CN110048813B - 一种无线通信帧结构信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线通信帧结构信号处理方法，该帧结构为上行帧，由导频码元序列、同步码元序列和数据码元序列组成；输入数据首先经过信道编码，得到编码序列，将编码序列进行交织，得到交织之后的编码序列，将交织序列进行打孔得到打孔之后的序列，将打孔之后的序列与扰码序列进行异或，得到加扰序列，将加扰序列映射为数据码元序列，按照上述帧结构将数据码元序列、导频码元序列和同步码元序列进行组合形成上行帧，对上行帧的码元序列进行码元上采样得到待发送的上行信号。本发明设计的交织法能够实现更好的随机程度和均匀程度，在交织之后简单去掉开头或末尾一组码元，缩短数据帧长度，提高信道资源利用效率。

Description

一种无线通信帧结构信号处理方法
技术领域
本发明属于无线通信领域，涉及一种无线通信帧结构信号处理方法，具体涉及一种多终端发射和基站多天线接收的无线通信的上行通信的帧结构及其信号处理方法及在发射机中打孔和块交织的方法。
背景技术
多终端发射和基站多天线接收是一种典型的MIMO通信系统，这里MIMO指多输入多输出天线系统。对于这种通信系统，一个关键是随机接入，随机接入指终端随机地向基站发送上行数据包。为了在随机接入的过程中，充分利用MIMO系统的空间分辨能力，成功接收同时发送的多个终端的上行信号，需要特殊的帧结构设计。其中一个难点是：MIMO对信道状态信息的精度要求很高，而信道状态在接收过程中是不断变化的，如何设计导频以及在帧结构上保障通过导频获取的信道状态信息的有效性是一个难点。再者，如何从多个终端的导频信号中提取终端的信道状态信息，也是一个难点。此外，在MIMO系统中终端和基站的通信过程需要频率同步、信道估计和时间同步，这些需要通过导频信号和同步信号实现，因此导频信号和同步信号的设计也是一个难点。
还有就是目前的无线通信系统中发射机中的交织方案通用性的问题，目前的交织方法面临一个问题就是一种交织方法针对特定的数据长度的随机程度均匀程度很好，数据长度变了之后随机程度和均匀程度及就会变差。交织器基本可以分为两类，一类是随机交织，而另一类则是确定性交织。随机交织是指交织方式是随机产生的，从理论上讲随机交织的性能是最优的，但是由于需要将全部交织器信息传送到解码器，才能实现正确译码，因而占用了系统带宽，降低了编码及传输效率，不太适宜实际应用。确定性交织是指交织方式是确定性的，收发双方均可预先知晓交织方案，无需要收发双方交互交织方式信息，因而具有较高的编码及转输效率，适合在无线通信系统中使用。
最简单的确定性交织方案是块交织，即通常所说的简单的行写列读方式，虽然实现起来简单，但是随机程度均匀程度不足，解码效果很差。通常的打孔方法是根据数据长度来计算打孔间隔，并且打孔间隔固定或者趋于均匀设置，每种不同的数据长度对应不同的打孔间隔，因此通常的打孔方法实现起来比较复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种无线通信系统中帧结构及其信号处理方法和打孔交织方法，保障通过导频获取的信道状态信息的有效性，充分利用信道资源，减少发送导频和同步信号的开销，同时保证交织方法良好的随机程度和均匀程度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种无线通信系统中帧结构，其特征在于：该帧结构为上行帧，由导频码元序列、同步码元序列和数据码元序列组成，所述数据码元序列长度为L2，在数据码元序列前面插入长度为L1的同步码元序列和长度为LP的导频码元序列。
一种无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于，该方法主要包括以下步骤：
步骤一、上行待发送信号的生成：输入数据首先经过信道编码，得到编码序列；
步骤二、将编码序列进行交织，得到交织序列；
步骤三、保留交织序列的前N个比特或者保留交织序列的后N个比特，去除交织序列的其他比特，得到打孔之后的交织序列。
步骤四、将打孔之后的交织序列与扰码序列进行异或，得到加扰序列；
步骤五、将加扰序列映射为数据码元序列；
步骤六、按照上述帧结构将数据码元序列、导频码元序列和同步码元序列进行组合形成上行帧；所述数据码元序列长度为L2，在数据码元序列前面插入长度为L1的同步码元序列和长度为LP的导频码元序列。
步骤七、对上行帧的码元序列进行码元上采样得到待发送的上行信号；
步骤八、选择上行信号的发送时间和中心频率，并进行发射。
