專利名稱：基于三維互補(bǔ)碼的多載波miso系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MISO系統(tǒng)，特別涉及一種基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1998年，美國哈佛大學(xué)的SiavashM. Alamouti提出了一個(gè)簡單的雙天線MISO (Multiple Inputs, Single Output)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)射分集。接著 VahidTarokh、HamidJafarkhani和A. R. Calderbank將原本Alamouti提出的系統(tǒng),整合至一般化的形式，擴(kuò)展發(fā)送端可以不僅僅使用兩根天線的形式。MISO系統(tǒng)在發(fā)射端采用了多天線，實(shí)現(xiàn)了空間分集。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于引入了“空間”這一個(gè)新的維度，在沒有增加頻譜資源或者發(fā)射功
率的情況下增加了傳輸速率、減小了錯(cuò)誤概率，從而提高了頻譜利用率?？諘r(shí)編碼是目前MISO系統(tǒng)常用來實(shí)現(xiàn)空間分集的編碼方式，常見的編碼有STBC(Space-time Block Code)> STTC(Space-Time Trellis Code)及 STDC(Space-TimeDifferential Code)等。但是空時(shí)編碼并沒有考慮環(huán)境中的多徑干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，因而在存在多徑干擾的環(huán)境下，空時(shí)編碼實(shí)現(xiàn)的可能性不大。同時(shí)，雖然有些論文討論了多用戶、多天線之間的正交性，但是都停留在符號(hào)級(jí)(Symb 01-Le V e I)的正交性,并未討論到碼片級(jí)(Chip-Level)的正交性，只能用于信道響應(yīng)為慢衰落時(shí)的情況。在解碼過程中，接收端只有在接收空時(shí)編碼的全部信息時(shí)，才能進(jìn)行解碼，因而無法實(shí)現(xiàn)即時(shí)譯碼。在目前的無線通信技術(shù)里，完全互補(bǔ)碼是具有完美自相關(guān)和互相關(guān)特性的碼，能夠有效的抵抗多徑干擾與多用戶干擾。而由于完全互補(bǔ)碼具有碼片級(jí)(Chip-Level)的正交性，因?yàn)椴槐厥芟抻诙鄠€(gè)符號(hào)位元時(shí)間內(nèi)信道狀況不變的限制，因而可以實(shí)現(xiàn)較快時(shí)間內(nèi)的譯碼，及時(shí)解出我們需要的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前MISO系統(tǒng)抵抗多徑干擾與多用戶干擾能力差的問題，提出了一種基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)。本發(fā)明的一種基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng),每個(gè)用戶k米用一個(gè)三維互補(bǔ)碼作為簽名碼，每個(gè)三維互補(bǔ)碼包括Nt個(gè)二維互補(bǔ)碼，對(duì)于每個(gè)用戶k，它工作的過程包括如下步驟步驟一在發(fā)送端，利用MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號(hào)，再將Nt路調(diào)制信號(hào)用Nt根天線發(fā)射給無線信道；步驟二 在接收端，利用MISO系統(tǒng)的接收機(jī)用I根天線接收步驟一中發(fā)射給無線信道的Nt路調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明的三維互補(bǔ)碼能夠支持的最大用戶數(shù)和最大天線數(shù)與子碼個(gè)數(shù)相同，皆為M = 2k(k = 1，2，…)；碼長為Mr(r = 2,3,…)。三維互補(bǔ)碼的碼長和子碼個(gè)數(shù)之間切斷了互相之間的制約，可以分別任意擴(kuò)展，具有更好的實(shí)用性。
(2)本發(fā)明的三維互補(bǔ)碼有理想的自相關(guān)特性，自相關(guān)關(guān)系的表達(dá)式為
|>(心)二蕭r;1,、
2>噸丨;,■)=歷
v W=I其中k = I, 2, . . . , K ；nt = I, 2, , Nt當(dāng)位移為奇數(shù)個(gè)位移的情況下，我們可以證明其自相關(guān)條件是滿足的，在位移為0時(shí)其相關(guān)值的和達(dá)到頂峰，當(dāng)位移不為0時(shí)其相關(guān)值之和為0 ;當(dāng)位移為偶數(shù)個(gè)位移時(shí)，同樣滿足在位移為0時(shí)相關(guān)值達(dá)到頂峰，并且在位移不為零時(shí)，相關(guān)值為O。同一個(gè)三維互補(bǔ) 碼里的兩個(gè)子碼具有完美的相關(guān)特性，分別在兩個(gè)三維互補(bǔ)碼里的兩個(gè)子碼同樣具有完美 的相關(guān)特性。(3)本發(fā)明的三維互補(bǔ)碼有理想的互相關(guān)特性，互相關(guān)特性的表達(dá)式為= 0 i 為任意值
