环延时信道化矢量的谱分多址上行接入系统的单天线发送装置由终端用户m的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体8和终端用户m的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体9组成。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址上行接入系统的单天线发送装置包括基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体8和基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体9。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体8包括循环延时信道化矢量分配单元、基于谱分多址接入信道的自适应调制单元。所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体9包括依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元、基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元与所述基于谱分多址接入信道的自适应调制单元连接，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与循环延时信道化矢量分配单元及单根发射天线连接。

循环延时信道化矢量分配单元用以分配谱域多址接入信道，其输出一个循环延时信道化矢量，然后将循环延时信道化矢量输入到基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；基于谱分多址接入信道的自适应调制单元用以针对所分配的谱域接入信道状况信息决定相应的编码调制方案提高传输性能，其输出具体包括发送数据长度、编码速率和调制阶数，并分别控制相应谱分多址接入物理层实体中的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元；信息比特流经过缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元，输出数字调制符号至所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；各用户的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据循环延时信道化矢量分配单元输出的对应于该用户的循环延时信道化矢量进行单天线循环延时处理。

实施例五

本实施例提供一种基于循环延时信道化矢量的谱分多址下行接入系统的单天线发送装置，如图7所示，基于循环延时信道化矢量的谱分多址下行接入系统包括一个基站发送装置和M个用户终端的接收装置。

如图8所示，基于循环延时信道化矢量的谱分多址下行接入系统的单天线发送装置由基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体和分别对应于M个用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体组成，最后，将M个用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体输出的信号并行累加后馈入单根发射天线发送。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址下行接入系统的单天线发送装置包括基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体11，M个对应于不同用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体13、14、15。

所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体11包括循环延时信道化矢量分配单元、基于谱分多址接入信道的自适应调制单元。所述用户m的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体包括依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元、基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元与所述基于谱分多址接入信道的自适应调制单元连接，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与循环延时信道化矢量分配单元及一个加法器连接，加法器再和单根发射天线连接。

循环延时信道化矢量分配单元用以分配谱域多址接入信道，其输出M个循环延时信道化矢量，然后将M个循环延时信道化矢量分别输入到相对应用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；基于谱分多址接入信道的自适应调制单元用以针对所分配的谱域接入信道状况信息决定相应的编码调制方案提高传输性能，其输出具体包括发送数据长度、编码速率和调制阶数，并分别控制相应谱分多址接入物理层实体中的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元；信息比特流经过缓存单元、编码和速率匹配单元、正交幅度调制单元，输出数字调制符号至所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元。各用户的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据循环延时信道化矢量分配单元输出的对应于该用户的循环延时信道化矢量进行单天线循环延时处理，具体处理方式和实施例三一致。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (10)

1.一种基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于：所述谱域信号发送装置内嵌有一基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元，所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元包括：

一个逆傅立叶变换单元，用以将输入的频域信号转换为时域信号；

N_T个并联连接的功率分配单元，用以对所述时域信号进行功率分配；

循环移位处理单元，包括N_T个平行的循环移位单元，N_T个循环移位单元按照一一对应的原则对所述N_T个并联连接的功率分配单元的输出信号进行移位处理，获得N_T个移位信号；

加法器，用以将所述N_T个移位信号进行累加获得一个和信号；

循环前缀单元，用以在所述和信号前附上循环前缀，然后将输出的带有循环前缀的信号馈入单根发射天线发送。

2.根据权利要求1所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于，所述发送装置包括：

串/并处理模块，用以将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；

循环延时调制模块，用以将所述一路信息比特流映射为循环延时调制矢量；

单天线循环延时分集正交频分复用发射模块，用以将所述另一路信息比特流转换成正交幅度调制符号，再根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行单天线CDD-OFDM调制处理。

3.根据权利要求2所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于，所述循环延时调制模块包括：

第一前向差错控制编码单元，用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；

循环延时调制矢量映射单元，与第一前向差错控制编码单元相连，用以将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量。

4.根据权利要求3所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于，所述单天线循环延时分集正交频分复用发射模块包括：

第二前向差错控制编码单元，用以将信息比特流进行编码获得编码比特流；

正交幅度调制单元，与第二前向差错控制编码单相连，用以将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；

基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元，与正交幅度调制单元和循环延时调制矢量映射单元相连，用以根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

5.根据权利要求1所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于，所述发送装置包括相互连接的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体和基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体。

6.根据权利要求5所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于，所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体包括：

循环延时信道化矢量分配单元，用以分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；

基于谱分多址接入信道的自适应调制单元，用以针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元。

7.根据权利要求6所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于：所述基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体包括依次连接的缓存单元，编码和速率匹配单元，正交幅度调制单元，基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元；所述基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元与循环延时信道化矢量分配单元及单根发射天线连接，用以根据循环延时信道化矢量分配单元输出的循环延时信道化矢量进行单天线循环延时处理。

8.根据权利要求7所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置，其特征在于：所述发送装置包括M个对应于不同用户的基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入物理层实体，所述M个物理层实体的输出信号经加法器与单天线相连。

9.根据权利要求4所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，串/并处理模块将输入信息比特流分为两路独立的信息比特流，一路信息比特流输入至一循环延时调制模块，另一路信息比特流输入至一单天线循环延时分集正交频分复用发射模块；

步骤二，循环延时调制模块中的第一前向差错控制编码单元将信息比特流进行编码获得编码比特流；循环延时调制模块中的循环延时调制矢量映射单元将所述第一前向差错控制编码单元输出的编码比特流映射为循环延时调制矢量；

步骤三，单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的第二前向差错控制编码单元将所述另一路信息比特流进行编码获得编码比特流；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的正交幅度调制单元将第二前向差错控制编码单元输出的编码比特流转变为正交幅度调制符号；单天线循环延时分集正交频分复用发射模块中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时调制矢量对正交幅度调制符号进行相应的单天线CDD-OFDM调制处理。

10.根据权利要求7所述的基于单天线正交频分复用的谱域信号发送装置的信号发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的循环延时信道化矢量分配单元分配谱域多址接入信道，输出循环延时信道化矢量；

步骤B，基于循环延时信道化矢量的谱分多址接入调度实体中的基于谱分多址接入信道的自适应调制单元针对所分配的谱域多址接入信道状况信息决定相应的编码调制方案，并分别控制所述谱分多址接入物理层实体中依次连接的缓存单元、编码和速率匹配单元与正交幅度调制单元；

步骤C，所述谱分多址接入物理层实体中的基于单天线正交频分复用的谱域通信信号发送处理单元根据所述循环延时信道化矢量对所述正交幅度调制单元输出的信号进行单天线循环延时处理。

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