专利名称：基于互补码的双天线多载波mimo系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于互补码的双天线多载波通信系统。
背景技术：
上个世纪90年代中期，美国的贝尔实验室提出了以引入空域处理技术的 MIMO (multiple input multiple output)技术为代表的多天线通信系统，并就其编码技术方案以及信号处理技术进行了全面的阐述。此后，MIMO技术成为通信工业界和学术界共同的热点，并取得了迅猛的发展。MIMO技术最大的优势在于利用空间分集(Space diversity) 的技术让系统在不需要增加频谱资源与天线发送功率的前提下增加传输速率并降低错误率。信息论已经证明当各发送天线与接收之间的信道为独立平坦衰落时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。空时编码是目前MIMO系统常用来实现空间分集的编码方式，其编码方式有许多种，常见的主要有 STBC(Space_time Block Code)、STTC(Space-Time Trellis Code)及 STDC(Space-Time Differential Code)等。但是，空时编码最大的缺点是沒有考虑到多径干扰的问题，在多径干扰下根本不可行。虽然有些论文有考虑到多用户多天线之间的正交性，但是他们讨论的只是符号级(Symbol-level)的正交性，其只能用于信道响应为慢衰落的情况。使用几个符号位元来做空时编码，信道响应在这几个符号位元的时间内就必须保持不变，否则错误率会大为上升，这显然违背了下一代无线通信高速率、高频谱利用效率、 抗多径、抗多普勒效应等苛刻需求。而且解码时，必须收完用于空时编码的全部位元才能够解出信号，即无法达到即时解码。而在目前的无线通信技术里，采用完全互补扩频码及二维扩频调变的下一代码分 ^tltii^ (Next Generation Code Division Multiple Access technology, NG-CDMA) nj 以提供一个近乎无干挠的系统性能，能够更有效的抵抗多用户干扰以及多径干扰。而完全互补扩频码所带来的码片级(Chip-level)的正交性，使通道不必受限于多个符号位元时间内不变的限制，能够及时的解出我们需要的信号。将“扩频编码”与“空时分集编码”巧妙的结合起来，不仅可大大提升整个分码多址物理层的频带利用效率，并使之特别适用高速分组交换的运作模式，同时也提高了 MIMO系统的分集增益。这对提高整个CDMA系统物理层在快衰减多路径信道中的工作效率无疑是一个极为重要的进步。
发明内容
本发明是为了解决采用现有编码方式的MIMO系统的抗多用户干扰性能差、抗多径干扰性能差、抗多普勒效应能力差的问题，从而提供一种基于互补码的双天线多载波 MIMO系统。基于互补码的双天线多载波MIMO系统，对于K个用户中的每个用户，它的信号发射过程均为步骤一、数据通过串并转换或复制的方式转换为并行的两组数据，每组数据通过复制的方式转换为N路并行的数据，所述K、N为正整数；步骤二、在每组数据中的N路数据分别采用N组互补码进行扩频；步骤三、采用步骤二获得的每组数据中N路扩频后的数据分别采用N个子载波进行QPSK调制，获得N路调制结果，并将所述N路调制结果等增益合并为一路发射信号；两组数据共获得两路发射信号；步骤四、将步骤三中获得的两路发射信号分别通过两根发射天线发射至无线信道；对于K个用户中的每个用户，它的信号接收过程为步骤五、接收端通过两根接收天线接收步骤四发射的两路发射信号作为两路接收信号，并将所述两路接收信号进行分解，每路接收信号均获得N路分解结果；步骤六、将步骤五中所述的每路接收信号获得的N路分解结果分别进行QPSK解调，每路接收信号均获得N路解调后结果；步骤七、将步骤六所述的每路接收信号均获得N路解调后结果分别采用与步骤二对应的N组互补码进行解扩处理，获得N路处理后的数据，将所述N路数据进行等增益合并，获得一组合并后的数据；两路接收信号获得两组合并后的数据；步骤八、将步骤七获得的两组合并后的数据通过并串转换或等增益合并的方式进行转换，并输出。步骤一中和步骤七中所述互补码，它的产生方法为对应于第一根天线的互补码产生方法为选用矩阵
权利要求
1.基于互补码的双天线多载波MIMO系统，其特征是 对于K个用户中的每个用户，它的信号发射过程均为步骤一、数据通过串并转换或复制的方式转换为并行的两组数据，每组数据通过复制的方式转换为N路并行的数据，所述K、N为正整数；步骤二、在每组数据中的N路数据分别采用N组互补码进行扩频； 步骤三、采用步骤二获得的每组数据中N路扩频后的数据分别采用N个子载波进行 QPSK调制，获得N路调制结果，并将所述N路调制结果等增益合并为一路发射信号；两组数据共获得两路发射信号；步骤四、将步骤三中获得的两路发射信号分别通过两根发射天线发射至无线信道； 对于K个用户中的每个用户，它的信号接收过程为步骤五、接收端通过两根接收天线接收步骤四发射的两路发射信号作为两路接收信号，并将所述两路接收信号进行分解，每路接收信号均获得N路分解结果；步骤六、将步骤五中所述的每路接收信号获得的N路分解结果分别进行QPSK解调，每路接收信号均获得N路解调后结果；步骤七、将步骤六所述的每路接收信号均获得N路解调后结果分别采用与步骤二对应的N组互补码进行解扩处理，获得N路处理后的数据，将所述N路数据进行等增益合并，获得一组合并后的数据；两路接收信号获得两组合并后的数据；步骤八、将步骤七获得的两组合并后的数据通过并串转换或等增益合并的方式进行转换，并输出。
2.根据权利要求1所述的基于互补码的双天线多载波MIMO系统，其特征在于步骤一中和步骤七中所述互补码，它的产生方法为对应于第一根天线的互补码产生方法为选用矩阵E(U) _2x2++T7(2.D - ^2x2■ —+一+ +作为码组种子矩阵，采用克罗内克积的方式，递归产生载波的互补码矩阵1 对应于第二根天线的互补码产生方法为 选用矩阵炉’2)-Γ2χ2 __ ——+ +F(2’2) _-+Γ2χ2 ——++ +作为码组种子矩阵，采用克罗内克积的方式，递归产生载波的互补码矩阵！^’，
全文摘要
基于互补码的双天线多载波MIMO系统，涉及一种基于互补码的双天线多载波通信系统。它解决了采用现有编码方式的MIMO系统的抗多用户干扰性能差、抗多径干扰性能差、抗多普勒效应能力差的问题。它的信号发射过程采用互补码进行扩频，并采用多载波系统架构；它的信号接收过程采用互补码进行解扩。本发明采用互补码作为系统载波的扩频码并采用多载波的系统架构，MIMO系统的抗多用户干扰性能大幅提高，在AWGN信道下，能够完全抵抗多用户干扰，在多普勒频移所带来的时间选择性衰落下，有75％的概率抵抗多用户干扰，在多径干扰所引起的频率选择性衰落下有50％的概率抵抗多用户干扰。
文档编号H04B7/08GK102394683SQ20111033461
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者孙思月, 孟维晓, 陈晓华 申请人:哈尔滨工业大学