專利名稱：基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法。
背景技術(shù)：
在信息爆炸的時(shí)代，手機(jī)成為我們生活中不可或缺的一部分，帶給我們很大的便利，這都要?dú)w功于移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，從第一代移動(dòng)通信主要是采用頻分多址接入系統(tǒng) (frequency division multiple access)，第二代移動(dòng)通信技術(shù)主要是采用時(shí)分多址接入系統(tǒng)(time division multiple access)，直到目前的第三代移動(dòng)通信技術(shù)則是采用碼分
(code division multiple access, CDMA)。碼分多址接入系統(tǒng)主要是建立于擴(kuò)頻技術(shù)(spreading spectrum)上，是目前在3G最被重用的技術(shù)之一，而碼分多址的基本原理，是在相同的頻率中，每位使用者使用各自的擴(kuò)頻碼來(lái)傳輸信息，接收端也使用相應(yīng)的擴(kuò)頻碼來(lái)解擴(kuò)，因此一個(gè)擴(kuò)頻碼只用來(lái)服務(wù)一個(gè)用戶。但是隨著科技的進(jìn)步，移動(dòng)通信的用戶數(shù)量也與日俱增，有限的擴(kuò)頻碼儼然成為重要的資源，因此Dan Keun Sung提出了跳碼多址接入(orthogonal code hopping multiplexing)構(gòu)架，探討在用戶間同步?jīng)]有多路徑干擾環(huán)境下，分析在各種通道使用率下，用戶間發(fā)生碰撞的情形，以及誤碼率的分析。在使用下行的跳碼多址接入構(gòu)架下，通常同一個(gè)使用者在發(fā)送端所使用的擴(kuò)頻碼會(huì)一直更換，在接收端也會(huì)使用對(duì)應(yīng)的跳碼模式來(lái)解擴(kuò)展，讓一個(gè)用戶不再獨(dú)占一個(gè)擴(kuò)展碼，可以讓更多的用戶一起分享使用，來(lái)達(dá)到可以更多用戶容量的目的。然而在目前的跳碼多址系統(tǒng)中用來(lái)當(dāng)作擴(kuò)頻碼的是Walsh code，它的正交性并不是非常完美的，它的自相關(guān)函數(shù)在沒(méi)有位移時(shí)有一個(gè)很大的峰值，但是在有相對(duì)位移時(shí)它的自相關(guān)函數(shù)則會(huì)有相對(duì)于自相關(guān)峰值較小的值產(chǎn)生，而在互相關(guān)函數(shù)方面，也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于自相關(guān)峰值較小的值。這些較小的值會(huì)在跳碼多址系統(tǒng)上的接收端的判斷器相加起來(lái)，因此產(chǎn)生干擾而使系統(tǒng)產(chǎn)生誤碼。因此，我們想要追求一個(gè)正交性非常完美的擴(kuò)頻碼來(lái)解決該問(wèn)題，減少干擾，降低系統(tǒng)的誤碼率，以增加系統(tǒng)的性能。目前的跳碼多址系統(tǒng)的發(fā)展，是改良一維碼的碼分多址系統(tǒng)，使之可以提供更多的用戶容量，但是一維碼僅在用戶間同步且沒(méi)有多路徑通道的理想環(huán)境下有正交性，因此發(fā)展性受到極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決目前的跳碼多址系統(tǒng)在用戶容量方面受到限制，而一維碼解決了用戶容量問(wèn)題，但是只能用戶間同步，并且在多路徑通道下沒(méi)有正交性，因此發(fā)展性受到極大的限制的問(wèn)題，提出的一種基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法。本發(fā)明的基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法，發(fā)射端信號(hào)處理過(guò)程為步驟2a、每個(gè)用戶分別根據(jù)擴(kuò)頻碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行跳碼擴(kuò)頻
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用戶1bi⑴的擴(kuò)頻碼為=CiMM丨)…CiMtg……cl^i^Sl……用戶2b2 (t)的擴(kuò)頻碼為0)42 2)... Cl2JC^……Φ^……用戶K bk⑴的擴(kuò)頻碼為··. cSc^cW...………■’步驟2b、將步驟加獲得的擴(kuò)頻后的信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，獲得M路調(diào)制信號(hào)載波調(diào)制頻率分別為f2-fM;步驟2c、將步驟2b獲得的M路調(diào)制信號(hào)合并，獲得1路信號(hào)，通過(guò)天線輸出至信道；其中，Cf1表示第i個(gè)正交互補(bǔ)碼的第j個(gè)子碼提供給用戶k使用，i不超過(guò)所使用的正交互補(bǔ)碼總數(shù)量M，bjt)表示用戶i的數(shù)據(jù)；接收端信號(hào)處理過(guò)程為步驟3a、將接收到的信號(hào)進(jìn)行載波解調(diào)載波解調(diào)的頻率分別為fffM，分別獲得解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 A^Am ；步驟北、將步驟3a獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 Af Am輸入相關(guān)器中，分別在… 下進(jìn)行解擴(kuò)，得到解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… ；步驟3c、將步驟北獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… 合并，獲得1路信號(hào)Bsum,將Bsim輸入判決器中進(jìn)行判決，獲得用戶k的恢復(fù)數(shù)據(jù)。