专利名称：Lte上行链路的一种混合多址接入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及LTE上行链路的一种混合多址接入系统，即SC-FDMA技术与IDMA多址通信技术相结合的混合多址系统。
背景技术：
峰值平均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)主要表征发送信号的幅度峰值和平均值之间的比。多载波技术，如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)，其信号大量独立调制的具有不同载频的信号叠加而成，具有很高的PAPR。极端情况下，如果N个子载波具有相同相位的信号叠加，所产生的峰值的幅度是平均信号幅度的N倍。而具有高PAPR的传输技术会降低射频功放的功率效率，并要求发射机功放有一个很大的线性范围，从而提高数/模和模/数转换器的复杂度，增加终端的成本。一般较多地采用互补累积函数(CXDF)间接地衡量PAI^R对系统的影响程度。交织多址接入系统(IDMA)是使用低速率码并利用交织器区分用户的多址接入系统，被认为是码分多址(CDMA)的特例，通过迭代检测提高系统性能，继承了 CDMA抗多径衰落和抗多用户干扰等特性。图1是0FDM-IDMA系统架构图。目前，研究表明0FDM-IDMA多址混合技术是比 0FDM-CDMA混合多址技术优越的系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较低PAPR性能的LTE上行链路的一种混合多址接入系统，即SC-FDMA-IDMA系统，适用于无线通信的上行链路通信。本发明采用的技术方案为LTE上行链路的一种混合多址接入系统，该系统为由 OFDM多载波技术与IDMA多址技术结合的0FDM-IDMA混合多址技术系统中，采用SC-FDMA代替OFDM传输技术与IDMA相结合，即SC-FDMA-IDMA技术。更确切就是，在0FDM-IDMA系统的发射机端添加DFT和子载波映射模块，以及在接收机端添加IDFT和子载波解映射模块。 SC-FDMA采用DFT-spread OFDMA多址接入方式。DFT-spread OFDMA频谱资源的分配有集中式映射和分布式映射两种方式，本系统采用这两种映射方式的SC-FDMA与IDMA相结合。本发明公开了 LTE上行链路的一种混合多址接入系统，用以避免LTE上行链路通信系统中发射机端高峰均功率比(PAPR)的瓶颈。本发明提供的LTE上行链路的一种混合多址接入系统实现方法为由SC-FDMA技术替代0FDM-IDMA中的OFDM技术，构成 SC-FDMA-IDMA系统，SC-FDMA-IDMA系统既具有与0FDM-IDMA技术相近的系统性能，同时又具有单载波结构的特点，即具有较低的PAI3R性能。本技术发明系统对未来无线通信系统的上行传输技术，提供了有效的改善方法和技术方案。LTE系统的下行链路采用OFDMA多址接入技术，可以达到最高的频谱效率，而在上行链路采用比OFDMA峰值功率比低的SC-FDMA (单载波频分多址)接入方式。SC-FDMA是一种与OFDM系统相似的复杂度，具有峰值平均功率比(PAPR)低的单载波调制和频域均衡的技术。SC-FDMA 被称为 DFT-spread OFDMA 或者 DFT pre-coded 0FDMA，其结构形式类似于0FDMA，并且具有与OFDMA大致相同的性能。SC-FDMA系统包含了 OFDMA信号处理模块， 只是增加了 DFT模块于发射机端和IDFT模块于接收机端。一般说来，OFDM传输技术具有抗ISI与ICI，高频谱率等优点，但具有较高的PAPR， 尤其对于上行通信来说是个瓶颈，同时易于造成频偏，需要严格的时频同步等，而SC-FDMA 具有单载波的结构，单载波具有较低的PAPR问题，尤其利于上行链路通信。因此在不影响系统整体性能的前提下，SC-FDMA取代OFDM与IDMA技术结合，将产生具有与0FDM-IDMA系统性能相接近的SC-FDMA-IDMA系统，同时又具有较低的PAPR性能。与0FDM-IDMA系统不同的是，SC-FDMA-IDMA系统具有单载波的传输结构，而 0FDM-IDMA是多载波的传输结构，因此SC-FDMA-IDMA系统具有较低的PAPR，能够更加利于通信系统的上行链路传输。