m=l(11)其中k, k' = I, 2, . . . , K ；k ^不同用戶的子碼在偶數(shù)個(gè)位移的條件下，互相關(guān)函數(shù)之和為零；在奇數(shù)個(gè)位移的條件下，互相關(guān)值之和也為O。充分滿足相關(guān)條件，這種互補(bǔ)碼可以有效地對(duì)抗多用戶干擾。(4)由于本發(fā)明的三維互補(bǔ)碼具有理想的自相關(guān)互相關(guān)特點(diǎn)，本發(fā)明的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)能夠完全消除多址接入干擾及多徑干擾。(5)本發(fā)明的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)能夠?qū)⒖諘r(shí)編碼及多址接入通過一種特殊的擴(kuò)頻技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)，不僅降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，更為系統(tǒng)的進(jìn)一步整體優(yōu)化提供了良好的平臺(tái)。


圖I為本發(fā)明的所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)的MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。代表用戶k在天線nt上的第m個(gè)子碼，其中ke {1，2，...，K}，K為用戶數(shù)；nt G {1,2, , NT}, Nt為天線個(gè)數(shù)；m G {I, 2, . . . , M}, M為子碼個(gè)數(shù)。圖3為本發(fā)明的所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)的MISO系統(tǒng)的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本發(fā)明的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，用戶k采用一個(gè)三維互補(bǔ)碼作為簽名碼，每個(gè)三維互補(bǔ)碼包括Nt個(gè)二維互補(bǔ)碼，對(duì)于用戶k，它工作的過程包括如下步驟步驟一在發(fā)送端，利用MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號(hào)，再將Nt路調(diào)制信號(hào)用Nt根天線發(fā)射給無線信道；步驟二 在接收端，利用MISO系統(tǒng)的接收機(jī)用I根天線接收步驟一中發(fā)射給無線信道的Nt路調(diào)制信號(hào)?；谌S互補(bǔ)碼的MISO系統(tǒng)中包括k個(gè)用戶，每個(gè)用戶的發(fā)射機(jī)包括Nt根發(fā)射天線，接收機(jī)包含一根接收天線。該系統(tǒng)中，每個(gè)用戶采用一個(gè)三維互補(bǔ)碼作為其簽名碼，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多址接入及空時(shí)編碼。一個(gè)三維互補(bǔ)碼包含Nt個(gè)傳統(tǒng)的二維互補(bǔ)碼，每個(gè)二維互補(bǔ)碼包含M個(gè)擴(kuò)頻子序列。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，所述三維互補(bǔ)碼的產(chǎn)生方法包括如下步驟 第一步采用兩個(gè)維度為2 X 2的正交矩陣A和B構(gòu)造出2個(gè)長度為4的序列C1和C2 = Ci (bnAi，bigAg) (Cu， C13，。14)C2 — (Id21A1, b22A2) — (c21，C22 c23，c24)(I)其中，正交矩陣A的表達(dá)式為A= ^ =卜 ^12I; IaiJ = I(2)
_A_ [^a2l a22J其中i，j = l，2;正交矩陣B的表達(dá)式為
(bu b12\忍=,,；IbiJ= I(3)其中i，j = l，2;兩個(gè)維度為2X2的正交矩陣A和B中的每一個(gè)元素的范數(shù)都是為I的復(fù)數(shù)；第二步將第一步獲得的2個(gè)長度為4的序列C1和C2與一個(gè)2X2維正交矩陣Dt )構(gòu)造出NtX 4個(gè)長度為4的序列E^=(Cnd^\Cl2d^\Ct3d^\Ci4d^)(4)=(e^,e^,e^\e^)其中，i，j= 1,2 ；nt = I, 2, . . . , Nt ；Nt為發(fā)射天線數(shù)；上述產(chǎn)生的每一個(gè)互補(bǔ)碼有兩個(gè)子碼，分別為和 )，<))；正交矩陣D(V的表達(dá)式為
(^(nt) \
F004Qi D(n,) - 11 12 ■—U⑷21 d':,]=1 ( )其中i, j = I, 2 :11, = I, 2, , Nt ;令D(1)，D(2)，...，D 這Nt個(gè)矩陣之和為正交矩陣D :
權(quán)利要求
