RU2763163C1 - Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования - Google Patents
Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763163C1 RU2763163C1 RU2020138822A RU2020138822A RU2763163C1 RU 2763163 C1 RU2763163 C1 RU 2763163C1 RU 2020138822 A RU2020138822 A RU 2020138822A RU 2020138822 A RU2020138822 A RU 2020138822A RU 2763163 C1 RU2763163 C1 RU 2763163C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- subjected
- parallel channels
- multiple access
- signals
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
- H04J11/0023—Interference mitigation or co-ordination
- H04J11/0026—Interference mitigation or co-ordination of multi-user interference
- H04J11/003—Interference mitigation or co-ordination of multi-user interference at the transmitter
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области многоканальной связи. Техническим результатом является эффективное использование спектра частот и снижение вычислительных затрат при реализации алгоритма последовательного подавления взаимного влияния по сравнению со способом Power Division - Non-Orthogonal Multiple Access. Предложен способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, при котором сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается обратному быстрому преобразованию Фурье, цифроаналоговому преобразованию с объединением сигналов, модуляции несущей, а на приеме: сигнал подвергается демодуляции несущей, аналого-цифровому преобразованию с разделением сигналов на N параллельных каналов, быстрому преобразованию Фурье, где на передаче: сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре предкодирования по модулю два: mod 2, зависящей от номера канала и определенной как: b(k)=a(k) ⊕ b(k-in), где: a(k) - двоичный сигнал на входе предкодера, b(k) - двоичный сигнал на выходе предкодера, in=1, 2, 4, …, а n=1, 2…Ν; сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре парциального кодирования, то есть цифровой фильтрации, фильтром с конечной импульсной характеристикой, зависящей от номера канала и определенной как: c(k)=b(k)-b(k-in), где: с(k) - символ на выходе кодера, in=1, 2, 4, …, а на приеме: сигналы из N параллельных каналов, кроме 1-го канала, подвергаются процедуре последовательного подавления взаимного влияния с учетом весовых коэффициентов, определенных как bn(mn)=sin2(in*π/mn), где mn=2*in; сигнал каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре декодирования, причем «1» и «-1» декодируются как «1», а «0» декодируется как «0». 5 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к следующим областям техники электрической связи в международной классификации: сети беспроводной связи (управление мощностью - H04W 52/00), многоканальные системы связи (кодовые многоканальные системы - H04J 11/00).
Предпосылки к созданию изобретения
В настоящее время имеется много разнообразных способов множественного доступа. Все эти способы можно подразделить на способы мультиплексирования с ортогональным (Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)) [1, 2] и неортогональным (Non-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (N-OFDM)) [3] разделением сигналов по частоте и способы мультиплексирования с неортогональным множественным доступом, основанные на кодовом разделении сигналов (Code Division -Non-Orthogonal Multiple Access (CD-NOMA)) [3] и разделению сигналов по мощности (Power Division - Non-Orthogonal Multiple Access (PD-NOMA)) [3, 4].
Предлагаемый способ направлен на реализацию более эффективного использования спектра частот по сравнению со способами [1] и [2], а также уменьшению вычислительных затрат при реализации алгоритма последовательного подавления взаимного влияния по сравнению со способом [4].
В описании и/или рисунках могут использоваться следующие сокращения: и англоязычные термины
Аналогичные решения
Из предшествующего уровня развития техники электросвязи известен ряд методов для множественного доступа в системах беспроводной и проводной связи с разделением сигналов [1÷4], а также «Назначение ресурсов обратной линии связи и управление мощностью обратной линии связи для системы беспроводной связи», патент РФ №2421946, Н04W 52/04, опубликован 20.06.2011 [5]; «Адаптация передаваемой мощности на основании максимальной интенсивности принятого сигнала», патент РФ №2440698, Н04W 52/24, опубликован 20.01.2012 [6]; «Устройство радиосвязи и способ разделения сигналов», патент РФ №2516457, Н04J 11/00, опубликован 20.05.2014 [7].
Прототип изобретения
Наиболее близкими к предлагаемому способу неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, если рассматривать этот способ с точки зрения алгоритма последовательного подавления взаимного влияния сигналов, является метод неортогонального множественного доступа и его особенности, рассмотренные в работе: Md Shipon Аli, Hina Tabassum and Ekram Hossain «Dynamic User Clustering and Power Allocation for Uplink and Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Systems» [4].