作为优选，步骤二中，交织方法分为两步，第一步是将编码序列中的比特，按照自然的行序，逐行存入一个X列的矩阵，因为编码序列长度不一定能被X整除，所以矩阵的最后一行可能不能填满；第二步是按照给定的列序，逐列取出矩阵中的比特，形成交织序列。
作为优选，第二步中，给定的列序是按照如下方法确定：
将X分解为多个数的乘积，设有D个数，记为n1,n2,...,nD。列的序号记为e，取值为0到X-1，其中0是第1列，X-1是最后1列。将e表示为一个长度为D的矢量(e1,e2,...eD)，其中e1＝floor(e/(n2n3...nD)),ei＝floor[(e-e1n2n3...nD-...-ei-1ni...nD)/(ni+1...nD)],eD＝e-e1n2n3...nD-...-eD-1nD。将矢量倒序得到(eD,..,e2,e1)，其中floor是向下取整运算。
计算得到新的序号E(e)＝eDnD-1...n1+...+eini-1...n1+…+e1，所述给定的列序为E(0),E(1),…,E(X-1)。
作为优选，步骤二中，所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：交织方法第二步中，将X分解为多个质数的乘积。
作为优选，n1,n2,...,nD从大到小排列，或者从小到大排列。
作为优选，X＝24，n1,n2,...,nD依次为3,2,2,2，给定的列序为0,12,6,18,3,15,9,21,1,13,7,19,4,16,10,22,2,14,8,20,5,17,11,23。
作为优选，在多种不同长度的数据帧情况下，使所有不同长度的数据帧的参数X相同，从而保证不同数据帧的交织的实现结构相近。
作为优选，步骤三中，打孔时保留交织序列的前N个比特，去除交织序列的其他比特，得到打孔之后的交织序列。
作为优选，步骤三中，打孔时保留交织序列的后N个比特，去除交织序列的其他比特，得到打孔之后的交织序列。
作为优选，步骤三中，在多种不同长度的数据帧情况下，通过打孔的方式，使所有不同长度的数据帧的参数X相同，从而保证不同数据帧的实现结构相近。
作为优选，步骤四中，所述的扰码序列通过m序列获得，m序列是一种伪随机序列。每一种长度的数据帧，对应一个m序列的起始位置。获取扰码序列的方法是：找到对应m序列的起始位置向后取和数据帧长度相同的长度的m序列即可，如果m序列的长度不够可以从m序列的第一位开始继续向后取，直至取到与数据帧长度一样即可。
作为优选，步骤一中，信道编码采用卷积码、turbo码、LDPC码和极化码中的任意一种或几种组合。
作为优选，所述步骤五中，加扰序列映射为数据码元序列采用
Figure GDA0003215197290000031
调制映射，具体过程为：序列奇数位置的0和1映射为+1和-1，序列偶数位置的0和1映射为+i和-i。
作为优选，步骤七中，码元上采样具体过程为：先对码元进行M倍上采样，再用滤波器进行滤波。
作为优选，所述码元上采样采用的滤波器为平方根升余弦滚降滤波器和/或正弦滤波器。
作为优选，步骤六中，上述导频码元序列经过滤波后得到一个单一频率信号或者一个直流信号，如果为单一频率信号，则导频频率与信号中心频率有偏差；如果为直流信号，则导频频率等于信号中心频率；
作为优选，上述导频码元序列是：
{-1,+i,+1,-i,-1,+i,+1,-i....,-1,+i,+1,-i}或{+1,+i,-1,-i,+1,+i,-1,-i....,+1,+i,-1,-i}经过M倍上采样和正弦滤波器后，在输出波形的中间部分，恰好是一个复正弦波，即单一频率信号，其正弦波周期是4M个采样点，设采样点间隔是Ts秒，那么导频频率比信号中心频率高1/(4mTs)Hz或低1/(4mTs)Hz。
作为优选，上述同步码元序列是一个相关性好的码元序列，也即其自相关函数具有尖锐的峰值和很低的旁瓣，长度为50的同步码元序列如下：
Figure GDA0003215197290000043
作为优选，步骤八中，所述上行信号的发送时间和中心频率的选择方法如下：
终端通过接收下行同步信号，确定上行发射起始时间，随机选择信号中心频率，在上行发射起始时间发射待发送的上行信号，使得多个终端的发送时间相近。
作为优选，所述上行信号的接收方法如下：
基站通过多天线在上行帧的传输时间范围内接收上行信号，并从其中提取导频信号，基站在导频信号中检测发送终端，并根据该导频信号获取发送终端的信号中心频率，具体获取方法如下：
基站对所有天线接收到的导频信号做J点离散傅里叶变换，J是离散傅里叶变换的长度，结果记为矢量Si，Si代表第i个天线支路的傅里叶变换结果，将每个天线接收的傅里叶变换结果取绝对值再进行平方，之后将所有天线支路的结果相加记为矢量