1.基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，用戶k采用一個(gè)三維互補(bǔ)碼作為簽名碼，每個(gè)三維互補(bǔ)碼包括Nt個(gè)二維互補(bǔ)碼，對(duì)于用戶k，它工作的過程包括如下步驟 步驟一在發(fā)送端，利用MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號(hào)，再將Nt路調(diào)制信號(hào)用Nt根天線發(fā)射給無線信道； 步驟二 在接收端，利用MISO系統(tǒng)的接收機(jī)用I根天線接收步驟一中發(fā)射給無線信道的Nt路調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，三維互補(bǔ)碼的產(chǎn)生方法包括如下步驟 第一步采用兩個(gè)維度為2 X 2的正交矩陣A和B構(gòu)造出2個(gè)長度為4的序列C1和C2 C1 — (Id11A1, b12A2) — (cn, C12 C13 c14)C2 —(Id21A1, b22A2) —(c21，C22 C23 c24)(I) 其中，正交矩陣A的表達(dá)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，反復(fù)執(zhí)行第三步，每執(zhí)行一次，構(gòu)造出的互補(bǔ)碼的基本碼的長度擴(kuò)展2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的發(fā)射過程為 步驟I :將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行信源編碼，獲得極化非歸零碼； 步驟2 :采用三維互補(bǔ)碼中Nt組的二維互補(bǔ)碼分別對(duì)步驟I獲得的極化非歸零碼進(jìn)行互補(bǔ)擴(kuò)頻，每組二維互補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)獲得M路擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)； 步驟3 :將步驟2中獲得的每組二維互補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)獲得的M路擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)分別采用M路不同的載波
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，MISO系統(tǒng)的接收機(jī)的接收過程為 步驟5 :通過一根接收天線接收發(fā)射機(jī)通過Nt根天線發(fā)射的Nt路調(diào)制信號(hào)，接收天線接收的信號(hào)為Ht)，采用Nt組帶通濾波器分別對(duì)接收的信號(hào)r(t)進(jìn)行濾波，獲得Nt路頻率為Lf2,…，fM的濾波信號(hào)； 步驟6 :步驟5中的每路濾波信號(hào)分別與發(fā)射端對(duì)應(yīng)的三維互補(bǔ)碼的Nt組二維互補(bǔ)碼進(jìn)行解擴(kuò)，解擴(kuò)后的信號(hào)再采用對(duì)應(yīng)頻率的載波進(jìn)行解調(diào)，獲得M路解調(diào)后的信號(hào)； 步驟7 :將步驟6獲得的每組中的M路的解擴(kuò)信號(hào)分別在一個(gè)位元時(shí)間Tb下進(jìn)行積分，獲得M路積分結(jié)果的積分?jǐn)?shù)據(jù)； 步驟8 :將步驟7中獲得的每組積分?jǐn)?shù)據(jù)中的M路積分結(jié)果相加，獲得一路相加后數(shù)據(jù)，Nt組積分?jǐn)?shù)據(jù)共獲得Nt路相加后數(shù)據(jù)； 步驟9 :將步驟8獲得的Nt路相加后數(shù)據(jù)進(jìn)行等增益合并，獲得一路合并后數(shù)據(jù)； 步驟10 :將步驟9中獲得的一路合并后數(shù)據(jù)進(jìn)行判決后獲得發(fā)送端發(fā)送的原始數(shù)據(jù)。
全文摘要
基于三維互補(bǔ)碼的多載波MISO系統(tǒng)，涉及一種MISO系統(tǒng)。為了解決目前MISO系統(tǒng)抵抗多徑干擾與多用戶干擾能力差的問題。每個(gè)用戶k采用一個(gè)三維互補(bǔ)碼作為簽名碼，每個(gè)三維互補(bǔ)碼包括NT個(gè)二維互補(bǔ)碼，對(duì)于每個(gè)用戶k，它工作的過程包括如下步驟步驟一在發(fā)送端，利用MISO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成NT路調(diào)制信號(hào)，再將NT路調(diào)制信號(hào)用NT根天線發(fā)射給無線信道；步驟二在接收端，利用MISO系統(tǒng)的接收機(jī)用1根天線接收步驟一中發(fā)射給無線信道的NT路調(diào)制信號(hào)。用于無線通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04B7/06GK102684767SQ201210176850
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者孫思月, 孟維曉, 陳星 , 陳曉華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)