[发明专利]上行多用户时域同步频分多址接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信中的多址接入技术，具体涉及一种采用单载 波或者多载波信号的上行多用户时域同步频分多址接入方法。

背景技术

在无线通信系统中，多址方式允许多个移动用户同时共享有限的 频谱资源。频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址 (CDMA)是无线通信系统中共享有效带宽的三种主要接入技术。而 正交频分复用多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，OFDMA)技术是一种基于OFDM的多址技术，也称为多用 户OFDM技术，该技术最先由Sari和Karam提出并应用于有线电视 网络中(CATV)。OFDMA将传输带宽划分成正交的子载波集，将不 同的子载波集灵活地分配给不同的用户来达到多用户接入的目的。 OFDMA是实现OFDM系统中多用户复用和接入的最有效的方式， 因此，近年来也倍受关注和研究，在欧洲数字电视回传信道标准 DVB-RCT就采用了OFDMA技术，在IEEE 802.16e标准中，OFDMA 作为最核心的物理层技术被应用到WiMAX系统中。OFDMA被广泛 视为下一代宽带无线通信的首选技术。

在诸多的OFDMA系统中，OFDM符号均使用循环前缀(Cyclic Prefix)用作IDFT块的保护间隔，以便抵消接收信号中可能存在的多 径信号，防止码间串扰，该结构称为循环前缀的OFDM(CP-OFDM)。 CP-OFDM目前已经得到了广泛的应用，如DAB、DVB-T、IEEE 802.11a、HIPERLAN/2、WLAN、WiMAX等，目前绝大多数的B3G/4G 提案都使用了CP-OFDM。申请号为01124144.6的中国发明专利申请 “正交频分复用调制系统中保护间隔的填充方法”提出了PN序列作 为IDFT块的保护间隔的OFDM帧结构，并以此为基础形成了中国 地面数字电视标准DTMB的核心技术TDS-OFDM(Time Domain Synchronous OFDM，TDS-OFDM)。相对于CP-OFDM，由于 TDS-OFDM系统中的PN序列除了作为OFDM块的保护间隔以外， 在接收端还可以被用做信号帧的帧同步、载波恢复与自动频率跟踪、 符号时钟恢复、信道估计等用途，因而不需要像CP-OFDM那样再利 用专门的导频或前导训练序列来辅助完成同步及信道估计，因而 TDS-OFDM可以提供比CP-OFDM高约10％的频谱效率。此外，已 有文献证明，TDS-OFDM可以提供比CP-OFDM更好的系统性能。

在以CP-OFDM为基础的OFDMA系统中，不同单一用户的信号 帧经过多径信道后，帧头保护间隔和帧体IDFT数据块都会产生如图 1(a)中阴影所示的“拖尾”，但由于保护间隔是帧体IDFT数据块的循 环前缀，直接去掉CP后的帧体接收序列便具有循环特性，从而将帧 体IDFT数据块与信道之间的线性卷积转化为循环卷积，并可以通过 简单的离散傅立叶变换(DFT)完成帧体IDFT数据块的信道均衡， 进而恢复出发送端的帧体数据。在CP-OFDMA系统中，不同用户发 送的频域数据相互正交，则按照单用户OFDM系统中完全一致的方 法，基站从接收信号中直接去掉保护间隔，所得到的各用户数据线性 叠加在一起的接收信号仍具有循环特性，因此，将此信号作DFT变 换到频域，则在频域将各用户相互正交的子载波分离，进而可以恢复 出不同用户的发送数据。

然而，在以TDS-OFDM为基础的OFDMA系统中，情况就要复 杂得多。对于以TDS-OFDM为基础的多址接入系统的某单一用户， 由于其帧头保护间隔不是循环前缀，而是不同的PN序列，故 TDS-OFDM信号帧经过多径信道后，如图1(b)所示，帧头PN序列产 生的“拖尾”与帧体OFDM数据产生的“拖尾”完全不同，在接收 端信号中直接截取帧体部分所得的序列因为帧头PN序列的“拖尾” 干扰将不再具有循环特性，故不能直接运用DFT变换实现信道均衡。 因此，在接收端需要采用不断迭代的方法来消除PN序列对帧体 OFDM数据的干扰，以便恢复帧体OFDM信号的循环特性。