Figure GDA0003215197290000041
其中，ABS2(Si)表示将Si中的所有元素取绝对值后再平方；然后根据系统设定的门限值，判断出E中的峰值的位置，记为n1,n2…,nK，K为被检测出的峰值个数，每个峰值对应一个发射上行信号的终端，之后根据下面公式得到各发送终端的导频频率；
Figure GDA0003215197290000042
fs为系统采样率，得到各个终端的上行信号中心频率记为f1-Δf,f2-Δf,....,fK-Δf，其中Δf是信号中心频率相比导频频率的偏差。
作为优选，基站获取终端的信道状态信息的方法如下：
根据第k个终端对应在E中峰值的位置nk，k＝1,2,…,K，k为自然数，K为检测到的终端总数，对所有天线支路的傅里叶变换结果：S1,S2,…SM，取第nk个元素，并合并为矢量hk，即为终端k对基站各天线的信道状态信息，
Figure GDA0003215197290000051
hk维度为：M行，1列，M为基站接收天线数，
Figure GDA0003215197290000052
表示矢量Si的第nk个元素。
作为优选，基站对终端进行波束成形接收过程中，根据此终端的信道响应采用共轭、迫零或者最小均方误差方法进行波束赋形，从而实现对多个终端的MIMO接收。
本发明的有益效果是：
1、通信系统的接收端利用导频码元序列估计信道状态信息，并利用该信道估计进行数据码元的解调。
2、通信系统的接收端利用同步码元序列获取定时同步，并利用该同步估计进行数据码元的解调。
3、导频码元序列经过滤波后得到一个单一频率信号或者一个直流信号，同时在接收端采用傅里叶变换来检测发送上行信号的终端，并提取其信号中心频率和信道状态信息，这种方法可以大大简化系统的接收端设计。
4、终端随机选择信号中心频率进行发射，这减少了多个终端同时发射时导频碰撞的概率，有利于检测出所有发射上行信号的终端。
5、本发明的交织方法通过固定列数X可以很好的实现交织的通用性、随机性和均匀性；
6、本发明在交织之后的打孔方法简单规整，具有通用性及实现打孔的简单性；
7、通过打孔的方法可以减少数据帧中的码元总数，从而缩短数据帧长度，提高信道资源利用效率。
附图说明
图1本发明上行数据帧结构；
图2本发明上行信号处理流程图；
图3本发明实施例中交织法，24列的块交织过程；
图4本发明实施例中交织法，24列交织长度为60的交织过程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行举例说明。
如图1所示，一种无线通信系统中帧结构，该帧结构为上行帧，由导频码元序列、同步码元序列和数据码元序列组成，所述数据码元序列长度为L2，在数据码元序列前面插入长度为L1的同步码元序列和长度为LP的导频码元序列。
一种无线通信帧结构信号处理方法，如图2所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤一、上行待发送信号的生成：输入数据首先经过信道编码，得到编码序列；
步骤二、将编码序列进行交织，得到交织序列；
步骤三、保留交织序列的前N个比特或者保留交织序列的后N个比特，去除交织序列的其他比特，得到打孔之后的交织序列。
步骤四、将打孔之后的交织序列与扰码序列进行异或，得到加扰序列；
步骤五、将加扰序列映射为数据码元序列；
步骤六、按照上述帧结构将数据码元序列、导频码元序列和同步码元序列进行组合形成上行帧；所述数据码元序列长度为L2，在数据码元序列前面插入长度为L1的同步码元序列和长度为LP的导频码元序列。
步骤七、对上行帧的码元序列进行码元上采样得到待发送的上行信号；
步骤八、选择上行信号的发送时间和中心频率，并进行发射。
作为更优的实施例，步骤一中信道编码采用卷积码、turbo码、LDPC码和极化码中的任意一种或几种组合。
作为更优的实施例，步骤二中交织方法分为两步，第一步是将编码序列中的比特，按照自然的行序，逐行存入一个X列的矩阵，因为编码序列长度不一定能被X整除，所以矩阵的最后一行可能不能填满；第二步是按照给定的列序，逐列取出矩阵中的比特，形成交织序列。
作为更优的实施例，第二步中，给定的列序是按照如下方法确定：
