CN102427375A

CN102427375A - 基于互补码的跳码多址接入方法

Info

Publication number: CN102427375A
Application number: CN2011104482601A
Authority: CN
Inventors: 陈晓华; 于启月; 孟维晓
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-04-25

Abstract

基于互补码的跳码多址接入方法，属于通信领域，具体涉及一种基于互补码的跳码多址接入方法，为了解决目前的跳码多址系统在用户容量方面受到限制，而一维码解决了用户容量问题，但是只能用户间同步，并且在多路径通道下沒有正交性，因此发展性受到极大的限制的问题。具体方法为：每个用户根据扩频码进行跳码扩频，然后进行载波调制，将调制信号合并，获得的1路信号通过天线输出至信道；将接收到的信号进行载波解调，然后进行解扩，对解扩后的数据信号进行合并，获得的1路信号输入判决器进行判决，获得恢复数据。用于多用户的通信领域。

Description

基于互补码的跳码多址接入方法

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种基于互补码的跳码多址接入方法。

背景技术

在信息爆炸的时代，手机成为我们生活中不可或缺的一部分，带给我们很大的便利，这都要归功于移动通信技术的发展，从第一代移动通信主要是采用频分多址接入系统(frequency division multiple access)，第二代移动通信技术主要是采用时分多址接入系统(time division multiple access)，直到目前的第三代移动通信技术则是采用码分多址接入系统(code division multiple access，CDMA)。

码分多址接入系统主要是建立于扩频技术(spreading spectrum)上，是目前在3G最被重用的技术之一，而码分多址的基本原理，是在相同的频率中，每位使用者使用各自的扩频码来传输信息，接收端也使用相应的扩频码来解扩，因此一个扩频码只用来服务一个用户。但是随着科技的进步，移动通信的用户数量也与日俱增，有限的扩频码俨然成为重要的资源，因此Dan Keun Sung提出了跳码多址接入(orthogonal code hoppingmultiplexing)构架，探讨在用户间同步沒有多路径干扰环境下，分析在各种通道使用率下，用户间发生碰撞的情形，以及误码率的分析。在使用下行的跳码多址接入构架下，通常同一个使用者在发送端所使用的扩频码会一直更换，在接收端也会使用对应的跳码模式来解扩展，让一个用户不再独占一个扩展码，可以让更多的用户一起分享使用，来达到可以更多用户容量的目的。

然而在目前的跳码多址系统中用来当作扩频码的是Walsh code，它的正交性并不是非常完美的，它的自相关函数在没有位移时有一个很大的峰值，但是在有相对位移时它的自相关函数则会有相对于自相关峰值较小的值产生，而在互相关函数方面，也会产生相对于自相关峰值较小的值。这些较小的值会在跳码多址系统上的接收端的判断器相加起来，因此产生干扰而使系统产生误码。因此，我们想要追求一个正交性非常完美的扩频码来解決该问题，减少干扰，降低系统的误码率，以增加系统的性能。

目前的跳码多址系统的发展，是改良一维码的码分多址系统，使之可以提供更多的用户容量，但是一维码仅在用户间同步且沒有多路径通道的理想环境下有正交性，因此发展性受到极大的限制。

发明内容

本发明是为了解决目前的跳码多址系统在用户容量方面受到限制，而一维码解决了用户容量问题，但是只能用户间同步，并且在多路径通道下沒有正交性，因此发展性受到极大的限制的问题，提出的一种基于互补码的跳码多址接入方法。

本发明的基于互补码的跳码多址接入方法，

发射端信号处理过程为：

步骤2a、每个用户分别根据扩频码对信号进行跳码扩频：

用户1 b₁(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{a 1}^{(1)} C_{b 1}^{(1)} C_{c 1}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & C_{a 2}^{(1)} C_{b 2}^{(1)} C_{c 2}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{aM}^{(1)} C_{bM}^{(1)} C_{cM}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix}

用户2 b₂(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{r 1}^{(2)} C_{s 1}^{(2)} C_{t 1}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & C_{r 2}^{(2)} C_{s 2}^{(2)} C_{t 2}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{rM}^{(2)} C_{sM}^{(2)} C_{tM}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix}