本發(fā)明利用正交互補(bǔ)碼在用戶間非同步，并且有多路通道中仍然可以擁有完美的正交性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，解決了目前跳碼多址系統(tǒng)在容量方面收到限制的問(wèn)題，還避免了一維碼的缺點(diǎn)，具有很大的實(shí)用性。


圖1為單用戶的工作原理示意圖；圖2為多用戶的發(fā)送端工作原理示意圖；圖3為多用戶的接收端工作原理示意圖；圖4為相關(guān)器工作原理示意圖；圖5為多用戶的發(fā)送端信號(hào)處理過(guò)程流程圖；圖6為多用戶的接收端信號(hào)處理過(guò)程流程圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，單用戶時(shí)的基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法的具體過(guò)程為步驟一、將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照發(fā)送端的跳碼圖案發(fā)生器產(chǎn)生的圖案進(jìn)行擴(kuò)頻， 然后將擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)進(jìn)行載波調(diào)制；步驟二、將步驟一獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)送入信道傳送；步驟三、將步驟二傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行載波解調(diào)，然后按照接收端的跳碼圖案發(fā)生器產(chǎn)生的圖案，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)；步驟四、將步驟三獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判決，獲得接收的數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中，在正交碼跳碼多址當(dāng)中，每一個(gè)用戶根據(jù)自己獨(dú)立的使用者編號(hào)， 經(jīng)過(guò)事先約定好的跳碼模式生產(chǎn)器，將決定出一串特有的跳碼模式(hopping pattern)表示如式⑴和式(2)所示。因此對(duì)于用戶k的跳碼圖案為k = {.-Cf}Cf}Cf}■■■},\<r,sJ<M,\<k<K ,(1)
在使用正交互補(bǔ)碼跳碼多址的系統(tǒng)中一個(gè)用戶不再局限于使用一個(gè)正交互補(bǔ)碼， 取而代之的是使用跳碼模式所選用的互補(bǔ)碼來(lái)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)用戶就依照跳碼模式來(lái)使用正交互補(bǔ)碼，不需要再溝通何時(shí)跳碼，由于正交互補(bǔ)碼是由眾多的子碼所構(gòu)成的碼組，我們可以表示成⑵式，每個(gè)子碼將應(yīng)用在不同的頻率上，Cf1表示第i個(gè)正交互補(bǔ)碼的第j個(gè)子碼提供給用戶k使用，i不超過(guò)所使用的正交互補(bǔ)碼總數(shù)量M。在此系統(tǒng)架構(gòu)中，用戶的傳輸數(shù)據(jù)以事先約定好的跳碼模式所選用的正交互補(bǔ)碼來(lái)將數(shù)據(jù)擴(kuò)頻，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻之后再進(jìn)行調(diào)變，并將此時(shí)的信號(hào)傳送到通道中。而在接收端方面，將通道中的信號(hào)接收下來(lái)之后，先經(jīng)過(guò)解調(diào)變過(guò)程，再將數(shù)據(jù)使用對(duì)應(yīng)的跳碼模式所選用的正交互補(bǔ)碼來(lái)進(jìn)行解擴(kuò)頻，最后經(jīng)過(guò)判別即可得到用戶的接收數(shù)據(jù)。首先，從發(fā)送端的架構(gòu)說(shuō)起，根據(jù)之前我們所提到的正交互補(bǔ)碼的概念，假設(shè)此跳碼多址系統(tǒng)中所用的正交互補(bǔ)碼一共有M個(gè)正交互補(bǔ)碼，我們將使用跳碼程序生產(chǎn)器來(lái)隨機(jī)決定這M個(gè)正交互補(bǔ)碼的使用順序。因?yàn)槊恳粋€(gè)正交互補(bǔ)碼均由M個(gè)子碼所組成的，所以每一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)必須分別對(duì)各自的M個(gè)子碼作擴(kuò)頻。而為了避免同一個(gè)用戶所用的同一個(gè)正交互補(bǔ)碼中的M個(gè)子碼相互干擾，所以我們將使用M個(gè)頻道來(lái)傳送信號(hào)，其頻率分別為f1; f2，. . .，fM。當(dāng)然在此為了以分頻的方式來(lái)傳送M個(gè)序列的數(shù)據(jù)，再將M個(gè)序列數(shù)據(jù)分別調(diào)變至我們所要求的頻道中即可。為了配合正交互補(bǔ)碼的性能，在此系統(tǒng)架構(gòu)中的其他用戶也必須用此相同的M個(gè)頻道來(lái)傳送。
