一種礦井巷道上行mc-cdma子載波功率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于進下無線通信技術領域，具體設及一種礦井巷道上行MC-CDMA子載波 功率控制方法。
【背景技術】
[0002] 在無線通信系統中，由于電磁波在傳輸過程中，通過折射、反射和直射多種方式進 行傳輸，會通過幾條路徑被接收，運種現象就是多徑效應。運些不同路徑到達的電磁波射線 相位不一致且具有時變性，導致接收信號呈衰落狀態，即為多徑衰落，運種衰落依靠增加 發射功率是不能消除的。相比于地面無線信道，礦井巷道無線信道多徑衰落更加嚴重，從而 影響了煤礦井下無線通信系統的性能。
[000引多載波（MultiCarrier,MC)調制能有效抗多徑衰落。而碼分多址（CodeDivision MultipleAccess,CDMA)技術具有抗干擾能力強、誤碼率低和抗多徑干擾和多徑延遲擴展 的突出優點。礦井巷道的頻率資源是開放的，W多載波技術融合CDMA技術的多載波碼分 多址（MultipleCarrier-CodeDivisionMultipleAccess,MC-CDMA)技術是理想的礦井 巷道無線通信基礎調制技術之一。在煤礦井下無線傳輸信道與帶狀受限空間結構的條件 下，在上行鏈路中采用MC-CDMA無線傳輸，通過充分利用礦井巷道開放的頻率資源，克服了 多徑衰落對礦井巷道無線通信造成的不利影響，高效綜合地利用了煤礦井下通信系統的空 間、時間和頻率等各種資源，使煤礦井下無線通信系統的無線覆蓋性能、容量和速率等得到 顯著地提高。
[0004] 同時，協作分集利用無線信道的廣播特性，通過多個移動用戶相互協作獲得上行 鏈路發射分集，可W有效對抗無線信道多徑衰落，提高數據速率。礦井巷道空間是受限的帶 狀空間，非常適宜采用協作多跳的無線通信方式。通過為與基站間信道狀況較差的用戶尋 找一個與基站間信道狀況較好的協作伙伴，可W顯著提高信道狀況較差用戶的信道容量和 誤碼率性能。運樣就不會因為用戶移動到信道狀況較差的地點，而導致基站與用戶間的信 道容量衰減過大、通信質量很差甚至通信中斷等情況的發生。協作分集的方式主要有放大 轉發（AmplifyandF'orward,AF)、解碼轉發值ecodeandF'o;rward,DF')和編碼協作（Coded Cooperation,COS種方式。放大轉發和解碼轉發只是重復轉發所接收到的信息比特，效率 較低。而編碼協作在本質上是將碼字分為兩個部分，每一個部分都由協作伙伴之一進行傳 送，不僅獲得了編碼增益，而且還可W在協作伙伴之間十分靈活地分配信道編碼符號，編碼 效率很高。 陽0化]在礦井巷道上行鏈路采用時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸方案，既可W充分利用 礦井巷道開放的頻率資源來克服多徑衰落嚴重對礦井巷道無線通信造成的不利影響，又可 W通過為與基站間信道狀況較差的用戶尋找一個與基站間信道狀況較好的協作伙伴，顯著 提高信道狀況較差用戶的信道容量和誤碼率性能。
[0006] 礦井巷道MC-CDMA相鄰子載波的相關性較大，為礦井巷道MC-CDMA擴頻支路分配 相鄰的子載波，會降低礦井巷道MC-CDMA擴頻支路傳輸的質量，影響礦井巷道時頻編碼協 作MC-CDMA系統的性能；同時，不同礦井巷道MC-CDMA用戶的子載波具有不同的相對衰落程 度，為礦井巷道時頻編碼協作MC-CDMA系統尋找最優子載波動態分配方案，不僅成本高，計 算量大，還可能無法找到閉合最優解。
[0007] 在現有的MC-CDMA系統中，發送端將可用的發射功率平均分配給各個子載波。由 于用戶各子載波的衰落程度不同，發射功率的平均分配會導致發射功率過度消耗在信道狀 況較差的子載波上，降低了系統的信道容量和誤比特率性能。為提高MC-CDMA系統發射功 率的利用率，可W利用信道增益大于口限值的若干個子載波進行傳送，并在接收端進行最 大比值合并（MaximalRatioCombining,MRC)。然而，采用該方案，當所有子載波的信道增 益均小于口限值時，會導致傳送中斷。而利用信道增益最大的一個子載波進行傳送則會在 提高發射功率利用率的同時犧牲了MC-CDMA系統頻率分集增益。
【發明內容】
[0008] 本發明實施例的目的是提供一種礦井巷道上行MC-CDMA子載波功率控制方法，通 過礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA擴頻支路子載波輪轉分配和利用接收端反饋給發 送端的每個MC-CDMA子載波對應信噪比，為每個擴頻支路按信道狀況和預設比例去除子載 波，實現子載波功率的控制和傳輸，保證發射功率能有效用于每個擴頻支路中信道狀況較 好的部分子載波，增強了礦井巷道時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸系統通信的可靠性。
[0009] 根據本發明的一個方面，提供了一種礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA子載波 功率控制方法，所述方法包括：對上行時頻編碼協作MC-CDMA擴頻支路的子載波進行輪轉 分配。
