Noma上行鏈路的多用戶混合載波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種多用戶混合載波技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 區(qū)別于傳統(tǒng)正交的OFDMA、SC-FDMA、TDMA等多址技術(shù)，基于功率域疊加的非正交多 址(NOMA)技術(shù)并沒有在傳統(tǒng)的時、頻域?qū)Σ煌脩暨M(jìn)行資源劃分。NOMA是在相同的時頻資 源上，利用不同用戶間信號能量的差異、采用逐一檢測的方式進(jìn)行多用戶區(qū)分的。NOMA技術(shù) 的核屯、思想正是利用了 CDMA系統(tǒng)中所極力避免的遠(yuǎn)近效應(yīng)來區(qū)分用戶。
[0003] 現(xiàn)有NOMA技術(shù)中不同用戶默認(rèn)采用相同的載波體制和抗干擾技術(shù)，并沒有考慮不 同載波體制在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中所受遠(yuǎn)近效應(yīng)及信道衰落的影響。例如，OFDM技術(shù)受PAPR問題及 功率放大器性能制約，最大發(fā)射功率受到限制，在通信距離較遠(yuǎn)時性能可能會受到較大影 響。針對上述不足，本專利提出在現(xiàn)有NOMA系統(tǒng)中引入基于WFRFT的混合載波體制，利用混 合載波技術(shù)在單鏈路傳輸中的技術(shù)特點(diǎn)，W及其BER、PAPR等性能可W通過WFRFT參數(shù)靈活 控制的特點(diǎn)，在NOMA系統(tǒng)的不同用戶中采用更加靈活、多樣的調(diào)制方式，W期通過后續(xù)的參 數(shù)優(yōu)化和技術(shù)選擇策略，提高現(xiàn)有NOM技術(shù)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的性能。
[0004] 文獻(xiàn)1(梅林，沙學(xué)軍，張乃通于2010公開的《The Approach to Carrier Scheme Convergence Based on 4-Weighted Fractional Fourier Transform》）中指出，基于 WFRFT的數(shù)字基帶信號具有混合單載波和多載波信號的特點(diǎn)，通過與不同技術(shù)結(jié)合，運(yùn)種混 合載波信號可W在不同類型干擾信道下(特別是時間-頻率雙選擇性衰落信道)取得較單載 波和多載波系統(tǒng)更好的誤碼率性能，見文獻(xiàn)2-6:
[000引文獻(xiàn)2:沙學(xué)軍，邱昕，梅林于2012年公開的《Hybrid Carrier CDMA Communication System Based on Weighted-type Fractional Fourier Transform》；
[0006] 文獻(xiàn)3:王礙，沙學(xué)軍，梅林，邱昕于2012公開的《Performance Analysis of Hybrid Carrier System with MMSE Equalization over Doubly-Dispersive Ch曰nnels》；
[0007] 文獻(xiàn)4:王礙，沙學(xué)軍，梅林于2012公開的《On Inte;rference S叫pression in Doubly-Dispersive Channels with Hybrid Single-Multi Carrier Modulation and an MMSE Iterative Equalizer》；
[000引文獻(xiàn)5:李勇，沙學(xué)軍，王礙于2013年公開的《Hybrid Carrier Communication with Partial FFT Demodulation over Underwater Acoustic Channels》；
[0009] 文獻(xiàn)6:梅林，張欽宇，沙學(xué)軍，張乃通于2013年公開的《WFRFT Precoding for Narrowband Interference Suppression in DFT-Based Block Transmission Systems》；
[0010] 而針對WFRFT參數(shù)的選取問題，文獻(xiàn)6與文獻(xiàn)7分別針對雙選信道和窄帶干擾信道 提出了不同的方法。
