專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)的分集技術(shù)，尤其是涉及一種采用基于空頻編碼(Space Frequency Block Coding，SFBC)的多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用(MIMO-OFDM)系統(tǒng)的發(fā)射分集方法。

背景技術(shù)：
下一代的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)將提供更好的話(huà)音質(zhì)量，更快的數(shù)據(jù)傳輸率。但是，時(shí)變的多徑傳輸環(huán)境、有限的帶寬資源以及用戶(hù)對(duì)服務(wù)的需求使上述要求實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難。解決這些問(wèn)題的一個(gè)有效方法是采用分集技術(shù)。分集技術(shù)根據(jù)獲得獨(dú)立路徑信號(hào)方法的不同可分為時(shí)間分集、頻率分集和空間分集等。就時(shí)間分集、頻率分集和空間分集三者而言，由于在慢衰落情況下，時(shí)域交織會(huì)導(dǎo)致信號(hào)較大的延遲，此時(shí)將會(huì)引入干擾，從而對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)不適合；而當(dāng)信道的相干帶寬大于擴(kuò)頻帶寬或者信號(hào)的延遲擴(kuò)展相對(duì)較小時(shí)，利用擴(kuò)頻技術(shù)來(lái)獲得頻率分集就不太合適；但在大多數(shù)情況下，空間分集技術(shù)可以不用犧牲信號(hào)頻率帶寬，在保證數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)獲得極大的分集增益 Alamouti方案的空時(shí)碼因其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，譯碼方便而在MIMO系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。Agrawal等提出了將空時(shí)碼和正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的方案-空頻編碼(SFBC)，從而使系統(tǒng)能夠獲得更高的頻譜效率、傳輸速率和通信質(zhì)量。但只有當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)數(shù)為2時(shí)，Alamouti方案才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)滿(mǎn)足編碼矩陣正交和編碼速率為一兩個(gè)條件，當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)大于2時(shí)，就必須在編碼速率正交和編碼速率為一之中選擇一個(gè)，而這都會(huì)降低空時(shí)碼的性能。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，結(jié)合當(dāng)前基于SFBC分集的設(shè)計(jì)思想，針對(duì)發(fā)射天線(xiàn)大于2的MIMO-OFDM系統(tǒng)，提供一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，可以最大程度的利用空間分集增益、時(shí)間分集增益和頻率分集增益，來(lái)克服Alamouti方案只能在2發(fā)射天線(xiàn)系統(tǒng)才能完全發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的局限，提高分集性能，降低了誤碼性能。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，將SFBC和預(yù)編碼加權(quán)切換(Percoding Vector Switch，PVS)結(jié)合，作為SFBC+PVS的分集方式，在考慮信道的相關(guān)性越強(qiáng)，分集效果越差的客觀因素上，用加權(quán)向量去除由于天線(xiàn)之間的傾斜角度或不同天線(xiàn)間信道的相關(guān)性對(duì)分集造成的影響，更好的利用空間分集的效果，減少對(duì)編碼增益的影響。
本發(fā)明一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，包括以下步驟: 第一步:對(duì)經(jīng)過(guò)信道編碼和星座圖映射后的數(shù)據(jù)進(jìn)行Alamouti方案的SFBC編碼得到兩路數(shù)據(jù)流: 第二步:根據(jù)基站天線(xiàn)的擺放陣列和極化角度，選擇兩組預(yù)編碼權(quán)值向量:其中|θ1-θ2|＝π； 第三步: 取 用預(yù)編碼權(quán)值向量對(duì)經(jīng)過(guò)SFBC編碼數(shù)據(jù)塊加權(quán)后得到經(jīng)預(yù)編碼加權(quán)切換處理后的編碼矩陣，如果Ai(1≤i≤N/2)下標(biāo)奇數(shù)，則用v1向量加權(quán)，為偶數(shù)，則用v2向量加權(quán)。
