[发明专利]一种多载波互补码单码循环移位多址接入方法

权利要求书

1.一种多载波互补码单码循环移位多址接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过循环移位原始的互补码C(1，M，N)构建多载波CC-ICCS地址码：

步骤1.1，选择原始的互补码C(1，M，N)，其中，M和N分别表示互补码子序列的数目及子序列的码长，第m个子码序列表示为c_m＝[c_m，1，c_m，2，...·，c_m，N]，其中c_m，n∈{+1，-1}，m∈{1，2，...，M}，，n∈{1，2，...，N}，互补码序列表示为下式(1)：

互补码序列的自相关通过对M个子码序列移位求和获得，具体的自相关函数表示为下式(2)：

上式(2)中：0≤δ≤N，表示两个码字之间码片移位，且由式(2)看出，互补码具备理想的自相关性，即在除了δ＝0外，任意移位下互补码的相关性的值都为0；

步骤1.2，构造循环移位矩阵，构造辅助CC-ICCS地址码，因此，一个N×N的循环移位矩阵Ψ^(k)表示为下式(3)：

步骤1.3，利用所构造的循环移位矩阵对地址码数目扩展，其中所扩展的第k个用户的CC-ICCS地址码表示为下式(4)：

上式(4)中：通过ICCS方法扩展的地址码池，在没有码片移位的前提下，CC-ICCS地址码之间仍然具备理想的正交性，所构造的新地址码用于多用户共享通信；

步骤2，构建下行多载波CC-ICCSMA发送端并对CC-ICCSMA系统发送信号进行处理；

步骤3，构建下行多载波CC-ICCSMA接收端，对CC-ICCSMA系统接收信号进行处理。

2.按照权利要求1所述多载波互补码单码循环移位多址接入方法，其特征在于，步骤2所述构建下行多载波CC-ICCSMA发送端并对CC-ICCSMA系统发送信号进行处理，包括以下步骤：

步骤2.1，对发送端同向支路进行扩频处理：

在同向支路，利用地址码C^(k)对第k个用户的信源进行扩频处理，再将扩频后的信息调制到M个并行子载波上，其中，B为数据帧长度，则第m个子载波的发送信号表示为下式(5)：

上式(5)中：E表示各用户信息序列的传输功率，T_b表示比特间隔，T_b＝NT_c，T_c表示码片间隔且T_c＝M/B_w，B_w表示带宽，然后，用户k的扩频码中第m个子码序列表示为下式(6)：

上式(6)中：q(t)表示单位方波；

步骤2.2，同向支路扩频信号插入CSI导频：

信号扩频后，每个用户插入唯一的CSI导频信息，其中，CSI导频信息在接收端用于信道估计，并且需要在导频与数据之间插入保护间隔，以消除由多径造成的信号干扰，在此，保护间隔的持续时间τ需大于等于信道的最大的时延扩展，在各子载波上对所有用户扩频后的信号非正交合并，从而获得M个并行数据流，然后数据流分别被调制到M个正交子载波上，同向支路信号表示为下式(7)：

上式(7)中：f_m表示第m个子载波；

步骤2.3，进行发送端的正交支路MAI导频扩频：

在正交支路的信号处理过程，引入MAI导频构造ICCS相关矩阵，ICCS相关矩阵在接收端信号检测中起到重要的作用，在此，MAI导频信息定义为下式(8)：

上式(8)中：u^(Q，k)∈{1，-1}表示用户k导频比特信息，表示用户k的CC-ICCS码中第m个子码序列；

步骤2.4，构建发送端的数据结构：

每一个用户的扩频码分别用于同向支路的数据信号扩频和正交支路MAI导频信息扩频，在正交支路中，所有的MAI导频以时分复用方式传输，各用户之间引入保护间隔用于避免多径干扰，在正交支路的导频结构表示为下式(9)：

上式(9)中：0表示持续时间为τ的保护间隔，在MAI导频前引入CSI导频用于接收端的信道估计，经过多载波调制后，正交支路的发送信号表示为下式(10)：

步骤2.5，合并同向支路与正交支路发送信号：

合并同向支路s^(I)(t)与正交支路s^(Q)(t)的发送信号，并采用多载波技术利用天线发送到无线信道，信号经历多径信道后到达接收端。

3.按照权利要求1所述多载波互补码单码循环移位多址接入方法，其特征在于，步骤3所述构建下行多载波CC-ICCSMA接收端，对CC-ICCSMA系统接收信号进行处理，包括以下步骤：

步骤3.1，处理正交支路接收MAI估计信号：

在接收端，观测到的第κ个用户在第m个子载波的信号为下式(11)：

上式(11)中：是信道矩阵中H_m，0的虚部部分，信道矩阵的维度为L是多径的径数，上式(11)中：

在宽带通信系统中，通常，多径的时延比符号周期更长，为了不失一般性，考虑L＞N，其中N表示码长；

步骤3.2对正交支路接收MAI估计信号进行均衡处理：

针对用户的多径扩展问题，在接收端，首先在接收信号中提取CSI导频，并进行信道估计，根据估计后的信道状态信息设计MMSE信道均衡器恢复接收信号，在此，MMSE信道均衡器表示为下式(12)：

上式(12)中：I表示单位对角矩阵，单位对角矩阵维度为N×N的矩阵，σ²表示噪声方差，对第m个子载波进行信道均衡后，得到下式(13)：

上式(13)中，ζ^(Q)表示MMSE均衡输出的噪声项；

步骤3.3正交支路中第m个子载波均衡后的信号通过ICCS匹配滤波器，其输出序列的元素可表示为下式(14)：

上式(14)中，u^(Q，k)表示第k个用户在第m个子载波上MAI导频信号，表示ICCS匹配滤波器第m个子载波的本地码序列，当各个用户的MAI导频信号p^(Q)通过ICCS匹配滤波器后，获得一个维度K×K的第m子载波的ICCS相关子矩阵，其表达式为下式(15)：

然后，合并每一个子载波的ICCS相关子矩阵，从而，获得CC-ICCS相关矩阵，即然后，将反馈到同向支路用于数据检测；

步骤3.4对同向支路数据均衡处理过程：

在同向支路数据传输过程中，关注第κ个用户信号处理过程，其中这里，第κ个用户第i个符号块的表达式为下式(16)：

上式(12)中，表示传输的数据信号ι表示多址干扰，并且，设定接收端能够获得完美的信道状态信息，并应用MMSE均衡器对接收信号均衡，均衡后的信号表示为下式(17)：

步骤3.5对同向支路均衡后的信号通过ICCS匹配滤波器，消除多址干扰，均衡后的信号被传送到ICCS匹配滤波器中，然后，合并所有子载波的信号，所获得的信号表示为下式(17)-(19)：

其中：

信号经过ICCS匹配滤波器后，获得向量为了消除MAI干扰，将乘以由正交路反馈得到的矩阵，CC-ICCS地址码在同步/准同步通信系统中仍满足理想的互相关性，则所构造的ICCS相关矩阵近似为对角矩阵，则理想用户κ所恢复的信息比特表示为下式(20)：

上式(20)中，表示用户κ的理想信号，J^(I，κ)表示剩余的MAI干扰，为噪声项。