将X分解为多个数的乘积，设有D个数，记为n1,n2,...,nD。列的序号记为e，取值为0到X-1，其中0是第1列，X-1是最后1列。将e表示为一个长度为D的矢量(e1,e2,...eD)，其中e1＝floor(e/(n2n3...nD)),ei＝floor[(e-e1n2n3...nD-...-ei-1ni...nD)/(ni+1...nD)],eD＝e-e1n2n3...nD-...-eD-1nD。将矢量倒序得到(eD,..,e2,e1)，其中floor是向下取整运算。
计算得到新的序号E(e)＝eDnD-1...n1+...+eini-1...n1+…+e1，所述给定的列序为E(0),E(1),…,E(X-1)。
作为更优的实施例，步骤二中，所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：交织方法第二步中，将X分解为多个质数的乘积。
X＝24，交织长度为60交织举例：
将编码序列中的比特序号1到60，按照自然的行序，逐行存入一个24列的矩阵，因为60不能被24整除，因此第三行只有12个比特，本发明这里n1,n2,...,nD依次为3,2,2,2，给定的列序为0,12,6,18,3,15,9,21,1,13,7,19,4,16,10,22,2,14,8,20,5,17,11,23。本发明按照上述的列序依次取出数据，那么交织之后的编码序列序号为(1,25,49,13,37,7,31,55,19,43,4,28,52,16,40,10,34,58,22,46,2,26,50,14,38,8,32,56,20,44,5,29,53,17,41,11,35,59,23,47,3,27,51,15,39,9,33,57,21,45,6,30,54,18,42,12,36,60,24,48)，按上述顺序依次输出交织码字的比特。
作为更优的实施例，步骤三中，打孔方法为从最后一个比特开始，连续去掉10个比特，即按上述交织长度为60，打孔去掉10个比特对应序号为(6,30,54,18,42,12,36,60,24,48)也即去掉上述长度为60的交织之后的后10个比特，打孔之后的长度为50。
作为更优的实施例，步骤三中，打孔方法为从最后一个比特开始，连续去掉K个bit。
作为更优的实施例，步骤三中，打孔方法为从第一个比特开始，连续去掉K个bit。
作为更优的实施例，所述步骤四中，所述扰码通过m序列获得，m序列是一种伪随机序列。每一种长度的数据帧，对应一个m序列的起始位置。获取扰码的方法：找到对应m序列的起始位置向后取和数据帧长度相同的长度的m序列即可，如果m序列的长度不够可以从m序列的第一位开始继续向后取，直至取到与数据帧长度一样即可。
作为更优的实施例，所述步骤四中，9阶m序列举例：9阶m序列共有511位，例如数据长度是470，假设对应m序列的起始位置是第180位开始，那么从第180位开始取到m序列的末尾，再从m序列的第一位开始向后取到第138位，共470长度，即扰码的第一个比特对应m序列的第180位，扰码的第332个比特对应m序列的第511位，扰码的第470个比特对应m序列的第138位。例如本发明的数据长度是300，假设对应m序列的起始位置是第112位开始，那么从m序列第112位开始，取到m序列的第411位，共300长度，即扰码的第一个比特对应m序列的第112位，扰码的第300个比特对应m序列的第411位。
作为更优的实施例，所述步骤五中，加扰序列映射为数据码元序列采用
Figure GDA0003215197290000071
调制映射，具体过程为：序列奇数位置的0和1映射为+1和-1，序列偶数位置的0和1映射为+i和-i。
作为更优的实施例，步骤七中，码元上采样具体过程为：先对码元进行M倍上采样，再用滤波器进行滤波。
作为更优的实施例，所述码元上采样采用的滤波器为平方根升余弦滚降滤波器和/或正弦滤波器。
将每个码元替换成码元波形，也即将码元上采样，并用码元波形滤波器进行滤波，得到待发送的上行信号。具体过程包括对码元进行M倍上采样，再用滤波器进行滤波。典型的滤波器包括平方根升余弦滚降滤波器和正弦滤波器。正弦滤波器的冲击响应是g(m)＝sin(0.5πm/M)，其中m表示滤波器采样点序号，且1≤m≤2M-1。
作为更优的实施例，上述导频码元序列经过滤波后得到一个单一频率信号或者一个直流信号，如果为单一频率信号，则导频频率与信号中心频率有偏差；如果为直流信号，则导频频率等于信号中心频率。
作为更优的实施例，上述导频码元序列是：
{-1,+i,+1,-i,-1,+i,+1,-i....,-1,+i,+1,-i}或{+1,+i,-1,-i,+1,+i,-1,-i....,+1,+i,-1,-i}经过M倍上采样和前述正弦滤波器后，在输出波形的中间部分，恰好是一个复正弦波，即单一频率信号，其正弦波周期是4M个采样点，设采样点间隔是Ts秒，那么导频频率比信号中心频率高1/(4mTs)Hz或低1/(4mTs)Hz。
