CN104506275B - 一种基于自适应调节基准向量的lte信号传输系统 - Google Patents

Abstract

一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统。本发明的基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统解决了现有LTE系统的传输效率和传输带宽的互相受限的问题，同时也较好的解决了较高调制增益对系统传输效率的影响问题，大幅提高了频带利用率。所述系统包括发射单元、接收单元和编码向量偏移关系预设单元，其中，所述发射单元包括依次连接的第一多路变换单元、分组单元、联合发射信号生成单元、以及射频发射单元，所述接收单元包括依次连接的相关器单元、多路恢复单元、以及第二多路变换单元。

Description

一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统。

背景技术

LTE(长期演进)是由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(通用移动通信系统)技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps)，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统，二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上(像帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行传输采用一对对称的频段接收和发射数据，而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输，相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

然而现有的LTE系统，其信号传输依然受制于频带带宽，但是其对数据传输率又有着非常高的要求，因此，如何在传输带宽和数据传输率之前取得折中，以最小的带宽获得最大的数据传输效率依然是研究的重点。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统，所述系统包括发射单元、接收单元和编码向量偏移关系预设单元，其中，所述发射单元包括依次连接的第一多路变换单元、分组单元、联合发射信号生成单元、以及射频发射单元，所述接收单元包括依次连接的相关器单元、多路恢复单元、以及第二多路变换单元。

根据本发明的实施方式，所述编码向量偏移关系预设单元预设编码向量偏移关系；具体包括：

发射单元和接收单元预先设定相同的一个M维伪噪声编码向量偏移关系，定义M维伪噪声编码向量组合形式如下：

L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，选取r个向量中识别号最小的向量为自适应调节基准向量，发射选取出共r个向量，识别号NO₁＜NO₂＜…＜NO_r，PN_i(0)为M个向量中第i(i＝NO₂，NO₃，....，NO_r)个向量相对于固定基准向量的第0号位置，所述

第i个向量相对于自适应调节基准向量位置向左偏移p个位置定义为PN_i(p)：

根据本发明的实施方式，所述第一多路变换单元对待发射数据进行多路变换，获得Q路信号；具体包括：

发射过程中，发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，每个信息数据周期为T_d，其中QT_d＝LT_c，L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，T_c为码片周期；Q比特发射信息送入多路变换器，获得Q路信号。

根据本发明的实施方式，所述分组单元将Q路信号进行分组具体包括：

将获得的Q路信号根据信号向量偏移状态和数据的对应关系分为三组，所述三组分别对应为比特、r比特和(r-1)·[log₂L]比特；其中，所述向量偏移状态包括：

状态1：根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量，总共有种发射调制向量情况筛选，对应能传输比特的信息数据，[x]表示对x取整数部分，是M中取r的组合；

状态2：选出的r个调制向量只使用正相位或者负相位的状态，如果筛选r个调制向量的某种相位状态发射，则有2^r种相位状态发射，对应能传输r比特的信息数据；

状态3：选出的r个向量中，以向量识别号最小者向量为本次基准向量，其他(r-1)个向量中，每个向量都有L个位置可以筛选进行发射，则共有(r-1)·[log₂L]比特信息传输；

把上述向量偏移状态与待传输数据一一对应，则对应的信息数据Q即为：

根据本发明的实施方式，所述联合发射信号生成单元生成联合发射信号具体包括：把选取出r个发射伪噪声编码向量、向量偏移状态，合并在一起发射，形成基于自适应调节基准向量的调制信号偏移组合关系：