[001。 上述文獻(xiàn)的關(guān)注重點(diǎn)都集中在系統(tǒng)的誤碼率特性，文獻(xiàn)8 (申請?zhí)枮?201310556456.1，名稱為《一種場強(qiáng)驅(qū)動型單載波-多載波融合的信號傳輸方法》)則提出了 另一種不同的思路。由于不同載波體制的峰均功率比特性不同，受功率放大器性能制約，在 相同設(shè)備下不同載波體制會有不同的有效通信距離，即覆蓋范圍不同。因而，文獻(xiàn)8提出了 一種根據(jù)通信距離不同而進(jìn)行載波體制切換（即WFRFT參數(shù)選擇）的具體方法，W實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 吞吐量與覆蓋范圍的平衡。
[0012] 文獻(xiàn)8是針對單用戶所提出的技術(shù)，并沒有考慮多用戶的情況，而現(xiàn)有NOMA相關(guān)研 究及資料并沒有討論不同用戶載波體制的內(nèi)容公開。
[0013] 文獻(xiàn)8公開了一種場強(qiáng)驅(qū)動型單載波-多載波融合的信號傳輸方法，它是通過將信 道狀態(tài)信息、接收機(jī)位置信息反饋給發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，并根據(jù)所反饋的信息和后述算法流 程調(diào)整加權(quán)分?jǐn)?shù)傅立葉變換參數(shù)和數(shù)字基帶映射方式，即載波體制和調(diào)制方式的自適應(yīng)調(diào) 整，W實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在覆蓋范圍和系統(tǒng)吞吐量之間的平衡，最大化系統(tǒng)功效。但文獻(xiàn)8是一種針 對單用戶的混合載波傳輸方案，并不是一種多用戶技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明是為了提高系統(tǒng)上行鏈路的頻譜效率，從而提供一種NOMA上行鏈路的多用 戶混合載波方法。
[0015] NOMA上行鏈路的多用戶混合載波方法，它包括W下步驟：
[0016] 步驟一、N個用戶分別對離散時間信號進(jìn)行數(shù)字基帶映射處理，分別得到數(shù)據(jù) 為(")，乂;(")，乂;:.乂;（"），其中上角標(biāo)1~N表示用戶序號、n表示用戶的數(shù)據(jù)序號;N為大 于1的整數(shù);n為正整數(shù)；
[0017]步驟二、將步驟一得到的N個用戶的基帶映射信號分別經(jīng)過預(yù)設(shè)的〇1，〇2,〇3。'曰齡 WFRFT變換，得到經(jīng)N點(diǎn)4-WFRFT調(diào)制后的離散時間信號Y(n);
[0018] 然后依次對該N點(diǎn)4-WFRFT調(diào)制后的離散時間信號Y(n)進(jìn)行插入循環(huán)前綴、D/A變 換后發(fā)射至信道；
[0019] 步驟S、接收端接收到N個通過信道后的用戶疊加信號，依次進(jìn)行A/D變換和去循 環(huán)前綴處理，獲得處理后的數(shù)據(jù)；
[0020] 步驟四、對步驟S處理后的數(shù)據(jù)做-Qi階的4-WFRFT變換，再經(jīng)基帶反映射，解調(diào)出 用戶1數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟五、對步驟四解調(diào)出的用戶1數(shù)據(jù)依次進(jìn)行再做基帶映射及Cii階的4-WFRFT變 換，獲得變換后數(shù)據(jù)；
[0022] 步驟六、將步驟=中獲得的數(shù)據(jù)與步驟五獲得的數(shù)據(jù)相減，得到去除用戶1數(shù)據(jù)后 的總數(shù)據(jù)；
[0023] 步驟屯、對當(dāng)前總數(shù)據(jù)依次做-CU階的4-WFRFT變換和基帶反映射，解調(diào)出用戶i的 數(shù)據(jù);令i的初始值為2;
[0024] 步驟八、對步驟屯中解調(diào)出的用戶i的數(shù)據(jù)再進(jìn)行基帶映射和Qi階的4-WFRFT變 換；
[0025] 步驟九、將當(dāng)前數(shù)據(jù)與步驟八得到的數(shù)據(jù)相減，獲得去除前i個用戶數(shù)據(jù)后的總數(shù) 據(jù)；
[0026] 步驟十、令i的值加1，并判斷i的值是否大于N，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步 驟八;如果判斷結(jié)果為否，則結(jié)束。
