CN109067504A - 一种基于唯一可译码的多址上行接入方法 - Google Patents

Abstract

一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，本发明涉及基于唯一可译码的多址上行接入方法。本发明的目的是为了解决现有多址接入方法单位频带利用率低以及通信的可靠性低的问题。具体过程为：一、对于上行链路，发射端是用户，接收端是基站；假设有M个用户终端，对于第m个用户，1≤m≤M；将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，得到唯一可译码码字集合A_m，编码后的信息序列为v_m，二、将v_m进行BPSK调制映射，映射后的符号矢量为x_m；三、基站BS接收信号为y，四、基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息。本发明用于多址接入技术领域。

Description

一种基于唯一可译码的多址上行接入方法

技术领域

本发明涉及多址上行接入方法。

背景技术

随着通信技术的蓬勃发展，无线移动通信成为了日常生活中不可或缺的重要组成部分。而多址接入技术一直是无线移动通信***的核心技术。

从第一代移动通信***(1G)的频分多址接入(Frequency Division MultipleAccess,FDMA)、第二代移动通信***(2G)的时分多址接入(Time Division MultipleAccess,TDMA)、第三代移动通信***(3G)的码分多址接入(Code Division MultipleAccess,CDMA)，到***移动通信***(4G)的正交频分复用多址接入(Orthogonalfrequency division multiple access,OFDMA)，多址技术的演进极大的推动了无线移动通信的更新换代进程。

目前随着物联网的发展，除了传统的手机终端，越来越多的机器也加入到移动通信网络中。现有多址接入方法单位频带利用率低以及通信的可靠性低。随着这些大规模的用户接入，如何在有限的频带资源和时间资源环境中，同时服务更多的用户，提高单位频带的频谱利用效率，与此同时兼顾每个用户的服务质量，是下一代无线移动通信面临的巨大难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有多址接入方法单位频带利用率低以及通信的可靠性低的问题，而提出一种基于唯一可译码的上行多址接入方法。

一种基于唯一可译码的上行多址接入方法具体过程为：

步骤一、对于上行链路，发射端是用户，接收端是基站；

假设有M个用户终端，对于第m个用户，1≤m≤M；设第m个用户信息矢量为b_m，b_m中的每一码元属于伽罗华域GF(2)，即b_m取值0或1；

将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，得到唯一可译码码字集合A_m，编码后的信息序列为v_m＝(v_m,1,v_m,2,…,v_m,n,…,v_m,N)，

其中，v_m为唯一可译码码字集合A_m中的一个元素，是一个N维矢量；N为每一个用户的码字长度；v_m,n为编码后的信息序列中第n个信息位；

步骤二、将v_m进行BPSK调制映射，映射后的符号矢量为x_m＝(x_m,1,x_m,1,…,x_m,n,…,x_m,N)，即当v_m,n＝1时，x_m,n＝1；当v_m,n＝0时，x_m,n＝-1，

其中1≤n≤N，x_m,n为第n个符号位；

步骤三、基站BS接收信号为y＝(y₁,y₂,…,y_n,…,y_N)，

其中第n个符号y_n为

其中z_n为加性高斯白噪声，h_m为从第m个用户到基站的平坦衰落信道冲击响应；

步骤四、基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息。

本发明的有益效果为：

基于唯一可译码的多址上行接入方法，可以让多个用户同时同频地接入信道，同时让上行***的和速率大于1，例如基于(7,4)汉明码得到的两用户的唯一可译码的和速率可以达到R_sum＝1.1295，从而提高了单位频带的频谱利用率。同时对码字进行合理设计可以让整个上行***具有错误纠正能力，从而极大地改善***的可靠性和有效性，这是目前上行接入***所没有的特点。

附图说明

图1为基于唯一可译码的上行链路传输方法示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种基于唯一可译码的上行多址接入方法，其具体过程为：

步骤一、

对于上行链路，发射端是用户，接收端是基站；

假设有M个用户终端，对于第m个用户，1≤m≤M；设第m个用户信息矢量为b_m，b_m中的每一码元属于伽罗华域GF(2)，即b_m只能取值0或1；

将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，得到唯一可译码码字集合A_m，编码后的信息序列为v_m＝(v_m,1,v_m,2,…,v_m,n,…,v_m,N)，

