[发明专利]基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线宽带接入技术领域，特别涉及一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信方法以及一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信系统。

背景技术

在3GPP LTE的标准化演进过程中，已经出现了多种多址方案，例如多载波码分多址接入(MC-CDMA)、多载波时分复用同步码分多址接入(MC-TD-SCDMA)、正交频分多址接入(OFDMA)等等，其中，OFDMA已成为下行链路的主流多址方案，且是上行链路的热门候选方案，由于正交频分复用(OFDM)能够将严重的频率选择性信道转化为若干平坦的子信道，从而可以有效地对抗无线通信环境中的频率选择性衰落，又由于子信道之间相互正交，可以获得很高的频谱利用率，因此，OFDM非常适用于无线宽带信道下的高速传输，通过给不同的用户分配不同的子载波，其中，基于OFDM技术的OFDMA系统具有天然的多址方式。

OFDMA系统中的其中一个核心处理方式是IFFT/FFT操作，在下行链路中，作为发射机的基站在频域加载数据，然后采用IFFT操作将该数据转换到时域，并加上循环前缀(CP，Cyclic Prefix)，然后从天线端口发射出去，其中，CP的作用是抵抗传输信道造成的符号间干扰。

现有技术中的OFDMA系统的下行链路接入方式参见图1所示，在基站发射端，需要发送给各不同用户的数据首先经过信道编码、数字调制等处理后，进入子载波映射模块，被映射到属于各用户自己的频点，随后，各用户的数据统一进入OFDM调制模块，该OFDM调制模块包括一个M点的IFFT操作以及一个增加循环前缀的操作，经OFDM调制模块处理后的数据通过天线发送出去。在用户接收端，接收机首先对接收到的数据进行去除循环前缀的操作，然后通过FFT操作将数据转换回频域数据，然后通过子载波解映射操作，提取出属于本地用户的频点数据，再利用导频数据进行信道估计、获得各子载波信道增益、进行简单的单抽头频域均衡，消除信道影响后，即可恢复出原始的数据。

参见图2所示，是现有技术中的OFDMA系统下行链路方案峰均比的互补累计分布函数仿真示意图，仿真条件为FFT操作的点数为256点，图示中的横轴表示峰均比的dB值，图示中的纵轴表示峰均比大于横轴值的概率。由图2可知，与单载波系统相比较，OFDMA系统的峰均比非常高，这是由于发送信号在经过了傅里叶矩阵加权(IFFT操作)后，会进行线性合并，当各路数据同相分量叠加时，所产生的峰值功率将远远高于平均功率，从而造成巨大的峰均比。由于高峰均比对发送设备的射频功放的线性范围要求很高，要求射频功放具有很大的线性范围，因此会大幅度增加基站的复杂度和成本。

另一方面，对于上行链路而言，基于单载波频域均衡(SC-FDE)的单载波频域多址接入方案(SC-FDMA)由于其较低的峰均比优势，已经成为LTE上行的主流多址备选方案。在SC-FDMA上行链路中用户发射机只将自己的数据映射到全部频带的一部分频段上，而其余频段预留给其他的用户，不进行本地用户的数据传输，以实现在基站接收机端能够通过这种频分多址来区分各个用户的数据。但是，由于这种方式对于发射机而言，只使用一小部分频段，而空余了其他频段不进行数据传输，这使得发射机不能实现多路用户数据复用，广播数据传送等下行链路必需的功能，因此不能直接应用于下行链路。

发明内容

针对上述现有OFDMA系统下行链路中存在的问题，本发明的目的在于将上行SC-FDMA系统中的FFT预编码技术通过结合用户数据复用技术以应用于下行链路，从而提供一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信方法以及一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信系统，其可以有效地降低峰均比，且可以有效地利用信道提供的频率分集增益，并具有较高的频谱利用率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信方法，包括步骤：

基站发射机分别对各用户的原始数据进行编码调制，分别对编码调制后的数据进行FFT预编码处理，对所述FFT预编码处理后的所有用户数据统一进行子载波映射，并对子载波映射后的数据进行第一IFFT操作、增加循环前缀操作后，通过天线发送；

用户接收机接收所述增加循环前缀后的数据，对该数据执行去除循环前缀操作、FFT操作，并进行子载波逆映射提取出对应于该用户的数据，并该数据进行第二IFFT操作、解调解码操作，获得对应于该用户的原始数据。

一种基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信系统，包括基站发射机与用户接收机，