多载波通信系统附加通道信息传输方法
【专利摘要】多载波通信系统附加通道信息传输方法，属于无线通信【技术领域】。发射方基于OFDM技术在频域叠加信息将主通道信息和附加通道信息叠加在一起，经IFFT变换和加循环前缀后发射；接收方将接收到的信息经去循环前缀、FFT变换后，先解码获得主信息，然后从接收到的信息中消去主信息，最后再解调出附加信息。其中附加信息采用kasami序列进行编码；为了获得低PSR比下的传输可靠性，附加信息在发射方通过多次重复kasami序列，接收方相关接收时叠加求平均以减少噪声干扰。本发明能够充分利用多载波通信系统中的SNR盈余，附加通道信息传输性能在主附功率比PSR较小时仍然具有较好的可靠性。
【专利说明】多载波通信系统附加通道信息传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信【技术领域】，具体涉及多载波通信中一种新的信息传输方式。
【背景技术】
[0002] 正交频分复用（0FDM)是一种特殊的多载波调制技术。它具有较高的频谱利用率， 在对抗多径衰落方面有着天然的优越性，适合高速数据传输。因此0FDM在现代无线宽带 接入系统中得到了广泛的应用，并被多个标准接纳为核心调制技术，如DAB、DVB-T/H、LTE、 IEEE 802. 11 a/g/n、WiMAX等。在规划无线OFDM通信网络时，为保证信息传输链路的稳定 性，往往通过增加发射功率的方式为接收终端预留足够的SNR(信噪比）余量。如在数字地 面电视广播系统中，为了网络边缘用户能稳定接收，其发射功率高达上万瓦，然而对于多数 非边缘用户，由于较为靠近发射塔而存在较大的SNR盈余，即实际SNR远高于终端工作模式 下信息解调的SNR门限。SNR盈余为在同一信道中开辟附加信息传输通道提供了可能。尤 其是在当前无线频谱资源极为稀缺的情况下，充分利用通信网络SNR盈余，利用附加通道 增大信息传输速率，这对提高频谱利用率具有重要意义。
[0003] 日益涌现的高效调制/编码技术为附加通道信息传输提供了新的思路，如逼近香 农限的信道编码技术如低密度校验码（LDPC)，多天线分集技术（如多输入多输出ΜΙΜΟ)。运 用这些技术可以实现恶劣环境条件下的信息传输。然而传统的数据传输方式在低码率情况 下，为了保证接收门限导致了信噪比盈余；利用SNR盈余实现附加通道信息传输，提高系统 容量和频谱利用率，同时将附加通道对主通道造成的影响降到最低。鉴于0FDM调制技术的 频谱利用率高，其抗多径性能可以降低叠加信息带来的同信道干扰，应用0FDM技术，在保 证原服务信息（主通道）可靠性传输的前提下，在频域叠加信息（附加通道），可以充分利 用信噪比盈余，提高频谱利用率。
[0004] 目前基于0FDM叠加信息的传输方式中，附加通道通过采用信道编码或扩频技术 来增强其抗干扰能力。然而，加载少量信息的短码很难逼近香农限，且不同码率之间的解码 门限跨度较大（造成SNR盈余），不能充分利用SRN盈余；尽管扩频技术提高了信息的可靠 性，但主附功率比（PSR)较小时，附加信息的传输可靠性不是很理想。因此，附加通道的信 息加载方式有待改进。
[0005] 0FDM系统叠加信息传输技术具有广阔的应用前景。利用附加通道，在移动通信中 可以承载数据业务，如低速率的音频，文字信息等；在认知无线电（CR)网络，传输各终端 共享环境参数信息。使用这种技术最大的好处在于满足服务需求的同时无需额外开销频谱 资源。基于以上背景，本专利提出了多载波系统附加通道信息传输方法。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种多载波通信系统附加通道信息传输方法，该方法能够充分利用多 载波通信系统中的SNR盈余，其附加通道信息传输性能在主附功率比PSR较小时仍然具有 较好的可靠性。