具體實(shí)施方式
二、結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，多用戶時(shí)的基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法的發(fā)射端信號(hào)處理方法為步驟2a、每個(gè)用戶分別根據(jù)擴(kuò)頻碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行跳碼擴(kuò)頻用戶1bl⑴的擴(kuò)頻碼為=CiM11W)··· C^cScS…………用戶2I^2⑴的擴(kuò)頻碼為0)42 2) ■ ■ ■ Cl2JC^……φ^……用戶kbk⑴的擴(kuò)頻碼為ci丨)1)4) ··.……ci2c c2……■’步驟2b、將步驟加獲得的擴(kuò)頻后的信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，獲得M路調(diào)制信號(hào)載波調(diào)制頻率分別為fV..fM;步驟2c、將步驟2b獲得的M路調(diào)制信號(hào)合并，獲得1路信號(hào)，通過(guò)天線輸出至信道；其中，Cf1表示第i個(gè)正交互補(bǔ)碼的第j個(gè)子碼提供給用戶k使用，i不超過(guò)所使用的正交互補(bǔ)碼總數(shù)量M，bjt)表示用戶i的數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中，用戶間使用各自獨(dú)立的跳碼模式，在用戶1使用…C^Cf1Cf1…，用戶2使用·-GW…，用戶K使用·-c(f>c(pc(p · · ·；采用頻分方式來(lái)傳送數(shù)據(jù)，因此當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)射至通道時(shí)的噪聲應(yīng)該為M個(gè)頻道下的總噪聲。
具體實(shí)施方式
三、結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，多用戶時(shí)的基于互補(bǔ)碼的跳碼多址
5接入方法的接收端信號(hào)處理方法為步驟3a、將接收到的信號(hào)進(jìn)行載波解調(diào)載波解調(diào)的頻率分別為fffM，分別獲得解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 A^Am ；步驟北、將步驟3a獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 Af Am輸入相關(guān)器中，分別在… 下進(jìn)行解擴(kuò)，得到解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… ；步驟3c、將步驟北獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… 合并，獲得1路信號(hào)Bsum,將B·輸入判決器中進(jìn)行判決，獲得用戶k的恢復(fù)數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中，首先，在接收到的信號(hào)依各個(gè)調(diào)變頻率(f” f2, ..., fM)下來(lái)進(jìn)行解調(diào)變動(dòng)作。而接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)變之后，頻率為的輸出的信號(hào)為第一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特(data bits)的經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)，第二個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)，至第K個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻后的信號(hào)的總合成，Cf1表示第k個(gè)用戶使用第i個(gè)正交互補(bǔ)碼的第j個(gè)子碼，i不超過(guò)所使用的正交互補(bǔ)碼總數(shù)量M。同理，我們可以知道頻率為&的輸出的信號(hào)為第一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特(data bits)經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)，第二個(gè)用戶的第一筆數(shù)據(jù)比特經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)，至第k個(gè)用戶的第二筆數(shù)據(jù)比特經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)的總合成。