[发明专利]GFDM/CDMA混合多址无线接入方法

说明书

本发明公开了一种GFDM/CDMA混合多址无线接入方法，利用本发明可以消解GFDM的子载波间干扰。本发明通过下述技术方案予以实现：本发明针对使用相邻子载波的用户，彼此间会有干扰，难以实现的问题，在多载波发射机广义频分复用GFDM/码分多址CDMA混合多址的无线接入系统中，引入扩频时隙ALOHA，在用户完成对基站时频同步后，各个用户随机发送到达基站时刻为各时隙起始时刻的上行数据；采用子载波数为K，每个子载波可以携带符号数为M的广义频分复用GFDM系统对子载波进行编号；用户发送数据时，在相邻子载波间加入PN序列进行扩频，即对奇数号子载波使用同一个PN1，对偶数号子载波使用同一个PN2，以此来抵消非正交子载波间的干扰。

技术领域

本发明涉及一种基于广义频分复用GFDM(Generalized Frequency DivisionMultiplexing)的无线通信多址技术领域，尤其是结合广义频分复用多址和扩频时隙Aloha的混合多址技术。

背景技术

近年来，超宽带无线通信系统通常采用持续时间极短的脉冲波形对被传输的数据进行调制，调制带宽被扩展到几个GHz量级之上，从而使系统具有功耗低，数据传输速率极高，抗多径和窄带干扰能力强，用户容量大等一系列独特的优点。在多用户系统中，接收机除了受到背景噪声干扰外，还受其它发射用户的干扰。由于其它发射用户对接收机的干扰脉冲的相位，时延等都是随机的，所以要计算出脉冲对接收机的输出产生的干扰。随着卫星通信技术的不断更新和业务类型的不断增多，现有技术提出了固定时隙分配协议(FAMA)、按需请求分配协议(DAMA)、随机接入协议(RA)、自由接入协议(FA)和时隙ALOHA协议等多种多址接入协议的基本类型。目前主要有按需分配和自由分配相结合的CFDAMA协议、固定分配和按需分配相结合的CFDAMA协议、随机接入和按需分配相结合的CRDAMA协议，以及其他类型的混合协议。时隙ALOHA也被应用到卫星通信及无线数字通信网中。ALOHA协议分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种。ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让它们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。在时隙ALOHA系统中，计算机并不是在用户按下回车键后就立即发送数据，而是要等到下一个时间片开始时才发送。这样，连续的纯ALOHA就变成离散的时隙ALOHA。由于冲突的碰撞区平均减少为纯ALOHA的一半，因此时隙ALOHA的信道利用率可以达到36.8％(1/e)，是纯ALOHA协议的两倍。但对于时隙 ALOHA，用户数据的平均传输时间要高于纯ALOHA系统。多种复用协议就是在一个系统的许多用户之间共享一个共同的信道，这个协议必须通过要求用户遵循一个确定的原则来控制用户接入信道的方式，这个协议要控制信道的分配能力。用户传输交流方法叫做协议，以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。当多个用户用一个共同的媒质传输叫做多址接入。因此多址接入协议就是一个用于共同使用同一个传输媒质的用户之间成功传递信息的原则，当资源被超过一个独立的用户使用时就需要多址接入协议。如果没有这个协议，当多个用户接入传输资源在同一时间就会出现碰撞，因此多址接入协议至少要解决这些碰撞问题。多址接入协议技术的作用是使同一个网络中的终端共享同一个传输资源。多址接入协议是用在共享信道资源的传输系统中，这种情况下，共享资源的主要原因是系统环境的连通性，在无线传输系统中要有高效的资源利用率，当多个用户共同使用一个传输媒质，这个传输网络有许多点对点的链路组成。当其中一个链路同时被多个用户使用的时候，就需要多路技术，多路技术就是不同的传输信息使用同一个物理链路。当以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址接入时，称为频分多址方式(FDMA)；当以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址接入时，称为时分多址方式(TDMA)；当以传输信号的码型不同来区分信道建立多址接入时，称为码分多址方式(CDMA)。目前在移动通信中应用的多址方式有：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA以及它们的混合应用方式等。建立用户之间的无线信道的连接，是多址接入方式的问题。解决多址接入问题的方法叫多址接入技术。多址接入技术是卫星通信的关键技术之一，其对系统的用户容量、复杂度、经济性等有重要的影响。多址接入协议的选取直接影响到系统的频谱利用率、系统容量、网络结构、通信的服务质量、设备的复杂性。传统的多址技术基于信号的正交分割原理实现多用户的业务信号分离，如时分、频分、码分、空分等，其中，频分多址技术成熟、稳定、容易实现且成本较低，但其频谱利用率较低，每个用户 (远端站)都要占用一定的保护频带。时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。TDMA较之FDMA具有通信信号质量好，保密较好，系统容量大，频谱利用率高等优点，在宽带无线接入领域中被广泛采用。码分多址技术给不同的用户分配一个不同的编码序列以共享同一信道，使用不同的编码区分不同的用户。在实际环境中，由于各种多址技术功能局限性，常将多种多址技术进行混合使用。