作为更优的实施例，上述同步码元序列是一个相关性好的码元序列，也即其自相关函数具有尖锐的峰值和很低的旁瓣，长度为50的同步码元序列如下：
Figure GDA0003215197290000081
作为更优的实施例，在多种不同长度的数据帧情况下，可以通过打孔的方式，使所有不同长度的数据帧的参数X相同。
作为更优的实施例，所述上行信号的发送方法如下：
终端通过接收下行同步信号，确定上行发射起始时间，随机选择信号中心频率，在上行发射起始时间发射待发送的上行信号；
作为更优的实施例，步骤八中，所述上行信号的发送时间和中心频率的选择方法如下：
基站通过多天线在上行帧的传输时间范围内接收上行信号，并从其中提取导频信号，基站在导频信号中检测发送终端，并根据该导频信号获取发送终端的信号中心频率，具体获取方法如下：
基站对所有天线接收到的导频信号做J点离散傅里叶变换，J是离散傅里叶变换的长度，结果记为矢量Si，Si代表第i个天线支路的傅里叶变换结果，将每个天线接收的傅里叶变换结果取绝对值再进行平方，之后将所有天线支路的结果相加记为矢量
Figure GDA0003215197290000091
其中，ABS2(Si)表示将Si中的所有元素取绝对值后再平方；然后根据系统设定的门限值，判断出E中的峰值的位置，记为n1,n2…,nK，K为被检测出的峰值个数，每个峰值对应一个发射上行信号的终端，之后根据下面公式得到各发送终端的导频频率；
Figure GDA0003215197290000092
fs为系统采样率，得到各个终端的上行信号中心频率记为f1-Δf,f2-Δf,....,fK-Δf，其中Δf是信号中心频率相比导频频率的偏差。
作为优选，基站获取终端的信道状态信息的方法如下：
根据第k个终端对应在E中峰值的位置nk，k＝1,2,…,K，k为自然数，K为检测到的终端总数，对所有天线支路的傅里叶变换结果：S1,S2,…SM，取第nk个元素，并合并为矢量hk，即为终端k对基站各天线的信道状态信息，
Figure GDA0003215197290000093
hk维度为：M行，1列，M为基站接收天线数，
Figure GDA0003215197290000094
表示矢量Si的第nk个元素。
作为更优的实施例，基站对终端进行波束成形接收过程中，根据此终端的信道响应采用共轭、迫零或者最小均方误差方法进行波束赋形，从而实现对多个终端的MIMO接收。

Claims (10)

1.一种无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于，该方法主要包括以下步骤：
步骤一、上行待发送信号的生成：输入数据首先经过信道编码，得到编码序列；
步骤二、将编码序列进行交织，得到交织序列；
步骤三、保留交织序列的前N个比特或者保留交织序列的后N个比特，去除交织序列的其他比特，得到打孔之后的交织序列；
步骤四、将打孔之后的交织序列与扰码序列进行异或，得到加扰序列；
步骤五、将加扰序列映射为数据码元序列；
步骤六、按照上述帧结构将数据码元序列、导频码元序列和同步码元序列进行组合形成上行帧；所述数据码元序列长度为L2，在数据码元序列前面插入长度为L1的同步码元序列和长度为LP的导频码元序列；
步骤七、对上行帧的码元序列进行码元上采样得到待发送的上行信号；
步骤八、选择上行信号的发送时间和中心频率，并进行发射；
步骤二中，交织方法分为两步，第一步是将编码序列中的比特，按照自然的行序，逐行存入一个X列的矩阵；第二步是按照给定的列序，逐列取出矩阵中的比特，形成交织序列；
给定的列序是按照如下方法确定：
将X分解为多个数的乘积，设有D个数，记为n1,n2,...,nD，列的序号记为e，取值为0到X-1，其中0是第1列，X-1是最后1列；将e表示为一个长度为D的矢量(e1,e2,...eD)，其中e1＝floor(e/(n2n3...nD)),ei＝floor[(e-e1n2n3...nD-...-ei-1ni...nD)/(ni+1...nD)],eD＝e-e1n2n3...nD-...-eD-1nD，将矢量倒序得到(eD,..,e2,e1)，其中floor是向下取整运算；
计算得到新的序号E(e)＝eDnD-1...n1+…+eini-1...n1+...+e1，所述给定的列序为E(0),E(1),…,E(X-1)。
2.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：交织方法第二步中，将X分解为多个质数的乘积。