[0010] 上述方案中，所述方法還包括：利用接收端反饋給發送端的每個時頻編碼協作 MC-CDMA擴頻支路的子載波對應的信噪比，按照預設比例去除擴頻支路上的子載波。
[0011] 上述方案中，所述對上行時頻編碼協作MC-CDMA擴頻支路的子載波進行輪轉分 配，進一步包括：
[0012] 將礦井巷道每個移動用戶上行時頻編碼協作MC-CDMA的子載波按順序分組，每組 有相同個數的子載波，且每組子載波的個數與擴頻支路的總數相同，將每組相同順序號的 子載波分配給同一序號的擴頻支路。
[0013] 上述方案中，所述利用接收端反饋給發送端的每個時頻編碼協作MC-CDMA子載波 對應的信噪比，按照預設比例去除擴頻支路上的子載波，進一步包括：
[0014] 對礦井巷道每個MC-CDMA移動用戶，對接收端反饋給發送端的每個MC-CDMA子載 波對應的信噪比按照從小到大進行排序，將預設比例Rd與每個擴頻支路對應的子載波總 個數相乘，對乘積結果向下取整記為N，按照信噪比從小到大的順序去除與第1至第N個信 噪比相對應的第1至第N個子載波，其中，0《Rd《1 ;
[0015] 對每個擴頻支路對應的乘W擴頻碼后，每個時頻編碼協作MC-CDM擴頻支路的子 載波分別乘W子載波有效性標志符bp,g，其中，bp,g取值為0或1，用于表示第P個擴頻支路 的第g個子載波是否被去除，0為被去除，1為被保留。
[0016] 上述方案中，所述方法還包括：
[0017] 基站接收到礦井巷道各移動用戶信號后，將第二個時間周期接收到的礦井巷道各 移動用戶的數據信號與第一個時間周期接收到的各用戶的數據信號進行匹配，確定用戶在 第二個時間周期傳輸的是協作伙伴時頻編碼的第二部分還是自身時頻編碼的第二部分；
[0018] 將傳輸同一礦井巷道移動用戶數據的卷積解碼前的信號，進行等增益的信號直接 相加合并得到判決變量；
[0019] 將得到的判決變量進行與發射相對應的卷積解碼、去除N位帖檢驗序列及BPSK解 調，得到礦井巷道移動用戶的信宿|ak( 1 )，...，ak(F)]。
[0020] 本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA子載波功率控制方法，通過 對上行時頻編碼協作MC-CDMA擴頻支路的子載波進行輪轉分配，優化了平均分配發射功率 的子載波分配方法，為礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA每個擴頻支路按固定間隔分配 離散子載波，相對于子載波連續分配，可W避免個別擴頻支路傳輸質量偏低，帶低用戶總體 信道容量的問題。同時，利用接收端反饋給發送端的每個時頻編碼協作MC-CDMA子載波對 應的信噪比，按照預設比例去除擴頻支路上的子載波，實現子載波功率控制傳輸，從而保 證發射功率能有效用于每個擴頻支路中信道狀況較好的部分子載波，能夠在提高礦井巷道 MC-CDMA發射功率利用率的同時，充分利用了礦井巷道時頻編碼協作MC-CDMA頻率分集增 益，增強了礦井巷道時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸系統通信的可靠性提升了用戶的誤碼 率性能。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可W根據運些附圖獲得其他 的附圖。 陽02引圖1為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA子載波功率控制方法 流程示意圖；
[0023]圖2為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸系統示意 圖；
[0024]圖3為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸系統發射機 框圖； 陽0巧]圖4為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA無線傳輸系統接收機 框圖；
[00%]圖5為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA四種可能的傳輸狀態 板型；
[0027] 圖6為本發明實施例的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA子載波輪轉分配框 圖；
[0028]圖7為本發明實施例的帶有導頻的礦井巷道上行時頻編碼協作MC-CDMA數據傳輸 帖的形成過程圖；
[0029]圖8為本發明實施例的窄帶子載波中屯、頻率為900MHz時礦井巷道信道增益隨收 發天線之間距離變化曲線圖；
[0030] 圖9為本發明實施例的在礦井巷道時頻編碼協作MC-CDMA上行鏈路中采用不同子 載波功率控制算法時目標用戶誤比特率對比示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 本技術領域技術人員可W理解，除非特意聲明，運里使用的單數形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"