[发明专利]一种多用户全数字宽带无线通信的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多用户宽带无线通信技术，特别是在不需要借助无线电模拟载波以及不需要对发射信号进行模拟载波调制的情况下，通过对数字基带信号进行编码及整形处理后直接放大、发射、以及接收来实现多用户全数字宽带无线通信。

背景技术

在传统的通信系统中，携带信息的数字信号通常具有信号幅度小、频率低等特点，因而无线通信通常需要把数字信号调制到无线电射频(radio frequencyRF signal)模拟载波信号上，通过对模拟载波信号的发射和接收来实现信号传输。

为了实现多用户通信，传统的方法包括时分多址(time division multipleaccess-TDMA)技术以及光纤通信中的波分复用(wavelength divisionmultiplexing-WDM)等技术。在传统的无线通信中，一种被广泛应用的多用户通信技术是码分多址(code division multiple access-CDMA)技术，这种技术可以提高频谱的有效利用率，提高信息传输效率并降低干扰。

CDMA是建立在正交编码、相关接收的理论基础上，运用扩频技术来解决无线通信的多用户选址问题。扩频通信是指将系统中需要传输的数据信号，在发射端用一个带宽远大于数据信号带宽的伪随机编码信号去调制它，使原数据信号的带宽扩展之后，再经过射频载波的调制，然后发射出去。在系统的接收端，接收到的射频信号经过解调后，使用与发射端完全相同的伪随机码与接收到的宽带信号做相关处理，把宽带信号解扩为原始数据信号。

CDMA技术利用自相关性大而互相关性小的伪随机码序列作为地址码，将信道中不同用户的宽带信号相互叠加在一起之后进行宽带传输。在以上过程中，信号还将叠加有干扰及噪声信号。系统利用本地产生的地址码对接收到的信号及噪声进行解调，凡是与本地产生的地址码完全相关的宽带信号将被还原成窄带信号(相关解调)，而其他与本地地址码不相关的宽带干扰信号与宽带噪声仍为宽带信号。解扩信号经窄带滤波后，信噪比得到极大提高，可将所需要传输的数据信号分离出来。

传统的模拟载波调制技术一直是无线电信息传输的主要模式，其主要特征是系统中需要模拟载波，通过把数据信号调制到无线电模拟载波信号上进行发射和传输。从电路角度考虑，以上系统都需要混频器。但随着技术的进步和无线通信的普及，迫切需要一种无线通信模式可以兼容数字信号、计算机信息以及光纤通信等几种主要模式，并同时具有结构简单、成本低廉、性能优越、多用户同时通信等优点。

下面，我们将在分析传统的多用户无线通信系统的特点基础上，提出一种区别于传统模式的多用户全数字宽带无线通信方法和系统。

在传统的无线通信系统中，射频收发子系统(简称射频收发系统或者射频系统)主要是采用将频率进行变换的模拟载波调制模式，这种模式需要无线电模拟载波来实现信号的无线传输。其收发系统的发射端通过混频器将基带信号和模拟载波信号进行混频，从而将需要传送的信息加载到射频信号上，然后通过天线发射出去。在模拟载波调制模式的接收端，接收到的射频信号和模拟载波信号进行混频，然后通过滤波器分离出基带信号并送给后级进行处理。这种接收端的典型实现方法包括如，零中频接收机，双中频外差接收机等。请参考“射频微电子”，Behzad Razavi著，余志平，周润德译，2006年4月第一版(参考文献1)。

在CDMA系统中，发射端N路用户数据流b₁(t)，b₂(t)，....b_N(t)与各自的伪随机码PN₁，PN₂，....PN_N相乘进行扩频处理，其中伪随机码PN_i必须与b_i(t)同步。扩频后的各路基带信号与模拟射频载波进行混频并发射出去。

以第1路用户为例，在CDMA系统的接收端，收到的信号中包括了本用户的有用信号b₁(t)和其他用户的干扰信号。接收端先对射频模拟载波进行解调，解调后的信号再与本地产生的PN₁码(与发射端产生的PN₁码完全相同)相乘进行解调，即可得到原始的数据信息。相关专利包括如：美国专利申请号07/991841，名称为“Despreading technique for CDMA systems”(参考专利1)；美国专利申请号09/265204，名称为“CDMA signal transmission control”(参考专利2)。