用户K b_k(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{α 1}^{(k)} C_{β 1}^{(k)} C_{γ 1}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & C_{α 2}^{(k)} C_{β 2}^{(k)} C_{γ 2}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{αM}^{(k)} C_{βM}^{(k)} C_{γM}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix};;

步骤2b、将步骤2a获得的扩频后的信号进行载波调制，获得M路调制信号：载波调制频率分别为f₁ f₂…f_M；

步骤2c、将步骤2b获得的M路调制信号合并，获得1路信号，通过天线输出至信道；

其中，

表示第i个正交互补码的第j个子码提供给用户k使用，i不超过所使用的正交互补码总数量M，b_i(t)表示用户i的数据；

接收端信号处理过程为：

步骤3a、将接收到的信号进行载波解调：载波解调的频率分别为f₁ f₂…f_M，分别获得解调后的数据信号A₁ A₂…A_M；

步骤3b、将步骤3a获得的数据信号A₁ A₂…A_M输入相关器中，分别在

下进行解扩，得到解扩后的数据信号B₁ B₂…B_M；

步骤3c、将步骤3b获得的数据信号B₁ B₂…B_M合并，获得1路信号B_sum，将B_sum输入判决器中进行判决，获得用户k的恢复数据。

本发明利用正交互补码在用户间非同步，并且有多路通道中仍然可以拥有完美的正交性质的优点，解决了目前跳码多址系统在容量方面收到限制的问题，还避免了一维码的缺点，具有很大的实用性。

附图说明

图1为单用户的工作原理示意图；图2为多用户的发送端工作原理示意图；图3为多用户的接收端工作原理示意图；图4为相关器工作原理示意图；图5为多用户的发送端信号处理过程流程图；图6为多用户的接收端信号处理过程流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，单用户时的基于互补码的跳码多址接入方法的具体过程为：

步骤一、将需要发送的数据按照发送端的跳码图案发生器产生的图案进行扩频，然后将扩频后的数据进行载波调制；

步骤二、将步骤一获得的数据信号送入信道传送；

步骤三、将步骤二传送的数据信号进行载波解调，然后按照接收端的跳码图案发生器产生的图案，对数据信号进行解扩；

步骤四、将步骤三获得的数据信号进行判决，获得接收的数据。

本实施方式中，在正交码跳码多址当中，每一个用户根据自己独立的使用者编号，经过事先约定好的跳码模式生产器，将決定出一串特有的跳码模式(hopping pattern)表示如式(1)和式(2)所示。因此对于用户k的跳码图案为

k = {\cdot \cdot \cdot C_{r}^{(k)} C_{s}^{(k)} C_{t}^{(k)} \cdot \cdot \cdot}, 1 \leq r, s, t \leq M, 1 \leq k \leq K, - - - (1)

其中

C_{r}^{(k)} = [\begin{matrix} C_{r 1}^{(k)} \\ C_{r 2}^{(k)} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ C_{rM}^{(k)} \end{matrix}],

C_{s}^{(k)} = [\begin{matrix} C_{s 1}^{(k)} \\ C_{s 2}^{(k)} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ C_{sM}^{(k)} \end{matrix}],

C_{t}^{(k)} = [\begin{matrix} C_{t 1}^{(k)} \\ C_{t 2}^{(k)} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ C_{tM}^{(k)} \end{matrix}] - - - (2)

在使用正交互补码跳码多址的系统中一个用户不再局限于使用一个正交互补码，取而代之的是使用跳码模式所选用的互补码来扩频数据，数据传输时用户就依照跳码模式来使用正交互补码，不需要再沟通何时跳码，由于正交互补码是由众多的子码所构成的码组，我们可以表示成(2)式，每个子码将应用在不同的频率上，

表示第i个正交互补码的第j个子码提供给用户k使用，i不超过所使用的正交互补码总数量M。

在此系统架构中，用户的传输数据以事先约定好的跳码模式所选用的正交互补码来将数据扩频，数据经过扩频之后再进行调变，并将此时的信号传送到通道中。而在接收端方面，将通道中的信号接收下来之后，先经过解调变过程，再将数据使用对应的跳码模式所选用的正交互补码来进行解扩频，最后经过判别即可得到用户的接收数据。