[0027]本發(fā)明大幅度提高了系統(tǒng)上行鏈路的頻譜效率。
【附圖說明】
[002引圖1是基于4-WFRFT系統(tǒng)的多用戶NOMA上行鏈路示意圖；
[0029] 圖2是基站接收到N個同頻用戶的功率差異示意圖；
[0030] 圖3是混合載波系統(tǒng)上行鏈路多用戶NOMA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖4是NOMA上行鏈路中多用戶混合載波傳輸方法示意圖；
[0032] 圖5是【具體實(shí)施方式】一中所述的系統(tǒng)容量對比圖；
[0033] 圖6是混合載波系統(tǒng)上行鏈路多用戶NOMA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖7是【具體實(shí)施方式】一中所述的兩用戶不同變換階數(shù)時的NOMA上行頻譜效率對比 示意圖；
[0035] 圖8是【具體實(shí)施方式】一中所述的兩用戶相同變換階數(shù)時的NOMA上行頻譜效率對比 示意圖；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0036] 一、NOMA上行鏈路的多用戶混合載波方法，它包括W下步驟：
[0037] 步驟一、N個用戶分別對離散時間信號進(jìn)行數(shù)字基帶映射處理，分別得到數(shù)據(jù) X(")，為(")，式(W.. 乂:、'("），其中上角標(biāo)1~N表示用戶序號、n表示用戶的數(shù)據(jù)序號;N為大 于1的整數(shù);n為正整數(shù)；
[003引步驟二、將步驟一得到的N個用戶的基帶映射信號分別經(jīng)過預(yù)設(shè)的日1，日2,日3…QN階 WFRFT變換，得到經(jīng)N點(diǎn)4-WFRFT調(diào)制后的離散時間信號Y(n);
[0039] 然后依次對該N點(diǎn)4-WFRFT調(diào)制后的離散時間信號Y(n)進(jìn)行插入循環(huán)前綴、D/A變 換后發(fā)射至信道；
[0040] 步驟S、接收端接收到N個通過信道后的用戶疊加信號，依次進(jìn)行A/D變換和去循 環(huán)前綴處理，獲得處理后的數(shù)據(jù)；
[0041] 步驟四、對步驟S處理后的數(shù)據(jù)做-Qi階的4-WFRFT變換，再經(jīng)基帶反映射，解調(diào)出 用戶1數(shù)據(jù)；
[0042] 步驟五、對步驟四解調(diào)出的用戶1數(shù)據(jù)依次進(jìn)行再做基帶映射及ai階的4-WFRFT變 換，獲得變換后數(shù)據(jù)；
[0043] 步驟六、將步驟=中獲得的數(shù)據(jù)與步驟五獲得的數(shù)據(jù)相減，得到去除用戶1數(shù)據(jù)后 的總數(shù)據(jù)；
[0044] 步驟屯、對當(dāng)前總數(shù)據(jù)依次做-CU階的4-WFRFT變換和基帶反映射，解調(diào)出用戶i的 數(shù)據(jù);令i的初始值為2;
[0045] 步驟八、對步驟屯中解調(diào)出的用戶i的數(shù)據(jù)再進(jìn)行基帶映射和Qi階的4-WFRFT變 換；
[0046] 步驟九、將當(dāng)前數(shù)據(jù)與步驟八得到的數(shù)據(jù)相減，獲得去除前i個用戶數(shù)據(jù)后的總數(shù) 據(jù)；
[0047] 步驟十、令i的值加1，并判斷i的值是否大于N，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步 驟八;如果判斷結(jié)果為否，則結(jié)束。
[0048] 文獻(xiàn)8是一種針對單用戶的混合載波傳輸方案，而本專利則通過NOMA技術(shù)提高混 合載波系統(tǒng)用戶接入數(shù)量與系統(tǒng)容量，是一種多用戶技術(shù)。
[0049] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：
[0050] 本發(fā)明是在基于4-WFRFT的混合載波系統(tǒng)上行鏈路中，使用NOMA及SIC消除多址干 擾的方案來提高系統(tǒng)上行鏈路的頻譜效率。
[0051 ]本發(fā)明中縮略語和關(guān)鍵術(shù)語定義：
[0052] WFRFT:Weighted-type 打actional Fourier transform,加權(quán)分?jǐn)?shù)傅立葉變換； [0053] NOMA:Non-〇;rthogonal Multiple Access,非正交多址；