其中，v_m为唯一可译码码字集合A_m中的一个元素，是一个N维矢量；N为每一个用户的码字长度；v_m,n为编码后的信息序列中第n个信息位；

步骤二、将v_m进行BPSK(binary phase shift keying)调制映射，映射后的符号矢量为x_m＝(x_m,1,x_m,1,...,x_m,n,...,x_m,N)，即当v_m,n＝1时，x_m,n＝1；当v_m,n＝0时，x_m,n＝-1，

其中1≤n≤N，x_m,n为第n个符号位；

步骤三、基站BS接收信号为y＝(y₁,y₂,...,y_n,...,y_N)，

其中第n个符号y_n为

其中z_n为加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)，h_m为从第m个用户到基站的平坦衰落信道冲击响应；

步骤四、基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，具体过程为：

假设用户终端数为M，每一个用户的码字长度为N；并令V_N表示在伽罗华域GF(2)上的所有N维向量；定义A_m为第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码后的码字集合，A_m为V_N的子集；

对于所有的M个用户，在各自对应的码字集合A_m内任意的两个不同的码字u_m,v_m满足

满足上述条件的码字集合的集合{A_m}为唯一可译码码字的集合，每一个码字集合A_m称为唯一可译码。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤三中基站BS接收信号为y＝(y₁,y₂,…,y_n,…,y_N)，

其中第n个符号y_n为

其中z_n为加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)，h_m为从第m个用户到基站的平坦衰落信道冲击响应；

具体过程为：

通过信道估计得到用户的信道状态信息，通过破零均衡(zero-forcing,ZF)得到预编码系数w：

为通过信道估计得到的信道状态函数；

每个用户将自身信号调制以后进行预编码处理，用户将预编码处理后信号发送给基站，预编码处理后信号表示为s_m＝(s_m,1,s_m,2,…,s_m,n,…,s_m,N)；

s_m,n为用户发送信号s_m中第n个符号位；

预编码处理后信号通过下式得到：

s_m＝w·x_m

基站接收到的信号表达式为

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤四中基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息；具体过程为：

接收机检测算法包含两步：其一，将多用户信息相区分并检测出来，这里需要用到唯一可译码的译码方法；其二，将每个用户信息，根据唯一可译码的编码方式进行译码，获得每个用户的传输信息。

步骤四一、基站对接收到的信号y_n进行BPSK(binary phase shift keying)解调，得到解调后的信号r；

步骤四二、将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤四二中将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息；具体过程为：

定义唯一可译码图案集合Ψ为：

对于第m个用户的码字集合A_m有|A_m|个码字，那么唯一可译码图案集合Ψ有个元素；

令|Ψ|表示唯一可译码图案集合Ψ的元素个数，将|Ψ|个元素标号为ψ₁,ψ₂,ψ₃,...,ψ_i,...,ψ_|ψ|；

译码过程以简单的唯一可译码的例子(表2所示)进行说明。此时对应译码图案集合Ψ内的元素可以表示为

Ψ＝{ψ₁＝-2-2,ψ₂＝00,ψ₃＝-20,ψ₄＝02,ψ₅＝0-2,ψ₆＝20}

根据将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息；

为区分后得到的译码图案；ψ_i为|Ψ|中第i个元素。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种基于唯一可译码的多址接入方法具体是按照以下步骤制备的：

唯一可译码

本发明采用的唯一可译码用来区分用户。在这里介绍的唯一可译码的定义，凡是满足唯一译码定义的集合都是唯一可译码集合。

唯一可译码的定义

对于两用户情况来说，如果v_N表示所有在伽罗华域GF(2)的N维向量。对于v_N内的任意两个用户向量u₁＝(u_1,1,u_1,2,...,u_1,N)和u₂＝(u_2,1,u_2,2,…,u_2,N)，定义E(u₁,u₂)表示N维向量

E(u₁,u₂)＝(E(u_1,1,u_2,1),E(u_1,2,u_2,2),...,E(u_1,n,u_2,n),…,E(u_1,N,u_2,N))

其中对于第n个元素，E(u_1,n,u_2,n)＝u_1,n+u_2,n。

所以E(u₁,u₂)是每个元素属于{0,1,2}的N维向量。假设C₁和C₂是V_N的两个子集，其中u₁∈C₁，u₂∈C₂。定义C₁×C₂为码字对构成的集合(u₁,u₂)，当且仅当对于任意两对在C₁×C₂的不同码字对(u₁,u₂)和(u₁',u₂')满足E(u₁,u₂)≠E(u₁',u₂')我们认为(C₁,C₂)是唯一可译码。为了方便起见，定义|C_m|为集合C_m中元素的个数。

