一种基于平均误码率累计分布的多载波系统联合接收方法与流程

本发明涉及一种基于平均误码率累计分布的多载波系统联合接收方法，属于电子通信技术领域。

背景技术：

多载波系统由于其信道呈现稀疏特性，故其拥有较强的对抗在多通道情况下的频率选择性，同时具有较高的频带利用率，一直以来都是研究的热点，并被认为是新一代宽带无线接入的可选方案之一。伴随着频域中对正交扩频码的应用，用户的数据是通过多载波系统的发射装置进行的扩频。在恶劣的衰落环境中获得较好的误比特率(BER)可以通过频域均衡技术得以实现。当然，与直接数字序列系统相同的是，利用多载波系统中可以应用频分复用，也可以通过限制带宽来达到目的。对于移动用户来说，由于阴影和距离衰落导致的接收信号功率降低可以通过位置分集接收方法来进行补偿。这些方法均可以提高下行链路的传输性能。通过计算机仿真，最新的位置分集方法表明通过联合使用最小均方误差的频域均衡(MMSE-FDE)和接收分集方法可以极大地提高下行链路的容量。然而，这些通过计算机仿真得到的结论如何在理论上得到验证仍存在着理论架构不清晰、数学定义有分歧等很大的问题，因此建立一整套的完备的理论体系来评估由位置分集方法建立的下行链性能就显得尤为重要了。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于平均误码率累计分布的多载波系统联合接收方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于平均误码率累计分布的多载波系统联合接收方法，包括如下步骤：

第一步：准确描述在高斯干扰下接收信号的基础表达；

基站中i中微蜂窝j的用户u，其并行数据序列N_C/SF可以从已调信号序列{d_u(j)(n)；n＝0～N_C/SF-1}中通过串并转换(S/P)得到。S/P转换的输出是通过计算扩频因子SF乘以正交扩频码{C_u(j)(k)；k＝0～SF-1}得到的；通常，基站i的交织码{C_PN(i)(k)；k＝0～N_c-1}是被用作结合每个子载波的用户扩频信号做乘法使用的；不同交织码的作用是将那些接收到的合成信号转化成类白噪声性质，并可以提取出来不同微蜂窝的位置信息。定义第k路子载波的复合接收信号为：

基于上述方程，其中P_i为传输功率，基站i中活动的信道(用户)数为U+δu_i，在位置分集运算中额外预留的信道数为δu_i；考虑到|d_u(i)(n)|＝|c_u(i)(k)|＝|c_PN(i)(k)|＝1，那么，正交扩频交织码可以表示为：正交扩频交织码可以表示为：

然而，由于多址干扰(MAI，multiple access interference)的存在，多径衰落信道中是没有理想正交性的；

多址干扰MAI定义如下：

其中，通过式(1)，(2)，(3)可知方差为：

另外，蜂窝间互扰ICI(inter-cellular interference)是由于交织码不正交而在蜂窝之间产生的，其可定义为：

第二步：推演并计算出信道的理论误码率；信道的增益由本地的平均误码率表征，其值是通过统计平均及数值仿真得到的，可以表示为：

第三步：采用蒙特卡洛数值仿真方法对平均误码率的条件进行模拟并获得当前的平均误码率；

第四步：根据第三步的平均误码率来判断在给定的条件下信道增益是否能够达到标准。

本发明有益效果：提出了一种全新的基于MMSE及空间分集的方法来提升可变频率选择性信道的性能，通过仿真结果发现，本文给出的理论和计算机仿真相互印证，可以为研究无线蜂窝多接入系统下行链路的性能提供一种新的思路

附图说明

图1是复合接收信号结构简图。

图2下行链路多载波蜂窝系统发射机/接收机。

图3阴影衰落β对下行链路容量的影响。

图4(a)为仅考虑MAI时的信道增益仿真。

图4(b)为仅考虑ICI时的信道增益仿真。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

系统模型

多载波系统中包括正交扩频码、交织码和高斯白噪声等信号，其中正交扩频码用来确认用户，而交织码可以用来分离微蜂窝的位置。如前所述，频率选择性衰落信道很难在用户中获得完美的正交性，如图1所示，子载波的增益不再是恒定的，这就会带来多址干扰(multiple access interference，MAI)。

假设多载波系统的子载波数量为N_C，扩频因子为SF,图2给出了使用最小均方误差的频域均衡(MMSE-FDE)和接收分集方法联合接收的系统框图，包括发射和接收2部分。

传输信号数学表达

考虑基站中i中微蜂窝j的用户u，其并行数据序列N_C/SF可以从已调信号序列{d_u(j)(n)；n＝0～N_C/SF-1}中通过串并转换(S/P)得到。S/P转换的输出是通过计算扩频因子SF乘以正交扩频码{C_u(j)(k)；k＝0～SF-1}得到的。通常，基站i的交织码{C_PN(i)(k)；k＝0～N_c-1}是被用作结合每个子载波的用户扩频信号做乘法使用的。不同交织码的作用是将那些接收到的合成信号转化成类白噪声性质，并可以提取出来不同微蜂窝的位置信息。定义第k路子载波的复合接收信号为：

基于上述方程，其中P_i为传输功率，基站i中活动的信道(用户)数为U+δu_i，在位置分集运算中额外预留的信道数为δu_i。考虑到|d_u(i)(n)|＝|c_u(i)(k)|＝|c_PN(i)(k)|＝1，那

么，正交扩频交织码可以表示为：正交扩频交织码可以表示为：

然而，由于多址干扰(MAI，multiple access interference)的存在，多径衰落信道中是没有理想正交性的。

多址干扰MAI定义如下：

其中，通过式(1,2,3)可知方差为：

另外，蜂窝间互扰ICI(inter-cellular interference)是由于交织码不正交而在蜂窝之间产生的，其可定义为：

信道的增益由本地的平均误码率(BER)表征，其值是通过统计平均及数值仿真得到的，可以表示为：

从图3可以看出，阴影衰落β的增加对于下行链路容量几乎没有影响。但是阴影衰落β的增加可以引起干扰功率增大，从而使得干扰发生的概率也变大，因此下行链路的容量降低了。通过位置分集算法后，接收信号的功率有了明显增强，说明阴影衰落β的微小变化可以通过混合分集算法补偿回来，理论分析的结论和计算机仿真的结果是一致的。

由信干噪比和误码率看出干扰成分为复高斯随机变量。图4(a)(b)分别给出了信道中存在MAI和ICI时的概率密度函数(PDF，probability density functions)。假定每个蜂窝的用户数U＝27，γ＝0dB代表信道中的是归一化的功率延迟，P_th＝4.5dB，零均值的高斯分布符合MAI的PDF要求，同时满足了理论计算的近似值。

在图4(a)中可以看到如果只考虑MAI情况下，通过本文的联合接收方法，系统性能得到了较大改善；在图4(b)中可以看到如果只考虑ICI情况下，通过本文的联合接收方法，系统性能也得到了较大改善。当然可以看出，如果信道在只受到MAI的影响情况下，信号的衰落程度要比信道受到ICI时更恶劣，也就是说本文提到的联合接收方法对于处理信道中的ICI更有效。