專利名稱：適于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信， 尤其涉及采用低包絡(luò)起伏的發(fā)送信號(hào)，從而提高衛(wèi)星移動(dòng)通信功率效率的多載波多址傳輸方法。
背景技術(shù)：
不同于用戶與陸地基站進(jìn)行通信的陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶與軌道衛(wèi)星進(jìn)行通信，因此能夠提供更為廣闊的覆蓋，滿足用戶在任何時(shí)間任何地點(diǎn)的通信要求。未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)要求提供高速數(shù)據(jù)傳輸，以及高質(zhì)量語(yǔ)音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)。正交頻分復(fù)用(OFDM)等多載波傳輸技術(shù)能夠?qū)篃o(wú)線信道中的頻率選擇性衰落，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信中寬帶傳輸?shù)囊豁?xiàng)有效技術(shù)。然而，多載波傳輸通常會(huì)帶來(lái)發(fā)送信號(hào)包絡(luò)起伏的增加，從而降低射頻功率放大器件的功率效率。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是用戶端和基站端(衛(wèi)星)需要對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸，是功率受限系統(tǒng)，對(duì)射頻功放的功率效率提出了更高的要求。此時(shí)，在陸地蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中常用的OFDM和DFT擴(kuò)展OFDM (DFTS-0FDM)已不再滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)上行鏈路和下行鏈路對(duì)發(fā)送信號(hào)的包絡(luò)起伏的要求。由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的單個(gè)基站通常要與多個(gè)用戶進(jìn)行通信，多載波傳輸技術(shù)同時(shí)需要支持多個(gè)用戶的接入。針對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路，設(shè)計(jì)發(fā)送信號(hào)具有低包絡(luò)起伏的多載波多址傳輸方法，提高衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的功率效率，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種適用于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的多載波多址傳輸方法，能夠根據(jù)對(duì)發(fā)送信號(hào)不同的包絡(luò)起伏的要求，實(shí)現(xiàn)幾種多址模式的靈活切換，以滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)功率效率的要求。技術(shù)方案本發(fā)明的針對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方案包括了上行鏈路和下行鏈路均支持正交頻分復(fù)用OFDM框架下的三種傳輸模式，即基于離散傅立葉變換擴(kuò)展DFTS-0FDM技術(shù)的單載波模式、單個(gè)子載波模式和偏移調(diào)制單載波模式；在上行鏈路中，用戶與基站之間的多址傳輸用頻分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶占用不同的子載波組以實(shí)現(xiàn)頻分多址；在下行鏈路中，基站與不同用戶之間的多址傳輸采用時(shí)分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶通過(guò)占用不同的時(shí)間片以實(shí)現(xiàn)多址接入，單個(gè)正交頻分復(fù)用OFDM符號(hào)上只傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)，各個(gè)用戶所占的子載波組相同或不同。如圖I所示，基于DFTS-0FDM的單載波模式的發(fā)送信號(hào)按照如下步驟生成I. I)將每個(gè)用戶的待發(fā)送比特信息經(jīng)過(guò)差錯(cuò)控制編碼、交織和基帶符號(hào)映射操作，獲得基帶調(diào)制符號(hào)；I. 2)將每個(gè)用戶的基帶調(diào)制符號(hào)按照長(zhǎng)度Nb劃分為塊，進(jìn)行串并變換；I. 3)將串并變換后的信號(hào)進(jìn)行Nb點(diǎn)的快速傅立葉變換；1.4)將變換后的信號(hào)映射到N。個(gè)子載波中的某組子載波上，其余子載波上設(shè)為O；I. 5)將映射后的信號(hào)進(jìn)行N。點(diǎn)的反快速傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后得到基帶發(fā)送信號(hào)。