基於互補碼的雙天線多載波mimo系統的製作方法
2023-04-25 13:41:31 4
專利名稱：基於互補碼的雙天線多載波mimo系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於互補碼的雙天線多載波通信系統。
背景技術：
上個世紀90年代中期，美國的貝爾實驗室提出了以引入空域處理技術的 MIMO (multiple input multiple output)技術為代表的多天線通信系統，並就其編碼技術方案以及信號處理技術進行了全面的闡述。此後，MIMO技術成為通信工業界和學術界共同的熱點，並取得了迅猛的發展。MIMO技術最大的優勢在於利用空間分集(Space diversity) 的技術讓系統在不需要增加頻譜資源與天線發送功率的前提下增加傳輸速率並降低錯誤率。資訊理論已經證明當各發送天線與接收之間的信道為獨立平坦衰落時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。空時編碼是目前MIMO系統常用來實現空間分集的編碼方式，其編碼方式有許多種，常見的主要有 STBC(Space_time Block Code)、STTC(Space-Time Trellis Code)及 STDC(Space-Time Differential Code)等。但是，空時編碼最大的缺點是沒有考慮到多徑幹擾的問題，在多徑幹擾下根本不可行。雖然有些論文有考慮到多用戶多天線之間的正交性，但是他們討論的只是符號級(Symbol-level)的正交性，其只能用於信道響應為慢衰落的情況。使用幾個符號位元來做空時編碼，信道響應在這幾個符號位元的時間內就必須保持不變，否則錯誤率會大為上升，這顯然違背了下一代無線通信高速率、高頻譜利用效率、 抗多徑、抗都卜勒效應等苛刻需求。而且解碼時，必須收完用於空時編碼的全部位元才能夠解出信號，即無法達到即時解碼。而在目前的無線通信技術裡，採用完全互補擴頻碼及二維擴頻調變的下一代碼分 ^tltii^ (Next Generation Code Division Multiple Access technology, NG-CDMA) nj 以提供一個近乎無幹撓的系統性能，能夠更有效的抵抗多用戶幹擾以及多徑幹擾。而完全互補擴頻碼所帶來的碼片級(Chip-level)的正交性，使通道不必受限於多個符號位元時間內不變的限制，能夠及時的解出我們需要的信號。將「擴頻編碼」與「空時分集編碼」巧妙的結合起來，不僅可大大提升整個分碼多址物理層的頻帶利用效率，並使之特別適用高速分組交換的運作模式，同時也提高了 MIMO系統的分集增益。這對提高整個CDMA系統物理層在快衰減多路徑信道中的工作效率無疑是一個極為重要的進步。
發明內容
本發明是為了解決採用現有編碼方式的MIMO系統的抗多用戶幹擾性能差、抗多徑幹擾性能差、抗都卜勒效應能力差的問題，從而提供一種基於互補碼的雙天線多載波 MIMO系統。基於互補碼的雙天線多載波MIMO系統，對於K個用戶中的每個用戶，它的信號發射過程均為步驟一、數據通過串並轉換或複製的方式轉換為並行的兩組數據，每組數據通過複製的方式轉換為N路並行的數據，所述K、N為正整數；步驟二、在每組數據中的N路數據分別採用N組互補碼進行擴頻；步驟三、採用步驟二獲得的每組數據中N路擴頻後的數據分別採用N個子載波進行QPSK調製，獲得N路調製結果，並將所述N路調製結果等增益合併為一路發射信號；兩組數據共獲得兩路發射信號；步驟四、將步驟三中獲得的兩路發射信號分別通過兩根發射天線發射至無線信道；對於K個用戶中的每