下面给出一个经典的唯一可译码的例子：考虑两用户唯一可译码，假设用户1的码字集合C₁＝{00,11}，用户2的码字集合C₂＝{00,10,01}。

表1唯一可译码例子

在此条件下，|C₁|＝2，|C₂|＝3。

当采用BPSK调制后，该图案集合变为：

表2采用BPSK调制以后的唯一可译码

可以看到，调制以后的信号仍然是唯一可译的。

将上诉的两用户唯一可译码的定义推广到多用户的情况，假设用户数为M，码字长度为N。并令V_N表示所有在伽罗华域GF(2)上的N维向量。定义C_m为第m(1≤m≤M)个用户的唯一可译码码字集合，显然C_m为V_N的子集。对于所有的M个用户，在对应的码字集合C_m内任意的两个不同的码字u_m,v_m，如果均满足

那么码字集合的集合{C_m}为唯一可译码码字的集合，每一个码字集合C_m称为唯一可译码。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、

对于上行链路，发射端是用户，接收端是基站；

假设有M个用户终端，对于第m个用户，1≤m≤M；设第m个用户信息矢量为b_m，b_m中的每一码元属于伽罗华域GF(2)，即b_m取值0或1；

将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，得到唯一可译码码字集合A_m，编码后的信息序列为v_m＝(v_m,1,v_m,2,…,v_m,n,…,v_m,N)，

其中，v_m为唯一可译码码字集合A_m中的一个元素，是一个N维矢量；N为每一个用户的码字长度；v_m,n为编码后的信息序列中第n个信息位；

步骤二、将v_m进行BPSK调制映射，映射后的符号矢量为x_m＝(x_m,1,x_m,1,…,x_m,n,…,x_m,N)，即当v_m,n＝1时，x_m,n＝1；当v_m,n＝0时，x_m,n＝-1，

其中1≤n≤N，x_m,n为第n个符号位；

步骤三、基站BS接收信号为y＝(y₁,y₂,…,y_n,…,y_N)，

其中第n个符号y_n为

其中z_n为加性高斯白噪声，h_m为从第m个用户到基站的平坦衰落信道冲击响应；

步骤四、基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息。

2.根据权利要求1所述一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，其特征在于：所述步骤一中将第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码，具体过程为：

假设用户终端数为M，每一个用户的码字长度为N；并令V_N表示在伽罗华域GF(2)上的所有N维向量；定义A_m为第m个用户通过唯一可译码编码器C_m进行编码后的码字集合，A_m为V_N的子集；

对于所有的M个用户，在各自对应的码字集合A_m内任意的两个不同的码字u_m,v_m满足

满足上述条件的码字集合的集合{A_m}为唯一可译码码字的集合，每一个码字集合A_m称为唯一可译码。

3.根据权利要求2所述一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，其特征在于：所述步骤三中基站BS接收信号为y＝(y₁,y₂,…,y_n,...,y_N)，

其中第n个符号y_n为

其中z_n为加性高斯白噪声，h_m为从第m个用户到基站的平坦衰落信道冲击响应；

具体过程为：

通过信道估计得到用户的信道状态信息，通过破零均衡(zero-forcing,ZF)得到预编码系数w：

为通过信道估计得到的信道状态函数；

每个用户将自身信号调制以后进行预编码处理，用户将预编码处理后信号发送给基站，预编码处理后信号表示为s_m＝(s_m,1,s_m,2,...,s_m,n,…,s_m,N)；

s_m,n为用户发送信号s_m中第n个符号位；

预编码处理后信号通过下式得到：

s_m＝w·x_m

基站接收到的信号表达式为

4.根据权利要求3所述一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，其特征在于：所述步骤四中基站对接收到的信号进行译码，得到用户发送的信息；具体过程为：

步骤四一、基站对接收到的信号y_n进行BPSK解调，得到解调后的信号r；

步骤四二、将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息。

5.根据权利要求4所述一种基于唯一可译码的多址上行接入方法，其特征在于：所述步骤四二中将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息；具体过程为：

定义唯一可译码图案集合Ψ为：

对于第m个用户的码字集合A_m有|A_m|个码字，那么唯一可译码图案集合Ψ有个元素；

令|Ψ|表示唯一可译码图案集合Ψ的元素个数，将|Ψ|个元素标号为ψ₁,ψ₂,ψ₃,...,ψ_i,...,ψ_ψ；

根据将解调后的信号r进行区分，得到每个用户发送的信息，即基站接收信息；

为区分后得到的译码图案；ψ_i为|Ψ|中第i个元素。