依此類推，頻率為fM的輸出的信號(hào)為第一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特(data bits) 經(jīng)C忍擴(kuò)頻后的信號(hào)，第二個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)，至第k個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特經(jīng)擴(kuò)頻后的信號(hào)的總合成。接著我們就把上述得到的信號(hào)全部加起來(lái)。因?yàn)檎换パa(bǔ)碼互相關(guān)函數(shù)的互補(bǔ)關(guān)系，使得我們所關(guān)心的第一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)相關(guān)器之后會(huì)有值，其他的用戶經(jīng)過(guò)相關(guān)器相加后將會(huì)自然消去，而不會(huì)形成干擾。本實(shí)施方式中，如圖4所示，將相關(guān)器齊頭對(duì)準(zhǔn)我們所關(guān)心的的用戶數(shù)據(jù)比特，使經(jīng)過(guò)解調(diào)變后的信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)函數(shù)的運(yùn)作之后作判別，即可得到我們所要的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法，其特征在于 發(fā)射端信號(hào)處理過(guò)程為步驟2a、每個(gè)用戶分別根據(jù)擴(kuò)頻碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行跳碼擴(kuò)頻 用戶ι Mt)的擴(kuò)頻碼為CiM11)⑶…ciMtg……cl^i^Sl…… 用戶2 κ⑴白勺擴(kuò)頻碼為⑶⑶⑶………cScScg…… 用戶κ bk(t)的擴(kuò)頻碼為ci丨)1)4)...……ci2c c2……；步驟2b、將步驟加獲得的擴(kuò)頻后的信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，獲得M路調(diào)制信號(hào)載波調(diào)制頻率分別為步驟2c、將步驟2b獲得的M路調(diào)制信號(hào)合并，獲得1路信號(hào)，通過(guò)天線輸出至信道； 其中，Cf1表示第i個(gè)正交互補(bǔ)碼的第j個(gè)子碼提供給用戶k使用，i不超過(guò)所使用的正交互補(bǔ)碼總數(shù)量M，bjt)表示用戶i的數(shù)據(jù)； 接收端信號(hào)處理過(guò)程為步驟3a、將接收到的信號(hào)進(jìn)行載波解調(diào)載波解調(diào)的頻率分別為fffM，分別獲得解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 A2-AM;步驟北、將步驟3a獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)A1 A^ Am輸入相關(guān)器中，分別在CiyiiClS…下進(jìn)行解擴(kuò)，得到解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… ；步驟3c、將步驟北獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)B1化… 合并，獲得1路信號(hào)B·，將B·輸入判決器中進(jìn)行判決，獲得用戶k的恢復(fù)數(shù)據(jù)。
全文摘要
基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法，屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于互補(bǔ)碼的跳碼多址接入方法，為了解決目前的跳碼多址系統(tǒng)在用戶容量方面受到限制，而一維碼解決了用戶容量問(wèn)題，但是只能用戶間同步，并且在多路徑通道下沒(méi)有正交性，因此發(fā)展性受到極大的限制的問(wèn)題。具體方法為每個(gè)用戶根據(jù)擴(kuò)頻碼進(jìn)行跳碼擴(kuò)頻，然后進(jìn)行載波調(diào)制，將調(diào)制信號(hào)合并，獲得的1路信號(hào)通過(guò)天線輸出至信道；將接收到的信號(hào)進(jìn)行載波解調(diào)，然后進(jìn)行解擴(kuò)，對(duì)解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行合并，獲得的1路信號(hào)輸入判決器進(jìn)行判決，獲得恢復(fù)數(shù)據(jù)。用于多用戶的通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04B1/707GK102427375SQ201110448260
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者于啟月, 孟維曉, 陳曉華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)