式中，

當(dāng)N/2為奇數(shù)時(shí)，為偶數(shù)時(shí)，則 寫(xiě)為最后經(jīng)過(guò)快速傅立葉逆變換(IFFT)得到時(shí)域信號(hào)發(fā)射出去。
本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明所述的一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，即保持了Alamouti方案SFBC編碼自身設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，譯碼方便，使系統(tǒng)能夠獲得更高的頻譜效率、傳輸速率和通信質(zhì)量的特點(diǎn)，又充分利用了發(fā)射端天線(xiàn)的陣列角度關(guān)系設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的最佳權(quán)值，最大程度的利用空間分集增益和編碼增益的效果，使得誤碼率性能有明顯的提高，并且實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單。



圖1為本發(fā)明一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法的4天線(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)射結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法中論述的分集方案與其他分集方式的性能比較曲線(xiàn)。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明: 本發(fā)明提供一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，空頻編碼是將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、譯碼方便的空時(shí)碼與正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，并且可以將系統(tǒng)獲得更高的頻譜效率、傳輸速度和通信質(zhì)量，鑒于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，將SFBC和預(yù)編碼加權(quán)向量結(jié)合，作為SFBC+PVS的分集方式，在考慮信道的相關(guān)性越強(qiáng)，分集效果越差的客觀因素上，將經(jīng)過(guò)SFBC分集的兩個(gè)分支分別與預(yù)編碼權(quán)值向量相乘，從而實(shí)現(xiàn)四天線(xiàn)的分集，用加權(quán)向量去除由于天線(xiàn)之間的傾斜角度或不同天線(xiàn)間信道的相關(guān)性對(duì)分集造成的影響，更好的利用空間分集的效果，減少對(duì)編碼增益的影響，并且通過(guò)設(shè)計(jì)完全正交的權(quán)值向量，可以較大程度上提高分集性能。
如圖1所示，采用一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法的4天線(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)作為實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，對(duì)輸入的碼流進(jìn)行SFBC編碼，然后得到的值再經(jīng)過(guò)PVS編碼得到相關(guān)矩陣，最后經(jīng)過(guò)快速傅立葉逆變換得到最終的時(shí)域信號(hào)，具體包括以下步驟: 第一步:對(duì)經(jīng)過(guò)信道編碼和星座圖映射后的數(shù)據(jù)進(jìn)行Alamouti方案的SFBC編碼得到兩路數(shù)據(jù)流: 對(duì)輸入的碼流s進(jìn)行SFBC編碼，經(jīng)過(guò)編碼后的數(shù)據(jù)格式為 第二步:根據(jù)基站天線(xiàn)的擺放陣列和極化角度，選擇的兩組預(yù)編碼權(quán)值向量: 按照 其中|θ1-θ2|＝π的原則 取 則得到預(yù)編碼權(quán)值向量 第三步: 取 用預(yù)編碼權(quán)值向量對(duì)經(jīng)過(guò)SFBC編碼數(shù)據(jù)塊加權(quán)后得到經(jīng)預(yù)編碼加權(quán)切換(PVS)處理后的編碼矩陣: 根據(jù)若取 處理后得到然后再經(jīng)過(guò)快速傅立葉逆變換(IFFT)得到時(shí)域信號(hào)發(fā)射出去。
由上面的矩陣可以看出編碼后矩陣的第一(三)行，第二(四)行都是正交的SFBC編碼，一、二和三、四之間是正交的。并且的一列和第二列也是正交的，這就保證了在接收端譯碼時(shí)每一組前后兩個(gè)子載波之間的接收數(shù)據(jù)不會(huì)互相干擾。
對(duì)于其他多天線(xiàn)情況，可以由4天線(xiàn)情況推出。