首先，从发送端的架构说起，根据之前我们所提到的正交互补码的概念，假设此跳码多址系统中所用的正交互补码一共有M个正交互补码，我们将使用跳码程序生产器来随机決定这M个正交互补码的使用順序。因为每一个正交互补码均由M个子码所组成的，所以每一个用户的数据必须分别对各自的M个子码作扩频。而为了避免同一个用户所用的同一个正交互补码中的M个子码相互干扰，所以我们将使用M个频道来传送信号，其频率分别为f₁，f₂，...，f_M。当然在此为了以分频的方式来传送M个序列的数据，再将M个序列数据分别调变至我们所要求的频道中即可。为了配合正交互补码的性能，在此系统架构中的其他用户也必須用此相同的M个频道来传送。

具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，多用户时的基于互补码的跳码多址接入方法的发射端信号处理方法为：

步骤2a、每个用户分别根据扩频码对信号进行跳码扩频：

用户1 b₁(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{a 1}^{(1)} C_{b 1}^{(1)} C_{c 1}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & C_{a 2}^{(1)} C_{b 2}^{(1)} C_{c 2}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{aM}^{(1)} C_{bM}^{(1)} C_{cM}^{(1)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix}

用户2 b₂(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{r 1}^{(2)} C_{s 1}^{(2)} C_{t 1}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & C_{r 2}^{(2)} C_{s 2}^{(2)} C_{t 2}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{rM}^{(2)} C_{sM}^{(2)} C_{tM}^{(2)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix}

用户k b_k(t)的扩频码为：

\begin{matrix} C_{α 1}^{(k)} C_{β 1}^{(k)} C_{γ 1}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & C_{α 2}^{(k)} C_{β 2}^{(k)} C_{γ 2}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & C_{αM}^{(k)} C_{βM}^{(k)} C_{γM}^{(k)} & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \end{matrix};;

其中，

表示第i个正交互补码的第j个子码提供给用户k使用，i不超过所使用的正交互补码总数量M，b_i(t)表示用户i的数据。

本实施方式中，用户间使用各自独立的跳码模式，在用户1使用

用户2使用

用户K使用采用频分方式来传送数据，因此当数据发射至通道时的噪声应该为M个频道下的总噪声。

具体实施方式三、结合图3说明本实施方式，多用户时的基于互补码的跳码多址接入方法的接收端信号处理方法为：

下进行解扩，得到解扩后的数据信号B₁ B₂…B_M；

本实施方式中，首先，在接收到的信号依各个调变频率(f₁，f₂，...，f_M)下来进行解调变动作。而接收到的信号经过解调变之后，频率为f₁的输出的信号为第一个用户的数据比特(data bits)的经

扩频后的信号，第二个用户的数据比特经扩频后的信号，至第K个用户的数据比特经过

扩频后的信号的总合成，

表示第k个用户使用第i个正交互补码的第j个子码，i不超过所使用的正交互补码总数量M。同理，我们可以知道频率为f₂的输出的信号为第一个用户的数据比特(data bits)经

扩频后的信号，第二个用户的第一笔数据比特经

扩频后的信号，至第k个用户的第二笔数据比特经

扩频后的信号的总合成。依此類推，频率为f_M的输出的信号为第一个用户的数据比特(data bits)经

扩频后的信号，第二个用户的数据比特经

扩频后的信号，至第k个用户的数据比特经

扩频后的信号的总合成。接着我们就把上述得到的信号全部加起来。因为正交互补码互相关函数的互补关系，使得我们所关心的第一个用户的数据在经过相关器之后会有值，其他的用户经过相关器相加后将会自然消去，而不会形成干扰。

本实施方式中，如图4所示，将相关器齐头对准我们所关心的的用户数据比特，使经过解调变后的信号经过相关函数的运作之后作判别，即可得到我们所要的数据。