3.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：n1,n2,...,nD从大到小排列，或者从小到大排列。
4.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：X＝24，n1,n2,...,nD依次为3,2,2,2，给定的列序为0,12,6,18,3,15,9,21,1,13,7,19,4,16,10,22,2,14,8,20,5,17,11,23。
5.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：在多种不同长度的数据帧情况下，使所有不同长度的数据帧的参数X相同。
6.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：步骤四中，所述的扰码序列通过m序列获得，m序列是一种伪随机序列，每一种长度的数据帧，对应一个m序列的起始位置。
7.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：所述步骤五中，加扰序列映射为数据码元序列采用
Figure FDA0003215197280000021
调制映射，具体过程为：序列奇数位置的0和1映射为+1和-1，序列偶数位置的0和1映射为+i和-i。
8.如权利要求1所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：步骤六中，上述导频码元序列经过滤波后得到一个单一频率信号或者一个直流信号，如果为单一频率信号，则导频频率与信号中心频率有偏差；如果为直流信号，则导频频率等于信号中心频率。
9.如权利要求8所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：上述导频码元序列是：
{-1,+i,+1,-i,-1,+i,+1,-i....,-1,+i,+1,-i}或{+1,+i,-1,-i,+1,+i,-1,-i....,+1,+i,-1,-i}经过M倍上采样和正弦滤波器后，在输出波形的中间部分，恰好是一个复正弦波，即单一频率信号，其正弦波周期是4M个采样点，设采样点间隔是Ts秒，那么导频频率比信号中心频率高1/(4mTs)Hz或低1/(4mTs)Hz。
10.如权利要求8所述的无线通信帧结构信号处理方法，其特征在于：步骤八中，所述上行信号的发送时间和中心频率的选择方法如下：
终端通过接收下行同步信号，确定上行发射起始时间，随机选择信号中心频率，在上行发射起始时间发射待发送的上行信号；
所述上行信号的接收方法如下：
基站通过多天线在上行帧的传输时间范围内接收上行信号，并从其中提取导频信号，基站在导频信号中检测发送终端，并根据该导频信号获取发送终端的信号中心频率，具体获取方法如下：
基站对所有天线接收到的导频信号做J点离散傅里叶变换，J是离散傅里叶变换的长度，结果记为矢量Si，Si代表第i个天线支路的傅里叶变换结果，将每个天线接收的傅里叶变换结果取绝对值再进行平方，之后将所有天线支路的结果相加记为矢量
Figure FDA0003215197280000022
其中，ABS2(Si)表示将Si中的所有元素取绝对值后再平方；然后根据系统设定的门限值，判断出E中的峰值的位置，记为n1,n2…,nK，K为被检测出的峰值个数，每个峰值对应一个发射上行信号的终端，之后根据下面公式得到各发送终端的导频频率；
Figure FDA0003215197280000031
fs为系统采样率，得到各个终端的上行信号中心频率记为f1-Δf,f2-Δf,....,fK-Δf，其中Δf是信号中心频率相比导频频率的偏差；
基站获取终端的信道状态信息的方法如下：
根据第k个终端对应在E中峰值的位置nk，k＝1,2,…,K，k为自然数，K为检测到的终端总数，对所有天线支路的傅里叶变换结果：S1,S2,…SM，取第nk个元素，并合并为矢量hk，即为终端k对基站各天线的信道状态信息，
Figure FDA0003215197280000032
hk维度为：M行，1列，M为基站接收天线数，
Figure FDA0003215197280000033
表示矢量Si的第nk个元素；
基站对终端进行波束成形接收过程中，根据此终端的信道响应采用共轭、迫零或者最小均方误差方法进行波束赋形，从而实现对多个终端的MIMO接收。
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