[发明专利]熵分复用方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的信道多路复用算法，特别涉及一种基于信息熵谱理论的信道多路复用方法。 

背景技术

传统的信道多路复用方法包括时分复用(TDM)、频分复用(FDM)和码分复用(CDM)。 

模拟信号的传输中，一般采用时分多路复用技术。时分多路复用通信是指各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。具体地说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开、互不干扰的目的。在时分复用方法中，时隙被预先固定分配给每个数据源，即使某个数据源并没有数据传送，该时隙也得分配给它，这就不可避免的造成了频谱资源的浪费。由于将每个时隙分配给特定的输入线路，如果这些输入线路没有全部进入工作状态，也就会出现空闲的时隙。另外，由于传输过程中需要用户完全同步，保护时间和同步序列带来的开销，大大降低了频谱效率。 

为了提高信道利用率，数字信号在传输过程中一般采用频分多路复用方式。频分多路复用方式就是将用于传输信道的总带宽，划分成若干个较窄的子频带(或称子信道)，每条子频带都可以作为一个独立的传输信道用来传输一路信号。在接收端可以采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。频分复用方式中，为了防止各路信号之间的相互干扰，相邻两个子频带之间需要留有一定的保护频带，保护频带的存在大大地降低了频分复用技术的效率。在频分复用中，OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)是一种常用的方式。OFDM就是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM技术虽然具有抗码间干扰（ISI）能力强、抗衰落能力好、频谱利用率高、适合高速数据传输等优点，所以将在第四代移动通信中发挥巨大作用，但同时也存在如下问题：①对频率偏移和相位噪声很敏感，这将引起系统性能下降，同时对信道估计带来难度。②峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的功率效率。③由于OFDM技术在具体实现过程中采用插入CP（循环前缀）来消除ISI（码间干扰），所以进一步提高频谱利用率仍有较大余地。④信道资源只能按照频带宽度固定分配。 

所谓码分复用是指发送端信号占用相同的频带，在同一时间发送，不同的是各信号被分配不同的特征码（地址码），在接收端通过对其特征码的识别来区分不同的信号。在码分复用系统中，各路信号在时域和频域上是重叠的，这时不能采用传统的滤波器（对频分复用技术而言）和选通门（对时分复用技术而言）来分离信号，而是用与发送信号相匹配的接收机通过相关检测才能正确接收。CDMA(Code Division Multiple Access)就是码分复用常用的一种方式。所谓CDMA就是利用相互正交(或尽可能正交)的不同编码分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信，由于利用相互正交(或尽可能正交)的编码去调制信号，会将原信号的信号频谱带宽扩展。因此，对这种调制方式的通信，又称为扩展频谱通信。CDMA由于具有系统容量大、通话质量好、抗干扰能力强、传输速率高、信号功率谱密度低等优点，在第二代及第三代移动通信中得到了广泛应用，它也必将成为第四代移动通信系统中需要采用的关键技术。但是，随着数据传输速率的不断提高，CDMA技术的缺陷不断暴露出来。CDMA的缺陷主要表现在以下几个方面：①在高速(宽带)数据传输时，例如数据传输速率超过几十MbPs以上，必然会受到码间干扰(ICI)的影响，尤其在多径衰落比较严重的无线信道中传输时，码间干扰更为严重，使得CDMA技术的应用变得不可行。②多址干扰严重。由于CDMA采用不同的扩频码来区分用户，这就要求各用户的扩频码具有极强的自相关性和极弱的互相关性。而实际上，由于多径传播，各用户间的干扰不可能完全消除，所以 CDMA 系统是一个干扰受限系统，来自本小区和邻近小区的干扰决定了系统容量和性能。③远近效应。远近效应就是指近处终端的大功率信号对远处终端的小功率信号产生的干扰。④CDMA技术的频谱效率低，不能适应大容量通信发展的需求。