個用戶，它的信號接收過程為步驟五、接收端通過兩根接收天線接收步驟四發射的兩路發射信號作為兩路接收信號，並將所述兩路接收信號進行分解，每路接收信號均獲得N路分解結果；步驟六、將步驟五中所述的每路接收信號獲得的N路分解結果分別進行QPSK解調，每路接收信號均獲得N路解調後結果；步驟七、將步驟六所述的每路接收信號均獲得N路解調後結果分別採用與步驟二對應的N組互補碼進行解擴處理，獲得N路處理後的數據，將所述N路數據進行等增益合併，獲得一組合併後的數據；兩路接收信號獲得兩組合併後的數據；步驟八、將步驟七獲得的兩組合併後的數據通過並串轉換或等增益合併的方式進行轉換，並輸出。步驟一中和步驟七中所述互補碼，它的產生方法為對應於第一根天線的互補碼產生方法為選用矩陣
權利要求
1.基於互補碼的雙天線多載波MIMO系統，其特徵是 對於K個用戶中的每個用戶，它的信號發射過程均為步驟一、數據通過串並轉換或複製的方式轉換為並行的兩組數據，每組數據通過複製的方式轉換為N路並行的數據，所述K、N為正整數；步驟二、在每組數據中的N路數據分別採用N組互補碼進行擴頻； 步驟三、採用步驟二獲得的每組數據中N路擴頻後的數據分別採用N個子載波進行 QPSK調製，獲得N路調製結果，並將所述N路調製結果等增益合併為一路發射信號；兩組數據共獲得兩路發射信號；步驟四、將步驟三中獲得的兩路發射信號分別通過兩根發射天線發射至無線信道； 對於K個用戶中的每個用戶，它的信號接收過程為步驟五、接收端通過兩根接收天線接收步驟四發射的兩路發射信號作為兩路接收信號，並將所述兩路接收信號進行分解，每路接收信號均獲得N路分解結果；步驟六、將步驟五中所述的每路接收信號獲得的N路分解結果分別進行QPSK解調，每路接收信號均獲得N路解調後結果；步驟七、將步驟六所述的每路接收信號均獲得N路解調後結果分別採用與步驟二對應的N組互補碼進行解擴處理，獲得N路處理後的數據，將所述N路數據進行等增益合併，獲得一組合併後的數據；兩路接收信號獲得兩組合併後的數據；步驟八、將步驟七獲得的兩組合併後的數據通過並串轉換或等增益合併的方式進行轉換，並輸出。
2.根據權利要求1所述的基於互補碼的雙天線多載波MIMO系統，其特徵在於步驟一中和步驟七中所述互補碼，它的產生方法為對應於第一根天線的互補碼產生方法為選用矩陣E(U) _2x2++T7(2.D - ^2x2■ —+一+ +作為碼組種子矩陣，採用克羅內克積的方式，遞歸產生載波的互補碼矩陣1 對應於第二根天線的互補碼產生方法為 選用矩陣爐』2)-Γ2χ2 __ ——+ +F(2』2) _-+Γ2χ2 ——++ +作為碼組種子矩陣，採用克羅內克積的方式，遞歸產生載波的互補碼矩陣！^』，
全文摘要
基於互補碼的雙天線多載波MIMO系統，涉及一種基於互補碼的雙天線多載波通信系統。它解決了採用現有編碼方式的MIMO系統的抗多用戶幹擾性能差、抗多徑幹擾性能差、抗都卜勒效應能力差的問題。它的信號發射過程採用互補碼進行擴頻，並採用多載波系統架構；它的信號接收過程採用互補碼進行解擴。本發明採用互補碼作為系統載波的擴頻碼並採用多載波的系統架構，MIMO系統的抗多用戶幹擾性能大幅提高，在AWGN信道下，能夠完全抵抗多用戶幹擾，在都卜勒頻移所帶來的時間選擇性衰落下，有75％的概率抵抗多用戶幹擾，在多徑幹擾所引起的頻率選擇性衰落下有50％的概率抵抗多用戶幹擾。
文檔編號H04B7/08GK102394683SQ20111033461
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者孫思月, 孟維曉, 陳曉華 申請人:哈爾濱工業大學