CN102104576A - 一种混合载波直接序列扩频cdma传输系统 - Google Patents

Abstract

一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，涉及无线通信领域。它解决了现有的多载波系统的峰均比较高的问题，并提高了在选择性衰落信道下的系统误码性能。本发明在发送端，采用CDMA技术与加权分数傅立叶变换相结合的方法，对传输数据进行时域序列扩展，并实现多址接入；在接收端，根据加权分数傅立叶变换的可逆性，将数据再次变换到分数傅立叶变换域上并进行解序列扩展得到输出数据。本发明适于混合载波信号传输。

Description

一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种CDMA传输系统。

背景技术

当前的通信体制中，主要存在单载波传输和多载波传输两种方式。而基于加权分数傅立叶变换(WFRFT)的数字通信系统具有单载波和多载波混合调制的特征，它以能量的方式将单载波和多载波融合在一起，使信号能量可以更加均匀广泛的分布在时频平面上，目前已经在通信领域得到了初步的应用。

码分多址(CDMA)技术是一种多址接入方案，其利用码字之间的正交性，对不同的用户分配不同的码序列从而实现多址接入。CDMA技术采用序列扩展的方法，将一个传输符号扩展为一定长度的序列进行传输。若在时域上进行序列扩展则得到DS-CDMA(直接序列扩频-CDMA)；若在频域上对序列进行扩展则得到MC-CDMA(多载波-CDMA)，MC-CDMA系统存在峰均比相对较高的问题。并且，DS-CDMA系统和MC-CDMA系统在选择性衰落信道下的系统误码性能有待进一步提高。

发明内容

本发明是为了解决现有的MC-CDMA系统的峰均比较高的问题，以及为了提高在选择性衰落信道下的系统误码性能，提供一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统。

混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，采用长度为N的序列作为地址码对系统中的用户进行区分，并设用户i采用的序列为

所述N为正整数；i为正整数；

信号发送过程：

步骤一、设用户i的输入数据为

并将连续的L个数据分为一组，将该组数据进行串/并转换，获得L路并行数据；

步骤二、将步骤一获得的每一路并行数据分别采用用户i对应的序列

进行序列扩展，获得L路扩展后序列；

步骤三、对步骤二获得的扩展后序列分别进行-α阶加权分数傅立叶变换，获得L路时域下的变换结果；

步骤四、将步骤三中获得的L路时域下的变换结果进行并/串转换，并将转换结果进行信号发送前期处理，获得一组处理后的待发送数字信号；

步骤五、将步骤四获得的一组处理后的待发送数字信号进行数/模转换，获得待发送的模拟信号；

步骤六、将步骤五获得的待发送的模拟信号经过上变频处理后发送至信道；

信号接收过程：

步骤七、将接收到的模拟信号经过下变频处理后进行模/数转换，获得一组数字信号；

步骤八、将步骤七获得的一组数字信号进行与发送端的信号发送前期处理相对应的信号接收处理，获得处理结果；

步骤九、将步骤八获得的处理结果进行串/并转换，获得L路并行的数据；

步骤十、对步骤九获得的L路并行数据进行α阶加权分数傅立叶变换，获得L路并行变换后数据；

步骤十一、对步骤十获得的L路变换后数据中的每一路数据分别采用用户i对应的序列

进行解序列扩展，获得L路解扩展后序列；

步骤十二、将步骤十一获得的L路解扩展后序列进行并/串转换，获得用户i的数据

并输出；

L为正整数；α为实数。

有益效果：本发明的混合载波直接序列扩频CDMA传输系统相比于MC-CDMA，本发明有效地降低了峰均比。同时，由于分数傅立叶变换具有信号能量分布均匀的特性，使本发明的系统在选择性衰落信道下的系统误码性能获得显著提高。

附图说明

图1是本发明的混合载波直接序列扩频CDMA传输系统的信号发送过程示意图；图2是本发明的混合载波直接序列扩频CDMA传输系统的信号接收过程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，采用长度为N的序列作为地址码对系统中的用户进行区分，并设用户i采用的序列为

所述N为正整数；i为正整数；

信号发送过程：

步骤一、设用户i的输入数据为

并将连续的L个数据分为一组，将该组数据进行串/并转换，获得L路并行数据；例如，将经过串/并转换后得到的并行数据记为

其中T表示转置；

步骤二、将步骤一获得的每一路并行数据分别采用用户i对应的序列

进行序列扩展，获得L路扩展后序列；以数据

为例，经过序列进行时域扩展后变为

此时并行的L路数据表示为：

$\left(\begin{array}{cccc}{d}_1^{\left(i\right)}{c}_0^{\left(i\right)}& d_1^{\left(i\right)}{c}_1^{\left(i\right)}& \·\·\·& d_1^{\left(i\right)}{c}_{N-1}^{\left(i\right)}\\ \·& \·& & \·\\ \·& \·& & \·\\ \·& \·& & \·\\ d_L^{\left(i\right)}{c}_0^{\left(i\right)}& d_L^{\left(i\right)}{c}_1^{\left(i\right)}& \·\·\·& d_L^{\left(i\right)}{c}_{N-1}^{\left(i\right)}\end{array}\right)$

