[发明专利]一种矿井巷道上行MC‑CDMA无线传输协作方法

摘要

本发明公开了一种矿井巷道上行MC‑CDMA无线传输协作方法。首先基于基站接收到矿井巷道各移动用户的瞬时信噪比和用户位置信息，由基站为与基站间信道状况较差矿井巷道移动用户选择一个与基站间信道状况较好的协作伙伴。然后协作双方对要传输的信息进行时频编码对信源经过调制的数据流进行码元分组，再依次进行循环冗余编码、卷积编码和时频变换，形成时频码的第一、二部分。最后协作双方将上行传输时隙均分成两个时间周期，分别传输自身时频码的第一部分和协作伙伴时频码的第二部分。本发明显著提高了与基站间信道状况较差矿井巷道移动用户的信道容量和误码率性能，从而使井下无线通信系统的性能得到显著改善。

主权项

一种矿井巷道上行MC‑CDMA无线传输协作方法，其特征在于：包括矿井巷道上行MC‑CDMA无线传输协作和协作伙伴选择两个部分，所述矿井巷道上行MC‑CDMA无线传输协作由时频编码模块和协作传输模块实现，包括以下步骤(1)时频编码模块对矿井巷道每个移动用户信源经过二相移相键控调制的数据流进行码元分组，每组有F个码元，F＝P*R‑N；对每个码组进行循环冗余编码即插入N位帧检验序列，N的大小为编码所采用生成多项式的长度减1；对插入FCS的码组进行码率为R的卷积编码，最终形成码元个数为P的卷积编码帧，作为矿井巷道移动用户时频码的第一部分，通过调整F，保证P为2的整数次幂；对作为矿井巷道移动用户时频码第一部分的卷积编码帧进行时频变换，即将位于后半部分的码字移至前半部分，将位于前面部分的码字移至后半部分，作为矿井巷道移动用户时频码的第二部分；(2)协作传输模块将矿井巷道移动用户上行传输时隙均分成两个时间周期，用户在第一个时间周期传输自身时频码的第一部分，在第二个时间周期传输协作伙伴或自身时频码的第二部分，在第二个时间周期传输协作伙伴还是自身时频码的第二部分取决于用户对接收到的协作伙伴第一个时间周期的信号能否成功译码，即经循环冗余校验是否正确，若正确，传输协作伙伴时频码的第二部分；若错误，则传输自身时频码的第二部分；协作伙伴时频码的第二部分可由接收到的协作伙伴时频码的第一部分直接经时频变换得到，即将位于后半部分的码字移至前半部分，将位于前面部分的码字移至后半部分；另外，如果用户没有协作伙伴，则其在第一个和第二个时间周期分别传输自身时频码的第一和第二部分；其中，a.矿井巷道移动用户在第一个时间周期或第二个时间周期的具体传输对每个要传输的时频码第一部分或第二部分进行1:P的串并变换，数据流被分成P路独立的并行数据流，将被分配在MC‑CDMA的P个扩频支路上分别独立发射；每一路独立的数据流都经过1:G的复制，形成G路相同的并行数据流，G为16、32或64；对复制后的G路并行数据流用长度为G的扩频码进行频域扩频，不同的矿井巷道移动用户采用不同的扩频码；对频域扩频后的P*G路并行信号进行快速傅里叶逆变换，将各路信号调制到相应的子载波上；将调制后P*G路子载波上的信号相加后在矿井巷道移动用户的天线上发射；基站或协作伙伴接收到的信号是矿井巷道各移动用户的信号和噪声的叠加，对接收到的信号进行与发射端快速傅里叶逆变换对应的快速傅里叶变换，恢复出P*G个子载波上的信号；对基站或协作伙伴恢复出的P*G个子载波上的信号都进行与发射端对应的解扩与匹配滤波处理，得到对应矿井巷道移动用户P*G个子载波解扩与匹配滤波处理后的信号；将每个扩频支路传输相同信息的G个子载波上的信号进行正交恢复合并，得到矿井巷道移动用户P个扩频支路上发射信号的判决变量；对P个扩频支路上发送信号的判决变量按发射端码元分组的顺序进行排序，形成每组有P个码元的并行数据流；对每个码字组进行P:1的并串变换，形成串行数据流；对串行数据流进行与发射相对应的卷积解码、循环冗余校验并去除N位帧检验序列及BPSK解调，恢复出数据信号，对第二个时间周期接收到的信号，在卷积解码前还要进行与发射相对应的时频逆变换，即将位于后半部分的码字移回至前半部分，将位于前面部分的码字移回至后半部分；b.基站对接收到的矿井巷道各移动用户信号的最终处理基站将第二个时间周期接收到的矿井巷道各移动用户的数据信号与第一个时间周期接收到的各用户的数据信号进行匹配，确定用户在第二个时间周期传输的是协作伙伴还是自身时频码的第二部分；将传输同一矿井巷道移动用户数据的卷积解码前的信号，进行正交恢复合并得到判决变量；将得到的判决变量进行与发射相对应的卷积解码、去除N位帧检验序列及BPSK解调，得到矿井巷道移动用户的信宿。