Следует отметить, что в работе [4] рассматривается неортогональный множественный доступ при разделении сигналов по мощности PD-NOMA.
Доступ на основе метода PD-NOMA основан на применении суперпозиционного кодирования (Superposition coding - SC) в передатчике базовой станции (БС), и применении алгоритма последовательного подавления помех (Successive Interference Cancellation - SIC) в приемнике.
Необходимо подчеркнуть, что основным недостатком метода PD-NOMA является то, что при его использовании требуется решать довольно сложные вопросы оптимальной кластеризации пользователей мобильной связи в пределах многолучевой диаграммы направленности систем мобильной связи пространственного кодирования сигнала, которая получила наименование (Multiple Input Multiple Output - (ΜΙΜΟ)), a также найти решение по оптимальному распределению мощности для восходящей и нисходящей линии связи, что приводит даже для небольшого числа пользователей к сложным вычислениям, связанным с комбинаторным характером возможных сценариев, хотя и обеспечивает более эффективное использование спектра частот.
Существо изобретения
Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, обеспечивающий более эффективного использования спектра частот, а также снижения вычислительных затрат при реализации алгоритма последовательного подавления взаимного влияния сигналов, представлен на структурной схеме Рис. 1.
Суть способа неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, заключается в следующем:
1. На передаче сигнал Хn для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре предкодирования по модулю два: mod 2 в кодере (К) - 1, зависящей от номера канала и определенной как: b(k)=a(k) ⊕ b(k-in), где: a(k) - двоичный сигнал на входе предкодера, b(k) - двоичный сигнал на выходе предкодера, in=1, 2, 4, ……, a n=1, 2…Ν.
2. Сигнал Хn для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре парциального кодирования в кодере (К) - 1, то есть цифровой фильтрации, фильтром с конечной импульсной характеристикой (ФКИХ), зависящей от номера канала и определенной как: c(k)=b(k) - b(k- in), где: с(k) сигнал на выходе кодера, in=1, 2, 4, ……. В результате спектральная плотность мощности сигнала (СПМ) в каждом из каналов, в зависимости от характеристики ФКИХ, будет иметь вид, как это показано для каналов с 1-го по 3-ий на Рис. 2÷4, при этом СПМ сигнала будет характеризоваться максимальными и нулевыми значениями внутри диапазона спектра частот.
Необходимо отметить, что СПМ сигнала, подвергнутого парциальному кодированию, для парциальных кодов, используемых в способе неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, после скремблирования, применяемого для обеспечения равной вероятности нулей и единиц в исходном сигнале, можно представить, как:
G(ω)=|S(jω)|2/T*sin2 (inωΤ/2),
где: G(ω) - спектральная плотность мощности сигнала, подвергнутого парциальному кодированию;
|S(jω)| - модуль комплексного спектра одиночного импульса;
ω - круговая частота;
Τ - период сигнала;
in=1, 2, 4,…….
Следует отметить, что суммарная СПМ сигнала, например, для трех каналов, как это показано на Рис. 5 будет характеризоваться отсутствием наложения СПМ сигнала от других каналов на СПМ сигнала для 1-го канала.
Поэтому, используя это свойство, а также подвергнув на приеме соответствующей обработке частотный спектр сигнала в других N каналах согласно алгоритму пункта 5, используя процедуру последовательного подавления взаимного влияния, можно затем восстановить исходный частотный спектр сигнала и в других N каналах.
3. Сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается обратному быстрому преобразованию Фурье (ОБПФ) - 2, цифро-аналоговому преобразованию (ЦАП) - 3 с объединением сигналов от N параллельных каналов, модуляции несущей частотой (М) - 4 и передается в линию связи.
4. На приеме сигнал подвергается демодуляции несущей (ДМ) - 5, аналого-цифровому преобразованию (АЦП) - 6 с разделением сигналов на N параллельных каналов.
