[發明專利]一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號發送與接收方法

有效

• 申請號: 201310286681.8
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103326826A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 孟維曉;孫思月;陳曉華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及基于廣義正交三維互補碼的多用戶MIMO系統發送與接收方法，屬于通信領域。

背景技術

在未來的移動通信體制中，多入多出（Multiple?Input?Multiple?Output，MIMO）技術必將成為主導的無線傳輸技術。MIMO技術最大的優勢在于利用空間分集(Space?Diversity)使得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并降低錯誤率。空時編碼是目前MIMO系統常用來實現空間分集的編碼方式，其根本機理在于通過編碼使得從不同發送天線發出的數據具有一定的正交性。然而，空時編碼最大的缺點是沒有考慮到抗干擾的問題，更沒有考慮到多址接入的問題。因此，在實際通信系統中，需要加入額外的抗干擾和多址接入技術，與MIMO技術相結合。這不僅提高了系統的復雜度，更使得系統的整體優化更加困難。

互補碼（Complementary?Codes，CCs）是一類能夠真正意義上實現理想的自相關、互相關特性的碼資源。近年來，許多基于互補碼的碼分多址（Code?Division?Multiple?Access，CDMA）技術被提出，并被證明其在理論上能夠實現無干擾的同步和異步通信。

近一年，傳統的互補碼被擴展為三維互補碼，其所提供的理想正交性被引入到了多用戶MIMO系統中來，通過巧妙的碼設計，同時實現多天線及多址技術，并提供較好的抗干擾特性。然而，目前為止的研究還沒有提供有效的、一般化的三維互補碼的構造方法，相應的系統設計也還沒有展開。

發明內容

本發明目的是為了解決采用目前的CDMA-MIMO系統的信號發送與接收對于不同通信環境的適應能力差，系統資源利用率需求高的問題，提供了一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統信號的發送與接收方法。

本發明所述一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號發送與接收方法，它的信號發射過程為：

步驟一、將K個用戶發送的初始數據分別進行基于廣義三維互補碼的空時編碼及擴頻，每個用戶獲得A*M個數據流；

步驟二、將K個用戶對應于同一個天線、同一個載波的數據流進行疊加，合并成A*M個數據流，然后對應于同一個天線同一個載波的數據被調制到同一個載波上，最后同一個天線對應的M個載波的數據合并，并將其合并后的信號發送至無線信道，完成采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號發送；

它的接收過程為：

步驟三、采用P根接收天線同時接收步驟二所發射的合并后的信號，每一路合成后信號采用M個載波分別進行載波解調獲得M路并行信號，共獲得P*M路信號；

步驟四、將獲得的P*M路并行信號進行基于廣義三維互補碼的解擴及解碼，每個用戶獲得對應于P個接收天線的P組數據；

步驟五、采用最大比合并準則將每一個用戶對應于P根接收天線的數據進行合并，最后對合并后的數據進行判決，獲得每個用戶的原始數據信號的恢復后輸出，完成采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號接收。

本發明的優點：本發明提出的一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統信號發送與接收方法是一種一般化的基于廣義正交三維互補碼的CDMA-MIMO系統信號發送與接收方法。該方法采用的三維互補碼的正交性及子序列數可以通過擴展矩陣組的不同選取方法來控制，可適應于不同通信環境及系統資源利用率需求。在基于這類正交三維互補碼的多用戶MIMO系統中，該多天線系統既能夠實現空間分集，又能夠實現空間復用，且多根發送天線是采用全部分集、全部復用或是一部分分集而另一部分復用可以依據信道環境適應性的調整，以獲得最優的系統吞吐量。

附圖說明

圖1是本發明所述一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號發送與接收方法，信號發送端的結構示意圖；

圖2是具體實施方式二所述的基于三維互補碼的空時編碼及擴頻模塊原理框圖；

圖3是本發明所述一種采用廣義三維互補碼的CDMA-MIMO系統的信號發送與接收方法，信號接收端的結構示意圖；

圖4是具體實施方式三所述的基于三維互補碼的解擴及解碼模塊原理框圖；

圖5是采用本發明構造的廣義正交三維互補碼實例的歸一化相關特性的仿真圖，其中，第I類擴展矩陣組獲得的具有理想相關特性的三維互補碼的仿真圖；

圖6是采用本發明構造的廣義正交三維互補碼實例的歸一化相關特性的仿真圖，其中，第II類擴展矩陣組獲得的具有廣義正交特性的三維互補碼的仿真圖，其相應系統需要的載波數最少；