單個(gè)子載波模式涉及將OFDM傳輸系統(tǒng)中的某資源塊(通常為12個(gè)子載波)拆分成單個(gè)子載波，其發(fā)送信號(hào)按照如下步驟生成2. I)將每個(gè)用戶的待發(fā)送比特信息經(jīng)過(guò)差錯(cuò)控制編碼、交織和基帶符號(hào)映射操作，獲得基帶調(diào)制符號(hào)；2. 2)將單個(gè)基帶調(diào)制符號(hào)映射到N。個(gè)子載波中的某個(gè)子載波上，其余子載波上設(shè)為0 ;2. 3)將映射后的信號(hào)進(jìn)行N。點(diǎn)的反快速傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后得到基帶發(fā) 送信號(hào)。如圖2所示，偏移調(diào)制單載波模式的發(fā)送信號(hào)按照如下步驟生成3. I)將每個(gè)用戶的待發(fā)送比特信息經(jīng)過(guò)差錯(cuò)控制編碼、交織和基帶符號(hào)映射操作，獲得基帶調(diào)制符號(hào)；3.2)將每個(gè)用戶的基帶調(diào)制符號(hào)按照長(zhǎng)度Nb劃分為塊，進(jìn)行串并變換，將其實(shí)部和虛部分離，得到長(zhǎng)度為2Nb的實(shí)值基帶調(diào)制符號(hào)矢量；3. 3)將實(shí)值基帶調(diào)制符號(hào)矢量進(jìn)行2Nb點(diǎn)的廣義傅立葉變換，并對(duì)其進(jìn)行頻域成型；3. 4)將頻域成型后的信號(hào)映射到N。個(gè)子載波中的某組子載波上，其余子載波上設(shè)為0 ;3. 5)將映射后的信號(hào)進(jìn)行N。點(diǎn)的反快速傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后得到基帶發(fā)送信號(hào)。在上行鏈路中，用戶與基站之間的多址傳輸用頻分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶在步驟I. 4)、步驟2. 2)和步驟3. 4)中所描述的子載波映射過(guò)程中占用不同的子載波組以實(shí)現(xiàn)頻分多址，如圖3所示。在下行鏈路中，基站與不同用戶之間的多址傳輸采用時(shí)分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶通過(guò)占用不同的時(shí)間片以實(shí)現(xiàn)多址接入，單個(gè)OFDM符號(hào)上只傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)，各個(gè)用戶所占的子載波組可以不同，如圖4所示。有益效果本發(fā)明給出了適用于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法，可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的峰均比要求在三種不同的多載波傳輸模式之間進(jìn)行選擇。單個(gè)子載波模式和偏移調(diào)制單載波模式能夠提供比基于DFTS-0FDM的單載波模式更低的發(fā)送信號(hào)包絡(luò)起伏。上行頻分多址、下行時(shí)分多址的傳輸能夠在多用戶情況下依然保證上下行鏈路發(fā)送信號(hào)的低包絡(luò)起伏性能。


圖I為單載波模式下發(fā)送信號(hào)生成示意圖。圖2為偏移調(diào)制單載波模式下發(fā)送信號(hào)生成示意圖。圖3為上行頻分多址示意圖。圖4為下行時(shí)分多址示意圖。
圖5為上下行鏈路通信模式選擇流程。
具體實(shí)施例方式考慮單個(gè)小區(qū)內(nèi)上下行鏈路的多址傳輸，多用戶多址傳輸基于OFDM傳輸系統(tǒng)框架。在上行鏈路中，各用戶通過(guò)頻分多址方式實(shí)現(xiàn)多址傳輸，即各用戶使用不同子載波組向基站發(fā)送信號(hào)。在下行鏈路中，基站通過(guò)時(shí)分多址方式實(shí)現(xiàn)多址傳輸，即基站通過(guò)不同的時(shí)間片向各個(gè)用戶發(fā)送信號(hào)，單個(gè)OFDM符號(hào)上只傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)，各個(gè)用戶所占的子載波組可以不同。每個(gè)用戶傳輸信號(hào)的生成可采用三種低峰均比傳輸模式之一，如圖5所示。首先，要根據(jù)用戶和基站的帶寬效率需求和功率效率需求確定發(fā)送模式，即選擇基于DFTS-0FDM的單載波模式、偏移調(diào)制單載波模式或者單個(gè)子載波模式。同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定第u個(gè)用戶的分塊大小Nb (單個(gè)子載波模式中Nb=l)，以及該用戶所占用的子載波集合Iu。當(dāng)采用單載波模式進(jìn)行傳輸時(shí)，令第U個(gè)用戶第I個(gè)分塊的基帶調(diào)制符號(hào)為C^1=[du, !(O)1-Clua (Nb-I) ]T，發(fā)送信號(hào)按以下步驟生成I. I)對(duì)C^1進(jìn)行Nb點(diǎn)快速傅立葉變換，得到頻域發(fā)送信號(hào)矢量I = ^ ^，其中Wn表示N點(diǎn)歸一化傅立葉變換矩陣。1.2)對(duì)9 ，1進(jìn)行子載波映射，則子載波映射后的信號(hào)XuJi) (i =0，1，…，Ne-I)為
