[發明專利]基于空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼的多載波MIMO系統

無效

• 申請號: 201110337804.7
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102340328A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 陳曉華;韓帥;孟維曉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04B1/711
• 分類號: H04B1/711;H04B7/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種基于空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼的MIMO系統。

背景技術

被稱為“第四代移動通信技術”的正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?DivisionMultiplexing，OFDM)便是針對高頻譜利用效率而提出的一種高速傳輸技術。OFDM技術具有非常多的優良特性，比如高的頻譜利用率、可擴展的帶寬、靈活的頻譜資源分配、抗多徑衰落等等。然而，OFDM技術依然存在很多缺點如對頻偏和相位噪聲比較敏感、功率峰值與均值比大等等，尤其是為了實現由多徑產生的符號間干擾，OFDM引入了作為符號間保護間隔的循環前綴(Cyclic?Prefix，CP)。CP的引入確實大大的減少OFDM的衰減，但卻占用了最為寶貴的資源，反而影響了頻譜的利用效率。因此期望開發一種能夠滿足下一代無線通信諸多需求新的技術，其能夠在保障抗多徑衰落的前提下，不引入不必要的資源消耗。

由于具有抗干擾、信號低檢測性、保密性、低輻射流密度等眾多優勢，碼分多址(CDMA，Code?Division?Multiple?Access)技術已經被廣泛的應用于第二代和第三代移動通信系統。CDMA技術是擴頻通信技術在多用戶通信系統中的應用。在CDMA系統中，各用戶都分配了不同的正交擴頻碼，利用擴頻序列的正交性，可以使所有用戶在所有的時間共享相同的頻譜。目前最常見的擴頻碼不外乎是M-sequence、Gold?code與Walsh?code以及OVSF?code等，但這些擴頻碼的正交性并不是非常完美的，這就使得CDMA系統受到多址干擾(MAI，Multiple?Access?Interference)和多徑干擾(MI，Multi-path?Interference)的影響。尤其在高的數據傳輸速率下，多徑將導致嚴重的碼片間干擾，并且很難對這么高速的擴頻碼進行同步。因此，我們需要開發新的擴頻碼來解決傳統CDMA系統存在的問題，使得CDMA技術朝著下一代無線通信系統所需求的高速率、高頻譜利用率的方向發展。

時空編碼是目前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干擾的問題。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的需求。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，即無法達到即時解碼。

發明內容

本發明為了解決采用現有編碼方式的MIMO系統的抗多徑干擾性能差的問題，從而提供一種基于空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼的多載波MIMO系統。

基于空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼的多載波MIMO系統，對于K個用戶中的每個用戶k，它的信號發射過程為：

步驟一、將待發送的數據進行串/并轉換，獲得并行的N路數據；

步驟二、將步驟一所述并行的N路數據分別采用空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼進行擴頻，獲得N路擴頻后的數據；

步驟三、采用M路子載波分別對步驟二獲得的N路擴頻后的數據中的每路數據進行調制，獲得一路調制信號；N路數據中共獲得N路調制信號，將所述N路調制信號通過N根發射天線發送至無線信道；所述M路子載波分別對應的頻率為f₁，f₂，…，f_M；

對于K個用戶中的每個用戶k，它的信號接收過程為：

步驟四、接收端通過N根接收天線接收發射端發射的N路調制信號；采用M路子載波分別對所述N路調制信號中的每路調制信號進行解調，獲得一路解調數據，N路調制信號共獲得N路解調后的數據；所述M路子載波分別對應的頻率為f₁，f₂，…，f_M；

步驟五、將步驟四中獲得的N路解調后的數據中的每路數據均采用空-時-頻三維互補碼的碼片級擴頻編碼進行解擴，獲得N路解擴后的數據；

步驟六、將步驟五中的獲得的N路解擴后的數據求和，并判決后輸出；

K、N、M均為正整數，N_T為發射天線數。