[发明专利]一种变换域通信系统信号发射、接收方法及功能模块架构

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术中的信号发射、接收技术领域，特别是一种基于正交频分复用的变换域通信系统(OFDM-TDCS)的信号发射、接收方法及功能模块架构。

背景技术

变换域通信系统(Transform Domain Communication System，TDCS)是通过在给定的频谱范围内、动态改变发射信号的频谱波形来避免与授权用户(licensed user)之间的相互干扰。变换域通信系统使用循环移位键控(Cyclic Code Shift Keying，CCSK)，其调制和解调过程是在发射机中先选择一个固定的序列作为CCSK基函数，然后根据待发送的数据对基函数进行循环移位，最后将移位后的序列发送出去；而接收机选择与发射机相同的序列作为CCSK基函数，根据接收序列与CCSK基函数的移位量来复原所发送的数据。

2006年，一种基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的变换域通信系统被提出(内容详见Chuan Han，Jun Wang，Yaling Yang，and Shaoqian Li，“Addressing the control channel design problem：OFDM-basedtransform domain communication system in cognitive radio”，Elsevier ComputerNetworks Journal，vol.52，no.4，pp.795-815，Mar.2008)。OFDM-TDCS是在变换域通信系统的基础上，结合OFDM发射方式，将传统的单载波传输的变换域通信系统扩展到多载波传输方式；同时，采用频谱标记来区分可用或不可用的频点，简化了频谱波形的生成过程。因此，OFDM-TDCS系统可以作为一种认知无线电(CR)网络中的信令传输技术。在公开号为CN1829211A、发明名称为《一种基于交织和正交频分复用的变换域通信系统》的专利文献所记载的即属于此类技术；该专利技术通过数据映射与交织来提高OFDM-TDCS系统在频谱连续可用情况下的传输性能，其方法主要包括：

一.发射流程，参见图1：

步骤一：生成CCSK基函数，用于对发送数据进行调制；具体步骤包括：.频谱估计；.空闲频谱标记(频点状态标记)；随机相位生成；空闲频谱标记向量与随机相位向量相乘处理；生成CCSK基函数及存储处理；

步骤二：数据调制与交织处理，其步骤包括：采用CCSK调制并将每个发送数据映射成一个向量；对所生成的向量中的元素作交织、得到交织后的向量；

步骤三：生成信号矢量并通过OFDM方式发射，包括：将CCSK基函数与步骤二生成的向量的元素对应相乘；添加循环前缀并发射；

二.接收流程，参见图2：

步骤一.OFDM接收：接收到的时域信号经过OFDM接收机处理得到接收矢量；

步骤二：采用与发射机相同的技术得到一个空闲频谱标记向量和随机相位向量，以用于信号解调；

步骤三：取共轭，并在同步之后与接收矢量中的元素对应相乘，得到矢量

步骤四：对矢量中的元素做解交织；

步骤五：对步骤四中解交织之后的矢量进行离散傅立叶逆变换(Inverse DiscreteFourier Transform，IDFT)，得到矢量

步骤六：取矢量的实部，得到一个实矢量；

步骤七：生成新序列并取其最大元素的下标作为发送数据的估计。

但在实际的无线通信系统中，无线信号在传播过程中将产生大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度衰落是指无线信号的功率随着传播距离的增加而衰减；小尺度衰落是指由于多径效应和多普勒效应的影响，接收信号的功率在时间上和频率上呈现不同的衰落特性；大尺度衰落只影响接收信号的信噪比，而小尺度衰落则会使接收信号失真。因此，无线通信系统必须克服由于小尺度衰落而引起的信号失真，才能更准确地对信号进行处理。然而，上述OFDM-TDCS系统在信号发送和接收过程中并没有针对消除小尺度衰落的技环节，因而存在实际应用效果差、难以推广应用等缺陷。