專利名稱：基于互補碼的雙天線多載波mimo系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于互補碼的雙天線多載波通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
上個世紀(jì)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(shù)的 MIMO (multiple input multiple output)技術(shù)為代表的多天線通信系統(tǒng)，并就其編碼技術(shù)方案以及信號處理技術(shù)進(jìn)行了全面的闡述。此后，MIMO技術(shù)成為通信工業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同的熱點，并取得了迅猛的發(fā)展。MIMO技術(shù)最大的優(yōu)勢在于利用空間分集(Space diversity) 的技術(shù)讓系統(tǒng)在不需要增加頻譜資源與天線發(fā)送功率的前提下增加傳輸速率并降低錯誤率。信息論已經(jīng)證明當(dāng)各發(fā)送天線與接收之間的信道為獨立平坦衰落時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量?？諘r編碼是目前MIMO系統(tǒng)常用來實現(xiàn)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干擾的問題，在多徑干擾下根本不可行。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，其只能用于信道響應(yīng)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(yīng)在這幾個符號位元的時間內(nèi)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、抗多普勒效應(yīng)等苛刻需求。而且解碼時，必須收完用于空時編碼的全部位元才能夠解出信號，即無法達(dá)到即時解碼。而在目前的無線通信技術(shù)里，采用完全互補擴頻碼及二維擴頻調(diào)變的下一代碼分 ^tltii^ (Next Generation Code Division Multiple Access technology, NG-CDMA) nj 以提供一個近乎無干撓的系統(tǒng)性能，能夠更有效的抵抗多用戶干擾以及多徑干擾。而完全互補擴頻碼所帶來的碼片級(Chip-level)的正交性，使通道不必受限于多個符號位元時間內(nèi)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(jié)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，并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(tǒng)的分集增益。這對提高整個CDMA系統(tǒng)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(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決采用現(xiàn)有編碼方式的MIMO系統(tǒng)的抗多用戶干擾性能差、抗多徑干擾性能差、抗多普勒效應(yīng)能力差的問題，從而提供一種基于互補碼的雙天線多載波 MIMO系統(tǒng)。基于互補碼的雙天線多載波MIMO系統(tǒng)，對于K個用戶中的每個用戶，它的信號發(fā)射過程均為步驟一、數(shù)據(jù)通過串并轉(zhuǎn)換或復(fù)制的方式轉(zhuǎn)換為并行的兩組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)通過復(fù)制的方式轉(zhuǎn)換為N路并行的數(shù)據(jù)，所述K、N為正整數(shù)；步驟二、在每組數(shù)據(jù)中的N路數(shù)據(jù)分別采用N組互補碼進(jìn)行擴頻；步驟三、采用步驟二獲得的每組數(shù)據(jù)中N路擴頻后的數(shù)據(jù)分別采用N個子載波進(jìn)行QPSK調(diào)制，獲得N路調(diào)制結(jié)果，并將所述N路調(diào)制結(jié)果等增益合并為一路發(fā)射信號；兩組數(shù)據(jù)共獲得兩路發(fā)射信號；步驟四、將步驟三中獲得的兩路發(fā)射信號分別通過兩根發(fā)射天線發(fā)射至無線信道；對于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(fā)射的兩路發(fā)射信號作為兩路接收信號，并將所述兩路接收信號進(jìn)行分解，每路接收信號均獲得N路分解結(jié)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