步骤三、对与(0≤j≤N-1)相对应的一列L个并行数据

做-α阶加权分数傅立叶变换，获得L路时域下的变换结果；

步骤四、将步骤三中获得的L路时域下的变换结果进行并/串转换，并将转换结果进行信号发送前期处理，获得一组处理后的待发送数字信号；

步骤五、将步骤四获得的一组处理后的待发送数字信号进行数/模转换，获得待发送的模拟信号；

步骤六、将步骤五获得的待发送的模拟信号经过上变频处理后发送至信道；

信号接收过程：

步骤七、将接收到的模拟信号经过下变频处理后进行模/数转换，获得一组数字信号；

步骤八、将步骤七获得的一组数字信号进行与发送端的信号发送前期处理相对应的信号接收处理，获得处理结果；

步骤九、将步骤八获得的处理结果进行串/并转换，获得L路并行的数据；

步骤十、对步骤九获得的L路并行数据进行α阶加权分数傅立叶变换，获得L路并行变换后数据；

步骤十一、对步骤十获得的L路变换后数据中的每一路数据分别采用用户i对应的序列

进行解序列扩展，获得L路并行解扩展后序列

步骤十二、将步骤十一获得的L路解扩展后序列进行并/串转换，获得用户i的数据

并输出；

L为正整数；α为实数。

步骤四中所述的信号发送前期处理具体为：对经并/串转后信号加入循环前缀。

步骤八中所述的信号接收处理具体为：去除接收到信号的循环前缀。

原理：任意一个函数的加权分数傅立叶变换都可以表示为它的四个基本态函数的线性加权形式。设原始信号为g(x)，则g(x)的加权分数傅立叶变换为：

F^α[g(x)]＝w₀(α)g(x)+w₁(α)G(x)+w₂(α)g(-x)+w₃(α)G(-x) (1)

其中，加权系数w_l(α)定义为：

$w_l\left(\mathrm{\α}\right)=\cos \left(\frac{(\mathrm{\α}-l)\mathrm{\π}}{4}\right)\cos \left(\frac{2(\mathrm{\α}-l)\mathrm{\π}}{4}\right)\exp (-\frac{3(\mathrm{\α}-l)\mathrm{\πi}}{4}),(l=\mathrm{0,1,2,3})---\left(2\right)$

其中，α为变换阶数。四个基本态函数g(x)，G(x)，g(-x)，G(-x)是原始信号g(x)的0～3次整数阶傅立叶变换。

进一步考虑离散序列的加权分数傅立叶变换变换。当X₀(n)为一个复数序列时，设{X₀(n)，X₁(n)，X₂(n)，X₃(n)}分别为X₀(n)的0～3次离散傅立叶变换，其归一化的DFT(离散傅立叶变换)形式如下：

$\left\{\begin{array}{c}X\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)e^{-i\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}}\\ x\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)e^{i\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}}\end{array}\right.---\left(3\right)$

则序列X₀(n)的α阶WFRFT为：

F^α[X₀(n)]＝w₀(α)X₀(n)+w₁(α)X₁(n)+w₂(α)X₂(n)+w₃(α)X₃(n) (4)

其中，加权系数w_l(α)定义如式(2)所示。

上述的通信系统中，当α＝0，且L＝1时，HC-DS-CDMA系统退化为DS-CDMA系统。当α＝1时，HC-DS-CDMA系统退化为MC-DS-CDMA系统。HC-DS-CDMA系统通过时域上进行序列扩展，并利用扩频码之间的正交性实现多址接入。它采用加权分数傅立叶变换的方式对时域和频域信息进行融合，分配信号比特能量，是一种结合了时域与频域信息的通信方式。相比于多载波系统，本发明有效地降低了峰均比。同时，由于分数傅立叶变换具有信号能量分布均匀的特性，使本发明的系统在选择性衰落信道下的系统误码性能获得显著提高。

Claims (3)

1.一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，其特征是：

采用长度为N的序列作为地址码对系统中的用户进行区分，并设用户i采用的序列为

所述N为正整数；i为正整数；

信号发送过程：

步骤一、设用户i的输入数据为

并将连续的L个数据分为一组，将该组数据进行串/并转换，获得L路并行数据；

步骤二、将步骤一获得的每一路并行数据分别采用用户i对应的序列

进行序列扩展，获得L路扩展后序列；

步骤三、对步骤二获得的扩展后序列分别进行-α阶加权分数傅立叶变换，获得L路时域下的变换结果；

步骤四、将步骤三中获得的L路时域下的变换结果进行并/串转换，并将转换结果进行信号发送前期处理，获得一组处理后的待发送数字信号；

步骤五、将步骤四获得的一组处理后的待发送数字信号进行数/模转换，获得待发送的模拟信号；

步骤六、将步骤五获得的待发送的模拟信号经过上变频处理后发送至信道；

信号接收过程：

步骤七、将接收到的模拟信号经过下变频处理后进行模/数转换，获得一组数字信号；

步骤八、将步骤七获得的一组数字信号进行与发送端的信号发送前期处理相对应的信号接收处理，获得处理结果；

步骤九、将步骤八获得的处理结果进行串/并转换，获得L路并行的数据；

步骤十、对步骤九获得的L路并行数据进行α阶加权分数傅立叶变换，获得L路并行变换后数据；

步骤十一、对步骤十获得的L路变换后数据中的每一路数据分别采用用户i对应的序列

进行解序列扩展，获得L路解扩展后序列；

步骤十二、将步骤十一获得的L路解扩展后序列进行并/串转换，获得用户i的数据并输出；

L为正整数；α为实数。

2.根据权利要求1所述的一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，其特征在于步骤四中所述的信号发送前期处理具体为：对经并/串转后信号加入循环前缀。

3.根据权利要求1所述的一种混合载波直接序列扩频CDMA传输系统，其特征在于步骤八中所述的信号接收处理具体为：去除接收到信号的循环前缀。

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