[0007] 本发明技术方案如下：
[0008] 多载波通信系统附加通道信息传输方法，该方法基于0FDM技术在频域叠加信息， 如图1所示，设发射方调制后功率归一化的主信息为Xi (k)，附加信息为X2 (k)，子载波数为 N，主通道的平均功率为
【权利要求】
1. 多载波通信系统附加通道信息传输方法，该方法基于OFDM技术在频域叠加信息，设 发射方调制后功率归一化的主信息为X1 (k)，附加信息为X2 (k)，子载波数为N，主通道的平 均功率为,附加通道的平均功率为Crs2，取4 =I，CFs2:根据主附功率比（PSR)来确定， 则叠加后经IFFT变换后的信息为：
其中主附功率比：
附加通道平均功率：
噪声方差：
IFFT变换后的信息添加循环前缀后发射到通信信道中； 设接收方接收到的传输信息经去循环前缀、FFT变换后为R[k]，则：
其中Hest[k]为信道频域响应的估计值； 其特征在于： 接收方在解码获得主信息后，利用主信息编码调制模式，对解调后的信息重新进行编 码调制，以便将R[k]中的主信息消除；主信息的具体消除方式为：通过控制功率因子，使 主信息平均功率远高于附加信息，将附加通道的影响降到最低；根据实际设计需求，在利用 SNR盈余时，主附通道的解调门限不得高于应用环境的信噪比； 假设应用环境信噪比为SNR，SNR盈余为ASNR，无附加信息时解调门限为
，容易推得：
贝丨JPSR临界值PSRmin与ASNR的关系为：
2. 根据权利要求1所述的多载波通信系统附加通道信息传输方法，其特征在于，所述 附加信息米用kasami序列进行编码。
3. 根据权利要求2所述的多载波通信系统附加通道信息传输方法，其特征在于，所述 附加信息采用kasami序列进行编码的具体方式为：n阶大集合kasami序列的种数
可调制信息比特数为
；设需要传输的附加信息为
，d为二进制序列，根据kasami序列的生成方式，首先设定m序列寄存器 初始状态为非零序列即可，设
与其对应采样序列寄存器的初始状态为
，传输信息的不同，生成的kasami序列唯一。
4. 根据权利要求3所述的多载波通信系统附加通道信息传输方法，其特征在于，附 加通道实部和虚部采用两个不同的大集合kasami序列进行编码，发射方通过多次重复 kasami序列，接收方相关接收时叠加求平均以减少噪声干扰；kasami序列的相关值副峰有 五个取值：
在频域叠加相同的kasami序列，设kasami序列长度为P，叠加段数为K，通过统计得出 每种峰值的概率。假设五种峰值出现的概率分别为Pi(i= 1，2…，5)，则一次相关检测的检 测错误率为（以下关于kasami序列的计算仅考虑实部）：
其中A为相关峰，of为相关值中噪声平均功率。 主信息消除后：
通过改变PSR、K、kasami序列长度，充分利用SNR盈余来获取尽可能大的信道容量和传 输可靠性。假设无重复情况下采用n阶kasami序列的检测门限为SNRk，叠加K次带来的信 噪比增益为IOlog1CI(K),则
可得：
故采用kasami序列编码附加信息的附加通道须满足式（6)，（12)两条件。
5. 根据权利要求4所述的多载波通信系统附加通道信息传输方法，其特征在于， kasami序列检测的具体实施过程为： 设主信息消除后，接收到的附加信息为r(k)，在理想同步情况下，将每个符号中的K段 数据进行平均，然后本地M种kasami序列进行相关峰检测，比较式（13)中M种结果，获得 最大峰值的相关序列即为发射机信息加载序列。
其中Cp，m为本地kasami序列，rav为接受信号K段平均。
【文档编号】H04L27/26GK104243386SQ201410401335
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】刘光辉, 朱美松, 朱婧, 朱明
申请人:电子科技大学