式中，r个向量多路合并，形成联合发射信号：

MD为联合发射信号，t为时间变量，为第j次第i个发射向量相对于固定基准向量向左偏移个位置。

根据本发明的实施方式，所述射频发射单元将联合发射信号进行射频变换后进行发射，所述发射信号为s(t)：

式中，P是射频发射功率。

根据本发明的实施方式，所述相关器单元用于接收并解调接收信号，具体包括：

在随机散列噪声信道下，接收上述发射的信号，接收信号为

r(t)＝s(t-τ)+n(t)+J(t)，

式中，τ为通信传播延迟；n(t)为随机散列噪声，J(t)为干扰信号；

通过接收单元设置的M个相关器，在射频发射解调之后分别用PN_i(t)(i＝1，2，…M)作解调处理，则M个相关器中第i(1≤i≤M)个相关器输出为：

式中，τ为通信传播延迟；i＝i_j的积分是调制向量的自相关；i≠ij是互相关；相关器输出为

使用的两组伪噪声向量彼此准正交。

根据本发明的实施方式，所述多路恢复单元用于从解调后的信号中恢复Q路数据信息；具体包括：

将获得的M个相关器输出值以及其对应伪噪声编码识别号进行数据-向量筛选逆匹配，从M个相关器中的L相位输出值中，筛选出绝对值最大的r个输出值所对应的调制向量识别号和偏移关系作为发射来的联合发射向量，其中以向量识别号最小者为本次基准向量，其他大识别号的偏移位置均以本次基准向量为准，进行数据-偏移逆匹配，得出接收的Q路数据信息；

根据本发明的实施方式，所述第二多路变换单元将接收的Q路数据信息经多路到单路转换，得到Q比特信息。

根据本发明的实施方式，所述根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量具体为：

A1、将发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，分为三部分，为

d₁，d₂，d₃，...，d_k＝{d_{s}，d_{e}，d_{p}}；

其中d_{s}为

其中d_{e}为

其中d_{p}为

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

A2、把d_{s}为r位信息，可定义二进制0为正相位，二进制1为负相位，第数据对应选取的第1个向量相位，第个数据对应选取的第r个向量相位，有2^r种可能状态，对应信息数据为r比特；

A3、从M个向量中选取r个向量，按照与常规的并行联合调制排序一样匹配原理，有种可能状态，对应信息数据为比特；

A4、把d_{p}位信息分为(r-1)组，每组为p_i位，按照pi位对于自适应调节基准向量偏移第i个向量的状态进行向量偏移，有种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。

本发明的优势在于：本发明解决了现有LTE系统的传输效率和传输带宽的互相受限的问题，同时也较好的解决了较高调制增益对系统传输效率的影响问题，大幅度提高频带利用率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统，如附图1所示，所述系统包括发射单元、接收单元和编码向量偏移关系预设单元，其中，所述发射单元包括依次连接的第一多路变换单元、分组单元、联合发射信号生成单元、以及射频发射单元，所述接收单元包括依次连接的相关器单元、多路恢复单元、以及第二多路变换单元。

根据本发明的实施方式，所述编码向量偏移关系预设单元预设编码向量偏移关系；具体包括：

发射单元和接收单元预先设定相同的一个M维伪噪声编码向量偏移关系，定义M维伪噪声编码向量组合形式如下：

L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，选取r个向量中识别号最小的向量为基准向量，即自适应调节基准向量，发射选取出共r个向量，识别号NO₁＜NO₂＜…＜NO_r，向量则为本次发射信息的自适应调节基准向量，PN_i(0)为M个向量中第i(i＝NO₂，NO₃，....，NO_r)个向量相对于固定基准向量的第0号位置，所述

第i个向量相对于自适应调节基准向量位置向左偏移p个位置定义为PN_i(p)：

根据本发明的实施方式，所述第一多路变换单元对待发射数据进行多路变换，获得Q路信号；具体包括：

发射过程中，发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，每个信息数据周期为T_d，其中QT_d＝LT_c，L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，T_c为码片周期；Q比特发射信息送入多路变换器，获得Q路信号。