5. Сигнал Yn, в каждом из N параллельных каналов, кроме 1-го, подвергается процедуре последовательного подавления взаимного влияния (ППВВ) - 7, по алгоритму, определенному как:
Χ1=Υ1
где весовые коэффициенты bn(mn),
которые определяются как bn(mn)=sin2(in*π/mn), где mn=2*in,
6. Сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается быстрому преобразованию Фурье (БПФ) - 8.
7. Сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре декодирования (ДК) - 9, то есть восстановлению исходного сигнала для каждого из N параллельных каналов, причем «1» и «-1» декодируются, как «1», а «0» декодируется, как «0».
Таким образом, достигается заявленный технический результат с более эффективным использованием спектра частот, а также снижением вычислительных затрат по сравнению со способом PD-NOMA.
Литература
1. Гиш Т.А., Белов С.П., Калмыков И.А., Юрданов Д.В., Ефимович А.В., Калмыков М.И, Интеграция свойств модулярных кодов и дискретных вейвлет-преобразований при выполнении ортогонального частотного мультиплексирования - http//www.top-technologies.ru>pdf/2018/4/36953.pdf.
2. K. Li and I. Darwazeh, System performance comparison of Fast-OFDM system and overlapping Multi-carrier DS-CDMA scheme - http//www.ee.ucl.ac.uk>lcs/previous/LCS2006/54.pdf.
3. E.B. Кокорева, Неортогональный множественный доступ в системах мобильной связи 5G - http//www.nirit.org>wp-content/uploads/2018/09/37-42.pdf.
4. Md Shipon Аli, Hina Tabassum and Ekram Hossain, Dynamic User Clustering and Power Allocation for Uplink and Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Systems -http//www.arxiv.org>pdf/1608.01081.pdf.
5. Назначение ресурсов обратной линии связи и управление мощностью обратной линии связи для системы беспроводной связи, патент РФ №2421946, Н04W 52/04, опубликован 20.06.2011 в бюллетене ФИПС.
6. Адаптация передаваемой мощности на основании максимальной интенсивности принятого сигнала, патент РФ №2440698, Н04W 52/24, опубликован 20.01.2012. в бюллетене ФИПС.
7. Устройство радиосвязи и способ разделения сигналов, патент РФ №2516457, Н04J 11/00, опубликован 20.05.2014 в бюллетене ФИПС.
Claims (1)
- Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, предусматривающий выполнение следующих операций на передаче: сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается обратному быстрому преобразованию Фурье (ОБПФ), цифроаналоговому преобразованию с объединением сигналов, модуляции несущей, а на приеме: сигнал подвергается демодуляции несущей, аналого-цифровому преобразованию с разделением сигналов на N параллельных каналов, быстрому преобразованию Фурье (БПФ), отличающийся тем, что, кроме того, с целью более эффективного использования спектра частот, а также снижения вычислительных затрат при реализации алгоритма последовательного подавления помех, над сигналом осуществляется следующая последовательность операций на передаче: сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре предкодирования по модулю: mod 2, зависящей от номера канала и определенной как: b(k)=a(k) ⊕ b(k-in), где: a(k) - двоичный сигнал на входе предкодера, b(k) - двоичный сигнал на выходе предкодера, in=1, 2, 4,…, а n=1, 2…Ν; сигнал для каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре парциального кодирования, то есть цифровой фильтрации, фильтром с конечной импульсной характеристикой (ФКИХ), зависящей от номера канала и определенной как: c(k)=b(k)-b(k-in), где: с(k) - сигнал на выходе кодера, in=1, 2, 4,…, а на приеме: сигналы из N параллельных каналов, кроме 1-го канала, подвергаются процедуре последовательного подавления взаимного влияния с учетом весовых коэффициентов, определенных как bn(mn)=sin2(in*π/mn), где mn=2*in; сигнал каждого из N параллельных каналов подвергается процедуре декодирования, причем «1» и «-1» декодируются как «1», а «0» декодируется как «0».