如圖2所示為，本發(fā)明中應(yīng)用基于空頻編碼的發(fā)射分集方法與準(zhǔn)正交SFBC+FSTD方式的性能比較曲線(xiàn)，仿真結(jié)果中分別對(duì)以下幾種分集方式與本方案進(jìn)行了比較。仿真中采用的信道模型為SCME-C信道，天線(xiàn)配置為4*2，仿真過(guò)程中采用的系統(tǒng)帶寬為5MHz，子載波間隔為15KHz，每個(gè)符號(hào)的持續(xù)時(shí)間為1/14ms。
在該仿真中，采用作為本發(fā)明中加權(quán)矩陣，仿真中對(duì)比的分集編碼矩陣格式如下所示: (1)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種編碼矩陣 (2)準(zhǔn)正交SFBC+FSTD 從仿真結(jié)果可以看到，采用本發(fā)明所述的分集方法相比準(zhǔn)正交SFBC編碼的分集方案性能要提高，本發(fā)明的分集方法的BER比傳統(tǒng)的分集方法要降低許多，特別是隨著SNR的值的增加，BER的值明顯的降低，反映了本發(fā)明分集方法擁有誤碼率低的特點(diǎn)，多于SNR的值的增大，性能差別隨之增大，體現(xiàn)出本發(fā)明的分集方法具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明所述的一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。對(duì)本發(fā)明技術(shù)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些相應(yīng)的改變和變形都屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，適用于發(fā)射天線(xiàn)大于2的MIMO-OPDM系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟:
第一步:對(duì)輸入的碼流進(jìn)行SFBC編碼；
第二步:根據(jù)基站天線(xiàn)的擺放陣列和極化角度選擇預(yù)編碼權(quán)值向量；
第三步:用預(yù)編碼權(quán)值向量對(duì)經(jīng)過(guò)SFBC編碼的數(shù)據(jù)塊加權(quán)后得到經(jīng)預(yù)編碼加權(quán)切換處理后的編碼矩陣，隨后通過(guò)快速傅立葉逆變換得到時(shí)域信號(hào)并發(fā)射。
2、如權(quán)利要求1一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，其特征在于，所述第一步中輸入的碼流是經(jīng)過(guò)信道編碼和星座圖映射后的數(shù)據(jù)。
3、如權(quán)利要求1一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，其特征在于，所述第一步中對(duì)輸入的碼流進(jìn)行SFBC編碼是基于Alamouti方案的SFBC編碼。
4、如權(quán)利要求1一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，其特征在于，所述第一步中包括SFBC編碼后得到的兩路數(shù)據(jù)流:
5、如權(quán)利要求1一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，其特征在于，所述第二步中包括:
按照其中|θ1-θ2|＝π的原則，來(lái)選擇預(yù)編碼權(quán)值向量。
6、如權(quán)利要求1一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，其特征在于，所述第三步中包括:
取
寫(xiě)為最后經(jīng)過(guò)快速傅立葉逆變換得到時(shí)域信號(hào)發(fā)射出去。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于空頻編碼的發(fā)射分集方法，適用于發(fā)射天線(xiàn)大于2的MIMO-OPDM系統(tǒng)，將SFBC和預(yù)編碼加權(quán)切換結(jié)合，作為SFBC+PVS的分集方式，在考慮信道的相關(guān)性越強(qiáng)，分集效果越差的客觀因素上，用加權(quán)向量去除由于天線(xiàn)之間的傾斜角度或不同天線(xiàn)間信道的相關(guān)性對(duì)分集造成的影響，步驟包括第一步對(duì)輸入的碼流進(jìn)行SFBC編碼得到兩路數(shù)據(jù)流；第二步選擇兩組預(yù)編碼權(quán)值向量；第三步用預(yù)編碼權(quán)值向量對(duì)經(jīng)過(guò)SFBC編碼數(shù)據(jù)塊加權(quán)后得到經(jīng)預(yù)編碼加權(quán)切換處理后的編碼矩陣，最后經(jīng)過(guò)快速傅立葉逆變換得到時(shí)域信號(hào)發(fā)射出去。應(yīng)用這種分集方法可以更好的利用空間分集的效果，減少對(duì)編碼增益的影響。
文檔編號(hào)H04L1/06GK101378299SQ200710146218
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者孫云鋒, 瓊 趙 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司