根据本发明的实施方式，所述分组单元将Q路信号进行分组具体包括：

将获得的Q路信号根据信号向量偏移状态和数据的对应关系分为三组，所述三组分别对应为比特、r比特和(r-1)·[log₂L]比特；其中，所述向量偏移状态包括：

状态1：根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量，总共有种发射调制向量情况筛选，对应能传输比特的信息数据，[x]表示对x取整数部分，是M中取r的组合；

状态2：选出的r个调制向量只使用正相位或者负相位的状态，如果筛选r个调制向量的某种相位状态发射，则有2^r种相位状态发射，对应能传输r比特的信息数据；

状态3：选出的r个向量中，以向量识别号最小者向量为本次基准向量，其他(r-1)个向量中，每个向量都有L个位置可以筛选进行发射，则共有(r-1)·[log₂L]比特信息传输；

把上述向量偏移状态与待传输数据一一对应，则对应的信息数据Q即为：

根据本发明的实施方式，所述联合发射信号生成单元生成联合发射信号具体包括：把选取出r个发射伪噪声编码向量、向量偏移状态，合并在一起发射，形成基于自适应调节基准向量的调制信号偏移组合关系：

式中，r个向量多路合并，形成联合发射信号：

MD为联合发射信号，t为时间变量，为第j次第i个发射向量相对于固定基准向量向左偏移个位置。

根据本发明的实施方式，所述射频发射单元将联合发射信号进行射频变换后进行发射，所述发射信号为s(t)：

式中，P是射频发射功率。

根据本发明的实施方式，所述相关器单元用于接收并解调接收信号，具体包括：

在随机散列噪声信道下，接收上述发射的信号，接收信号为

r(t)＝s(t-τ)+n(t)+J(t)，

式中，τ为通信传播延迟；n(t)为随机散列噪声，其双边带功率谱密度为N₀/2；J(t)为干扰信号；发射单元和接收单元载波的频率、编码元素相位完全同步；

通过接收单元设置的M个相关器，在射频发射解调之后分别用PN_i(t)(i＝1，2，…M)作解调处理，则M个相关器中第i(1≤i≤M)个相关器输出为：

式中，τ为通信传播延迟；i＝i_j的积分是调制向量的自相关；i≠ij是互相关；相关器输出为

使用的两组伪噪声向量彼此准正交。

根据本发明的实施方式，所述多路恢复单元用于从解调后的信号中恢复Q路数据信息；具体包括：

将获得的M个相关器输出值以及其对应伪噪声编码识别号进行数据-向量筛选逆匹配，从M个相关器中的L相位输出值中，筛选出绝对值最大的r个输出值所对应的调制向量识别号和偏移关系作为发射来的联合发射向量，其中以向量识别号最小者为本次基准向量，其他大识别号的偏移位置均以本次基准向量为准，进行数据-偏移逆匹配，得出接收的Q路数据信息；

根据本发明的实施方式，所述第二多路变换单元将接收的Q路数据信息经多路到单路转换，得到Q比特信息。

根据本发明的实施方式，所述根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量具体为：

A1、将发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，分为三部分，为

d₁，d₂，d₃，...，d_k＝{d_{s}，d_{e}，d_{p}}；

其中d_{s}为

其中d_{e}为

其中d_{p}为

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

A2、把d_{s}为r位信息，可定义二进制0为正相位，二进制1为负相位，第数据对应选取的第1个向量相位，第个数据对应选取的第r个向量相位，有2^r种可能状态，对应信息数据为r比特；

A3、从M个向量中选取r个向量，按照与常规的并行联合调制排序一样匹配原理，有种可能状态，对应信息数据为比特；

A4、把d_{p}位信息分为(r-1)组，每组为p_i位，按照pi位对于自适应调节基准向量偏移第i个向量的状态进行向量偏移，有种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。

根据本发明的实施方式，每次发射数据的基准向量都不相同，都以向量识别号最小者为本次基准向量，其他大识别号的偏移位置均以本次基准向量为准进行偏移调制。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于自适应调节基准向量的LTE信号传输系统，所述系统包括发射单元、接收单元和编码向量偏移关系预设单元，其中，所述发射单元包括依次连接的第一多路变换单元、分组单元、联合发射信号生成单元、以及射频发射单元，所述接收单元包括依次连接的相关器单元、多路恢复单元、以及第二多路变换单元；