權(quán)利要求
1.一種適于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法，其特征在于上行鏈路和下行鏈路均支持正交頻分復(fù)用OFDM框架下的三種傳輸模式，即基于離散傅立葉變換擴(kuò)展DFTS-0FDM技術(shù)的單載波模式、單個(gè)子載波模式和偏移調(diào)制單載波模式；在上行鏈路中，用戶與基站之間的多址傳輸用頻分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶占用不同的子載波組以實(shí)現(xiàn)頻分多址；在下行鏈路中，基站與不同用戶之間的多址傳輸采用時(shí)分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶通過(guò)占用不同的時(shí)間片以實(shí)現(xiàn)多址接入，單個(gè)正交頻分復(fù)用OFDM符號(hào)上只傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)，各個(gè)用戶所占的子載波組相同或不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法，其特征在于所述的單個(gè)子載波模式，是將OFDM傳輸系統(tǒng)中的某資源塊拆分成單個(gè)子載波，其發(fā)送信號(hào)按照如下步驟生成 2. I)將每個(gè)用戶的待發(fā)送比特信息經(jīng)過(guò)差錯(cuò)控制編碼、交織和基帶符號(hào)映射操作，獲得基帶調(diào)制符號(hào)； 2. 2)將單個(gè)基帶調(diào)制符號(hào)映射到N。個(gè)子載波中的某個(gè)子載波上，其余子載波上設(shè)為0，其中N。是子載波總數(shù)； 2.3)將映射后的信號(hào)進(jìn)行N。點(diǎn)的反快速傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后得到基帶發(fā)送信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法，其特征在于所述的偏移調(diào)制單載波模式，其發(fā)送信號(hào)按照如下步驟生成 3. I)將每個(gè)用戶的待發(fā)送比特信息經(jīng)過(guò)差錯(cuò)控制編碼、交織和基帶符號(hào)映射操作，獲得基帶調(diào)制符號(hào)； 3. 2)將每個(gè)用戶的基帶調(diào)制符號(hào)按照長(zhǎng)度Nb劃分為塊，進(jìn)行串并變換，將其實(shí)部和虛部分離，得到長(zhǎng)度為2Nb的實(shí)值基帶調(diào)制符號(hào)矢量，其中Nb是用戶的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度； 3. 3)將實(shí)值基帶調(diào)制符號(hào)矢量進(jìn)行2Nb點(diǎn)的廣義傅立葉變換，并對(duì)其進(jìn)行頻域成型； 3.4)將頻域成型后的信號(hào)映射到N。個(gè)子載波中的某組子載波上，其余子載波上設(shè)為0，其中N。是子載波總數(shù)； 3.5)將映射后的信號(hào)進(jìn)行N。點(diǎn)的反快速傅立葉變換，插入循環(huán)前綴后得到基帶發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適于衛(wèi)星移動(dòng)通信的多載波多址傳輸方法，其上行鏈路和下行鏈路均支持正交頻分復(fù)用OFDM框架下的三種傳輸模式基于離散傅立葉變換擴(kuò)展OFDM技術(shù)的單載波模式、單個(gè)子載波模式和偏移調(diào)制單載波模式。在上行鏈路中，用戶與基站之間的多址傳輸用頻分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶占用不同的子載波組以實(shí)現(xiàn)頻分多址。在下行鏈路中，基站與不同用戶之間的多址傳輸采用時(shí)分多址來(lái)實(shí)現(xiàn)，即不同的用戶通過(guò)占用不同的時(shí)間片以實(shí)現(xiàn)多址接入，單個(gè)OFDM符號(hào)上只傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)，各個(gè)用戶所占的子載波組可以不同。本發(fā)明能夠根據(jù)對(duì)發(fā)送信號(hào)不同的包絡(luò)起伏的要求，實(shí)現(xiàn)幾種多址模式的靈活切換，以滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)功率效率的要求。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102752255SQ20121020144
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者仲文, 巴特爾, 江彬, 王聞今, 高西奇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)