(jié)果分別進(jìn)行QPSK解調(diào)，每路接收信號均獲得N路解調(diào)后結(jié)果；步驟七、將步驟六所述的每路接收信號均獲得N路解調(diào)后結(jié)果分別采用與步驟二對應(yīng)的N組互補碼進(jìn)行解擴處理，獲得N路處理后的數(shù)據(jù)，將所述N路數(shù)據(jù)進(jìn)行等增益合并，獲得一組合并后的數(shù)據(jù)；兩路接收信號獲得兩組合并后的數(shù)據(jù)；步驟八、將步驟七獲得的兩組合并后的數(shù)據(jù)通過并串轉(zhuǎn)換或等增益合并的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并輸出。步驟一中和步驟七中所述互補碼，它的產(chǎn)生方法為對應(yīng)于第一根天線的互補碼產(chǎn)生方法為選用矩陣
權(quán)利要求
1.基于互補碼的雙天線多載波MIMO系統(tǒng)，其特征是 對于K個用戶中的每個用戶，它的信號發(fā)射過程均為步驟一、數(shù)據(jù)通過串并轉(zhuǎn)換或復(fù)制的方式轉(zhuǎn)換為并行的兩組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)通過復(fù)制的方式轉(zhuǎn)換為N路并行的數(shù)據(jù)，所述K、N為正整數(shù)；步驟二、在每組數(shù)據(jù)中的N路數(shù)據(jù)分別采用N組互補碼進(jìn)行擴頻； 步驟三、采用步驟二獲得的每組數(shù)據(jù)中N路擴頻后的數(shù)據(jù)分別采用N個子載波進(jìn)行 QPSK調(diào)制，獲得N路調(diào)制結(jié)果，并將所述N路調(diào)制結(jié)果等增益合并為一路發(fā)射信號；兩組數(shù)據(jù)共獲得兩路發(fā)射信號；步驟四、將步驟三中獲得的兩路發(fā)射信號分別通過兩根發(fā)射天線發(fā)射至無線信道； 對于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(fā)射的兩路發(fā)射信號作為兩路接收信號，并將所述兩路接收信號進(jìn)行分解，每路接收信號均獲得N路分解結(jié)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(jié)果分別進(jìn)行QPSK解調(diào)，每路接收信號均獲得N路解調(diào)后結(jié)果；步驟七、將步驟六所述的每路接收信號均獲得N路解調(diào)后結(jié)果分別采用與步驟二對應(yīng)的N組互補碼進(jìn)行解擴處理，獲得N路處理后的數(shù)據(jù)，將所述N路數(shù)據(jù)進(jìn)行等增益合并，獲得一組合并后的數(shù)據(jù)；兩路接收信號獲得兩組合并后的數(shù)據(jù)；步驟八、將步驟七獲得的兩組合并后的數(shù)據(jù)通過并串轉(zhuǎn)換或等增益合并的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于互補碼的雙天線多載波MIMO系統(tǒng)，其特征在于步驟一中和步驟七中所述互補碼，它的產(chǎn)生方法為對應(yīng)于第一根天線的互補碼產(chǎn)生方法為選用矩陣E(U) _2x2++T7(2.D - ^2x2■ —+一+ +作為碼組種子矩陣，采用克羅內(nèi)克積的方式，遞歸產(chǎn)生載波的互補碼矩陣1 對應(yīng)于第二根天線的互補碼產(chǎn)生方法為 選用矩陣爐’2)-Γ2χ2 __ ——+ +F(2’2) _-+Γ2χ2 ——++ +作為碼組種子矩陣，采用克羅內(nèi)克積的方式，遞歸產(chǎn)生載波的互補碼矩陣！^’，
全文摘要
基于互補碼的雙天線多載波MIMO系統(tǒng)，涉及一種基于互補碼的雙天線多載波通信系統(tǒng)。它解決了采用現(xiàn)有編碼方式的MIMO系統(tǒng)的抗多用戶干擾性能差、抗多徑干擾性能差、抗多普勒效應(yīng)能力差的問題。它的信號發(fā)射過程采用互補碼進(jìn)行擴頻，并采用多載波系統(tǒng)架構(gòu)；它的信號接收過程采用互補碼進(jìn)行解擴。本發(fā)明采用互補碼作為系統(tǒng)載波的擴頻碼并采用多載波的系統(tǒng)架構(gòu)，MIMO系統(tǒng)的抗多用戶干擾性能大幅提高，在AWGN信道下，能夠完全抵抗多用戶干擾，在多普勒頻移所帶來的時間選擇性衰落下，有75％的概率抵抗多用戶干擾，在多徑干擾所引起的頻率選擇性衰落下有50％的概率抵抗多用戶干擾。
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(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者孫思月, 孟維曉, 陳曉華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)