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020138822A RU2763163C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020138822A RU2763163C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2763163C1 true RU2763163C1 (ru) | 2021-12-28 |
Family
ID=80039718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020138822A RU2763163C1 (ru) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2763163C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516457C2 (ru) * | 2008-09-22 | 2014-05-20 | Панасоник Корпорэйшн | Устройство радиосвязи и способ разделения сигналов |
| US20200244501A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Genghiscomm Holdings, LLC | Orthogonal Multiple Access and Non-Orthogonal Multiple Access |
| RU2019110838A3 (ru) * | 2016-09-14 | 2020-10-15 | ||
| WO2020242898A1 (en) * | 2019-05-26 | 2020-12-03 | Genghiscomm Holdings, LLC | Non-orthogonal multiple access |
-
2020
- 2020-11-26 RU RU2020138822A patent/RU2763163C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516457C2 (ru) * | 2008-09-22 | 2014-05-20 | Панасоник Корпорэйшн | Устройство радиосвязи и способ разделения сигналов |
| RU2019110838A3 (ru) * | 2016-09-14 | 2020-10-15 | ||
| US20200244501A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Genghiscomm Holdings, LLC | Orthogonal Multiple Access and Non-Orthogonal Multiple Access |
| WO2020242898A1 (en) * | 2019-05-26 | 2020-12-03 | Genghiscomm Holdings, LLC | Non-orthogonal multiple access |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JIANYUE ZHU et al., On Optimal Power Allocation for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access Systems, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, v.35, 12 December 2017. * |
| MD SHIPON АLI, Dynamic User Clustering and Power Allocation for Uplink and Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Systems, Optimization for Emerging Wireless Networks: IoT, 5G and Smart Grid Communication Networks, 31 August 2016. * |
| КРЮКОВ Я.В. и др., Метод множественного доступа с разделением каналов по мощности на ортогональных несущих, Томский научный вестник, N6, 2018. * |
| КРЮКОВ Я.В. и др., Метод множественного доступа с разделением каналов по мощности на ортогональных несущих, Томский научный вестник, N6, 2018. JIANYUE ZHU et al., On Optimal Power Allocation for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access Systems, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, v.35, 12 December 2017. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110214438B (zh) | 使用降低的峰值平均功率比进行通信的系统和方法 | |
| JP4346639B2 (ja) | 設定可能なブロックｃｄｍａスキーム | |
| CN107786482B (zh) | 基于栅格映射的多终端信息接收、发送方法及相应设备 | |
| JP6536672B2 (ja) | 波形を生成するためのシステムおよび方法ならびにその利用 | |
| EP3295635B1 (en) | Low peak-to-average power ratio (papr) waveform for millimeter wave | |
| KR102080155B1 (ko) | 낮은 피크 대 평균 전력비 다중 반송파 파형을 가지는 ｍｃ-ｃｄｍａ | |
| AU2010312304B2 (en) | Out-of-band emission cancellation | |
| CN105450577A (zh) | 一种基于直流偏置的滤波器组多载波可见光通信系统及方法 | |
| CN110785975B (zh) | 上行mimo系统的子带压缩域处理 | |
| EP3465972B1 (en) | System and method for communicating using scma | |
| KR102542702B1 (ko) | 다중반송파 무선 통신 시스템에서의 반복전송 운용 방안 및 장치 | |
| Choi et al. | Compressive channel division multiple access for MTC under frequency-selective fading | |
| CN108768485B (zh) | 一种多路信号复用传输的无线通信方法 | |
| Mathur et al. | A novel precoded digitized OFDM based NOMA system for future wireless communication | |
| RU2763163C1 (ru) | Способ неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования | |
| EP3427458B1 (en) | Systems and methods for spreading and co-orthogonal multi-stream spreading | |
| CN110612672B (zh) | 用于使用低位模数转换器进行数据检测的设备和方法 | |
| RU2351068C1 (ru) | Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи mimo-ofdm | |
| Wang et al. | An innovative pulse-shaping scheme using multiwavelets for non-orthogonal multiple-access | |
| Khalil et al. | A new achievable DoF region for the 3-user M× N symmetric interference channel | |
| CN109981240B (zh) | 一种全双工ofdm通信系统的导频图案设计方法 | |
| Mathur et al. | An Efficient PAPR Reduction Scheme for Delta Sigma Modulated Hybrid NOMA System | |
| Lin et al. | Non-orthogonal multiple access for visible light communications | |
| Molev-Shteiman et al. | New equivalent model of quantizer with noisy input and its application for ADC resolution determination in an uplink MIMO receiver | |
| Nadal et al. | A block FBMC receiver designed for short filters |