[發(fā)明專利]空分復(fù)用多天線系統(tǒng)基于旋轉(zhuǎn)星座圖的編解碼方法

無效

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• 申請日: 2012-08-25
• 公開（公告）號: CN102833043A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯峰;張鉞;馮穗力;陳曉彬;楊嘉興;李帥
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動通信多輸入多輸出（MIMO）天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是相關(guān)信道中空分復(fù)用多天線系統(tǒng)基于旋轉(zhuǎn)星座圖的編解碼方法。

技術(shù)背景

多天線技術(shù)是指在無線通信的發(fā)射端或接收端采用多副天線，同時結(jié)合先進的信號處理技術(shù)實現(xiàn)的一種綜合技術(shù)。如果在發(fā)送端和接收端同時采用多根天線，則有可能在共享的無線信道上建立多條并行的信息傳輸通道，這就是MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output）技術(shù)，或稱為空分復(fù)用（Spatial?Multiplex）技術(shù)。目前最流行的用于MIMO系統(tǒng)的信號傳輸架構(gòu)當(dāng)屬BLAST（Bell?Labs?Layered?Space-Time，貝爾實驗室分層空時）結(jié)構(gòu)。Foschini等人又于1996年提出垂直分層空時編碼（V-BLAST），它在發(fā)射端的編碼及其簡單，只需將一路信號拆分成多路并行信號，即分層，然后每根發(fā)射天線發(fā)送一路符號即可。

由于在V-BLAST系統(tǒng)中，將信號映射到星座點之后，不對其進行任何操作便進行發(fā)送，且各發(fā)射天線使用同頻子載波，所以在接收端必然會造成信號的混疊。對單一信號而言，其它信號就像是“干擾信號”，為了從混疊信號中檢測出單一信號，我們必須消除其它信號對其的影響。目前比較常見的信號檢測算法有最大似然檢測算法、球形譯碼法以及串行干擾消除算法等。

信號檢測的準(zhǔn)確性，與調(diào)制、疊加后星座點之間的距離有關(guān)，噪聲會使得星座點偏離原來的位置，如果星座點之間的距離足夠大，則在進行判決時誤判的概率就降低了。文獻《Interference?Mitigation?via?Joint?Detection》（刊載于IEEE.Journal?on?Selected?Areas?in?Communications?，2011，29(6):1172-1184.作者Jungwon?Lee，Dimitris?Toumpakaris，Wei?Yu）提到在特殊的信道情況下，會出現(xiàn)一種錯誤地板（error?floor）現(xiàn)象。以2發(fā)射天線為例，天線1發(fā)送信號x₁，天線2發(fā)送信號x₁，當(dāng)信號從兩根發(fā)射天線到接收端之間的信道近乎相同時，x₁=+1，x₂=-1和x₁=-1，x₂=+1兩種發(fā)射情況的合并符號都是0。顯然，在這種情況下，即使是沒有噪聲，都無法識別發(fā)送信號。一般信號檢測算法的誤碼率都會隨著信噪比的提高而減小，也就是說信號檢測一般是噪聲受限的。但當(dāng)遇到以上情況時，無論信噪比多高都會產(chǎn)生誤碼，也就是當(dāng)信噪比達到一定的大小時，誤碼率就不會再降低，達到一個錯誤地板（error?floor），這就是所謂的錯誤地板現(xiàn)象。這種特殊的信道情況包括信道相關(guān)性比較高的高斯信道，以及萊斯因子比較大的萊斯信道。

為了解決這一問題，需要在發(fā)射端對信號進行預(yù)處理，使得在接收端能夠被分辨開，而旋轉(zhuǎn)星座圖就是高效的解決方法之一。旋轉(zhuǎn)星座圖的方法在通信領(lǐng)域中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。如在專利《一種含有星座圖旋轉(zhuǎn)調(diào)制方式的串行級聯(lián)編譯碼系統(tǒng)》中，該方法被用于交替對傳輸信號進行星座點映射，從而避免了QPSK調(diào)制中的180度相位跳變，降低了它經(jīng)過非線性信道時引起的頻譜擴散。該專利通過使用星座圖旋轉(zhuǎn)的方式，確保在加入一位奇偶校驗位之后，還可以保持原來的調(diào)制階數(shù)。其實質(zhì)相當(dāng)于一種時分多址。但是目前還從未有人將旋轉(zhuǎn)星座圖的方法引入到各路發(fā)送信號相互獨立的空分復(fù)用多天線系統(tǒng)的信號調(diào)制中。

對空分復(fù)用多天線系統(tǒng)而言，使用旋轉(zhuǎn)星座圖的編碼方法可以使得兩根發(fā)射天線的星座點疊加圖樣不會出現(xiàn)星座點重疊的現(xiàn)象，從而避免了錯誤地板現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的誤碼性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種空分復(fù)用多天線系統(tǒng)基于旋轉(zhuǎn)星座圖的編解碼方法，解決在相關(guān)信道中因為星座點重疊而出現(xiàn)的錯誤地板現(xiàn)象。

本發(fā)明的技術(shù)問題是這樣加以解決的：

空分復(fù)用多天線系統(tǒng)中基于旋轉(zhuǎn)星座圖的編解碼方法，該方法將基于旋轉(zhuǎn)星座圖的調(diào)制方法和空分復(fù)用多天線系統(tǒng)相結(jié)合，在發(fā)射端將傳輸信號進行串并轉(zhuǎn)換并且映射到調(diào)制星座圖上，然后將所有星座點以原點為圓心旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度，在接收端檢測符號之后再將其反向旋轉(zhuǎn)相同的設(shè)定角度，經(jīng)星座圖解調(diào)為信號序列后進行并串轉(zhuǎn)換再將信號輸出。

上述的空分復(fù)用多天線系統(tǒng)中基于旋轉(zhuǎn)星座圖的編解碼方法，所述旋轉(zhuǎn)星座圖的調(diào)制方法具體是：發(fā)射端有m根發(fā)射天線，將長度為mk的信號序列按下式進行串并轉(zhuǎn)換，分成m路獨立長度為k的信號序列：