图1是0FDM-IDMA系统架构图，图中省去了循环前缀的模块；图2是SC-FDMA与OFDMA系统架构图，CP 循环前缀；图3是SC-FDMA-IDMA系统说明图；图4是SC-FDMA-IDMA系统架构图，图中省去了循环前缀的模块；图5是SC-FDMA-IDMA系统中IDMA发射机模块采用的三种形式。图1中，101为用户终端1，102为信道，103为加性高斯白噪声，104为FFT，105为基本信号估计器‘图2中，201为N点DET，202为子载波映射，203为M点IDFT，204为加CP/ 脉冲成形，205为数模转换/RF，206为信道，207为RF/模数转换，208为去CP，209为M点 DFT, 210为子载波解映射/均衡，211为N点IDFT，212为检测；图3中，301为IDMA发射机， 302 为 SC-FDMA 调制，303 为信道，304 为 SC-FDMA，305 为 IDMA 接收机，304-1 为 IDMA 接收机，302-304为载波通信系统，301-1为IDMA发射机。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。图4是SC-FDMA-IDMA系统架构图。由图4可见SC-FDMA-IDMA系统是以0FDM-IDMA 为基础建立的，正如SC-FDMA与OFDMA的区别，扩展了 DFT模块与IDFT模块。SC-FDMA-IDMA 系统架构与0FDM-IDMA系统架构类似，基本的系统结构相同，两个系统同样具有基本相同的性能，只是传输的载波的形式不同。本发明将0FDM-IDMA系统中的OFDM技术用SC-FDMA 技术替代，具体的做法就是，在以0FDM-IDMA系统为基础的条件下，根据OFDM与SC-FDMA结构联系，在0FDM-IDMA发射机端加DFT模块与子载波映射模块，在0FDM-IDMA接收机端添加子载波解映射模块与IDFT模块，添加于发射机的模块中，核心模块是DFT模块，同样的在接收机端的添加的核心模块是IDFT模块。DFT模块将用户数据从时域变换到频域，子载波分
4配则实现频分多址(FDMA)的功能，用户数据在频域实现了复用，再经OFDM的IFFT模块，频域信号被变换为时域信号，所有传输的信号串行传输于一个单载波，由此具有了单载波结构。用户数据传输具有了单载波的传输形式，单载波的传输模式具有较低的PAPR。同时子载波分配有分布式和集中式两种形式，这两种分配方式更具自己的PAI^R特性。IDFT模块是完成DFT逆过程的功能模块。本发明本混合多址接入系统称为SC-FDMA-IDMA，SC-FDMA-IDMA系统相当于IDMA 与SC-FDMA的串联。系统的发射机端，IDMA发射机的输出作为SC-FDMA调制的输入，在系统的接收机端，则相反，SC-FDMA解调的输出作为IDMA接收机的输入。系统的数据相当于 IDMA的数据经过了 SC-FDMA调制，既具有了 IDMA的特性又具有了 SC-FDMA的特性。因此， 这种混合多址系统，兼具有IDMA和SC-FDMA的功能特性。其名SC-FDMA-IDMA，顾名思义， 两种技术的结合，单载波的传输结构与交织多址技术的结合，实现了低PAPR与低复杂性。 本系统发射机同样具有IDMA发射机的三种模式，(a)信道编码、随机交织器，(b)重复码扩频、随机交织器，(c)信道编码、重复码扩频、随机交织器。发射机与接收机结构形式可根据 SC-FDMA与IDMA技术的形式变化作相应的调整。