所述编码向量偏移关系预设单元预设编码向量偏移关系；具体包括：

发射单元和接收单元预先设定相同的一个M维伪噪声编码向量偏移关系，定义M维伪噪声编码向量组合形式如下：

L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，选取r个向量中识别号最小的向量为自适应调节基准向量，选取出共r个向量，识别号NO₁＜NO₂＜…＜NO_r，PN_i(0)为M个向量中第i，i＝NO₂，NO₃，....，NO_r，个向量相对于自适应调节基准向量的第0号位置，所述

第i个向量相对于自适应调节基准向量位置向左偏移p个位置定义为PN_i(p)：

所述第一多路变换单元对待发射数据进行多路变换，获得Q路信号；具体包括：

发射过程中，发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，每个信息数据周期为T_d，其中QT_d＝LT_c，L为每个伪噪声编码周期的编码元素个数，T_c为码片周期；Q比特发射信息送入多路变换器，获得Q路信号；

所述分组单元将Q路信号进行分组具体包括：

将获得的Q路信号根据信号向量偏移状态和数据的对应关系分为三组，所述三组分别对应为比特、r比特和(r-1)·[log₂L]比特；其中，所述向量偏移状态包括：

状态1：根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量，总共有种发射调制向量情况筛选，对应能传输比特的信息数据，[x]表示对x取整数部分，是M中取r的组合；

状态2：选出的r个调制向量只使用正相位或者负相位的状态，如果筛选r个调制向量的某种相位状态发射，则有2^r种相位状态发射，对应能传输r比特的信息数据；

状态3：选出的r个向量中，以向量识别号最小者向量为本次基准向量，其他r-1个向量中，每个向量都有L个位置可以筛选进行发射，则共有(r-1)·[log₂L]比特信息传输；

把上述向量偏移状态与待传输数据一一对应，则对应的信息数据即为：

2.一种如权利要求1所述的系统，所述多路恢复单元用于从解调后的信号中恢复Q路数据信息；具体包括：

将获得的M个相关器输出值以及其对应伪噪声编码识别号进行数据-向量筛选逆匹配，从M个相关器中的L相位输出值中，筛选出绝对值最大的r个输出值所对应的调制向量识别号和偏移关系作为发射来的联合发射向量，其中以向量识别号最小者为本次基准向量，其他大识别号的偏移位置均以本次基准向量为准，进行数据-偏移逆匹配，得出接收的Q路数据信息。

3.一种如权利要求2所述的系统，所述第二多路变换单元将接收的Q路数据信息经多路到单路转换，得到Q比特信息。

4.一种如权利要求3所述的系统，所述根据数据匹配算法从M个伪噪声编码向量组成的伪噪声向量族中选取r个发射的向量具体为：

A1、将发射的Q比特数据记为d₁，d₂，d₃，…，d_Q，分为三部分，为

d₁，d₂，d₃，...，d_k＝{d_{s}，d_{e}，d_{p}}；

其中d_{s}为

其中d_{e}为

式中，

其中d_{p}为

式中k3＝(r-1)·[log₂L]；

A2、d_{s}为r位信息，定义二进制0为正相位，二进制1为负相位，第数据对应选取的第1个向量相位，第个数据对应选取的第r个向量相位，有2^r种可能状态，对应信息数据为r比特；

A3、从M个向量中选取r个向量，按照与常规的并行联合调制排序一样匹配原理，有种可能状态，对应信息数据为比特；

A4、把d_{p}位信息分为r-1组，每组为p_i位，按照p_i位对于自适应调节基准向量偏移第i个向量的状态进行向量偏移，有种可能状态，对应信息数据为(r-1)·[log₂L]比特。