添加的核心模块DFT模块与IDFT模块，执行DFT和IDFT的变换点数与OFDM中IFFT与FFT的点数，即子载波数，可根据系统的设置灵活变动，其中IFFT与FFT的点数是大于DFT和IDFT的变换点数。本发明SC-FDMA-IDMA系统是在0FDM-IDMA系统基础上建立而成。根据图2所示SC-FDMA与OFDMA系统架构图，结合两者的性能特性，找到从 0FDM-IDMA系统演变为SC-FDMA-IDMA系统的技术方法。该系统技术实现方法为步骤一、SC-FDMA的接入方式采用 DFT-spread 0FDMA，根据 DFT-spread OFDMA 与 OFDMA的系统架构区别，在发射机端加上DFT模块，在接收机端加上IDFT模块。从而去实现 SC-FDMA-IDMA 系统。步骤二、SC-FDMA-IDMA发射机用户数据先经过IDMA调制再经SC-FDMA调制，再通过无线信道传输，接收机端先进行SC-FDMA解调，再进行IDMA解调。其中IDMA发射机主要模块包括信道编码、重复码扩频、随机交织器交织、QPSK或者BPSK调制。其中SC-FDMA调制主要模块包括DFT、子载波映射、IFFT载波调制、加循环前缀。SC-FDMA解调主要模块包括去循环前缀、FFT载波解调、子载波解映射、IDFT。IDMA接收机模块为迭代处理器(也称为turbo处理器)，主要包括基本信号估计器ESE (Elementary Signal htimator)、解交织器、译码器(DEC)和交织器等。SC-FDMA-IDMA系统中IDMA发射机模块可采用以下三种形式，见图5 相应的接收机作相应的调整。SC-FDMA-IDMA系统说明图，如图3所示。SC-FDMA-IDMA系统由一个IDMA 层串联上SC-FDMA层。在发射机IDMA层的输出作为SC-FDMA层的输入，在接收机则相反。 SC-FDMA调制与SC-FDMA解调组成一个系统变换对，连同信道可将其等效为一个载波通信信道。综上所述可构建SC-FDMA-IDMA系统架构，图4正是本系统的架构图。
权利要求
1.一种LTE上行链路的一种混合多址接入系统，其特征在于由OFDM多载波技术与 IDMA多址技术结合的0FDM-IDMA混合多址技术系统中，采用SC-FDMA代替OFDM传输技术与 IDMA相结合形成SC-FDMA-IDMA技术，确切就是，在0FDM-IDMA系统的发射机端添加DFT模块，以及在接收机端添加IDFT模块，发射机用户数据先经过IDMA调制后经SC-FDMA调制， 再通过无线信道传输，接收机端先进行SC-FDMA解调，再进行IDMA解调。
2.根据权利要求1所述的LTE上行链路的一种混合多址接入系统，其特征在于所述 SC-FDMA采用DFT-spread OFDMA多址接入方式。
3.根据权利要求2所述的LTE上行链路的一种混合多址接入系统，其特征在于所述 DFT-spread OFDMA频谱资源的分配有集中式映射和分布式映射两种方式，本系统采用这两种映射方式的SC-FDMA与IDMA相结合。
全文摘要
本发明公开了LTE上行链路的一种混合多址接入系统，其特征在于由OFDM多载波技术与IDMA多址技术结合的OFDM-IDMA混合多址技术系统中，采用SC-FDMA代替OFDM传输技术与IDMA相结合形成SC-FDMA-IDMA技术，确切就是，在OFDM-IDMA系统的发射机端添加DFT模块，以及在接收机端添加IDFT模块，发射机用户数据先经过IDMA调制后经SC-FDMA调制，再通过无线信道传输，接收机端先进行SC-FDMA解调，再进行IDMA解调。本发明具有较低PAPR性能。本发明适用于无线通信的上行链路通信。
文档编号H04L27/26GK102208937SQ201110175039
公开日2011年10月5日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者熊兴中 申请人:四川理工学院