專利名稱：基于三維互補碼的多載波miso系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種MISO系統(tǒng)，特別涉及一種基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)。
背景技術：
1998年，美國哈佛大學的SiavashM. Alamouti提出了一個簡單的雙天線MISO (Multiple Inputs, Single Output)系統(tǒng)實現(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，實現(xiàn)了空間分集。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于引入了“空間”這一個新的維度，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、減小了錯誤概率，從而提高了頻譜利用率。空時編碼是目前MISO系統(tǒng)常用來實現(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。但是空時編碼并沒有考慮環(huán)境中的多徑干擾對系統(tǒng)的影響，因而在存在多徑干擾的環(huán)境下，空時編碼實現(xiàn)的可能性不大。同時，雖然有些論文討論了多用戶、多天線之間的正交性，但是都停留在符號級(Symb 01-Le V e I)的正交性,并未討論到碼片級(Chip-Level)的正交性，只能用于信道響應為慢衰落時的情況。在解碼過程中，接收端只有在接收空時編碼的全部信息時，才能進行解碼，因而無法實現(xiàn)即時譯碼。在目前的無線通信技術里，完全互補碼是具有完美自相關和互相關特性的碼，能夠有效的抵抗多徑干擾與多用戶干擾。而由于完全互補碼具有碼片級(Chip-Level)的正交性，因為不必受限于多個符號位元時間內(nèi)信道狀況不變的限制，因而可以實現(xiàn)較快時間內(nèi)的譯碼，及時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碼的多載波MISO系統(tǒng)。本發(fā)明的一種基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng),每個用戶k米用一個三維互補碼作為簽名碼，每個三維互補碼包括Nt個二維互補碼，對于每個用戶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)射機將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號，再將Nt路調(diào)制信號用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。本發(fā)明的優(yōu)點在于(I)本發(fā)明的三維互補碼能夠支持的最大用戶數(shù)和最大天線數(shù)與子碼個數(shù)相同，皆為M = 2k(k = 1，2，…)；碼長為Mr(r = 2,3,…)。三維互補碼的碼長和子碼個數(shù)之間切斷了互相之間的制約，可以分別任意擴展，具有更好的實用性。
(2)本發(fā)明的三維互補碼有理想的自相關特性，自相關關系的表達式為
|>(心)二蕭r;1,、
2>噸丨;,■)=歷
v W=I其中k = I, 2, . . . , K ；nt = I, 2, , Nt當位移為奇數(shù)個位移的情況下，我們可以證明其自相關條件是滿足的，在位移為0時其相關值的和達到頂峰，當位移不為0時其相關值之和為0 ;當位移為偶數(shù)個位移時，同樣滿足在位移為0時相關值達到頂峰，并且在位移不為零時，相關值為O。同一個三維互補 碼里的兩個子碼具有完美的相關特性，分別在兩個三維互補碼里的兩個子碼同樣具有完美 的相關特性。(3)本發(fā)明的三維互補碼有理想的互相關特性，互相關特性的表達式為= 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)個位移的條件下，互相關函數(shù)之和為零；在奇數(shù)個位移的條件下，互相關值之和也為O。充分滿足相關條件，這種互補碼可以有效地對抗多用戶干擾。(4)由于本發(fā)明的三維互補碼具有理想的自相關互相關特點，本發(fā)明的基于三維互補碼的多載波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)明的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)能夠?qū)⒖諘r編碼及多址接入通過一種特殊的擴頻技術同時實現(xiàn)，不僅降低了系統(tǒng)的復雜度，更為系統(tǒng)的進一步整體優(yōu)化提供了良好的平臺。


圖I為本發(fā)明的所述的基于三維互補碼的多載波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碼的多載波MISO系統(tǒng)的MISO系統(tǒng)的發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖。代表用戶k在天線nt上的第m個子碼，其中ke {1，2，...，K}，K為用戶數(shù)；nt G {1,2, , NT}, Nt為天線個數(shù)；m G {I, 2, . . . , M}, M為子碼個數(shù)。圖3為本發(fā)明的所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)的MISO系統(tǒng)的接收機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I說明本實施方式，本發(fā)明的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，用戶k采用一個三維互補碼作為簽名碼，每個三維互補碼包括Nt個二維互補碼，對于用戶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)射機將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號，再將Nt路調(diào)制信號用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?；谌S互補碼的MISO系統(tǒng)中包括k個用戶，每個用戶的發(fā)射機包括Nt根發(fā)射天線，接收機包含一根接收天線。該系統(tǒng)中，每個用戶采用一個三維互補碼作為其簽名碼，同時實現(xiàn)多址接入及空時編碼。一個三維互補碼包含Nt個傳統(tǒng)的二維互補碼，每個二維互補碼包含M個擴頻子序列。
具體實施方式
二 本實施方式是對具體實施方式
一所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)的進一步說明，所述三維互補碼的產(chǎn)生方法包括如下步驟 第一步采用兩個維度為2 X 2的正交矩陣A和B構(gòu)造出2個長度為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的表達式為
(bu b12\忍=,,；IbiJ= I(3)其中i，j = l，2;兩個維度為2X2的正交矩陣A和B中的每一個元素的范數(shù)都是為I的復數(shù)；第二步將第一步獲得的2個長度為4的序列C1和C2與一個2X2維正交矩陣Dt )構(gòu)造出NtX 4個長度為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)生的每一個互補碼有兩個子碼，分別為和 )，<))；正交矩陣D(V的表達式為
(^(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個矩陣之和為正交矩陣D :
權利要求
1.基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，用戶k采用一個三維互補碼作為簽名碼，每個三維互補碼包括Nt個二維互補碼，對于用戶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)射機將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成Nt路調(diào)制信號，再將Nt路調(diào)制信號用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。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，三維互補碼的產(chǎn)生方法包括如下步驟 第一步采用兩個維度為2 X 2的正交矩陣A和B構(gòu)造出2個長度為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的表達式為
3.根據(jù)權利要求2所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，反復執(zhí)行第三步，每執(zhí)行一次，構(gòu)造出的互補碼的基本碼的長度擴展2倍。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，MISO系統(tǒng)的發(fā)射機的發(fā)射過程為 步驟I :將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行信源編碼，獲得極化非歸零碼； 步驟2 :采用三維互補碼中Nt組的二維互補碼分別對步驟I獲得的極化非歸零碼進行互補擴頻，每組二維互補碼對應獲得M路擴頻后的數(shù)據(jù)； 步驟3 :將步驟2中獲得的每組二維互補碼對應獲得的M路擴頻后的數(shù)據(jù)分別采用M路不同的載波
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統(tǒng)，其特征在于，MISO系統(tǒng)的接收機的接收過程為 步驟5 :通過一根接收天線接收發(fā)射機通過Nt根天線發(fā)射的Nt路調(diào)制信號，接收天線接收的信號為Ht)，采用Nt組帶通濾波器分別對接收的信號r(t)進行濾波，獲得Nt路頻率為Lf2,…，fM的濾波信號； 步驟6 :步驟5中的每路濾波信號分別與發(fā)射端對應的三維互補碼的Nt組二維互補碼進行解擴，解擴后的信號再采用對應頻率的載波進行解調(diào)，獲得M路解調(diào)后的信號； 步驟7 :將步驟6獲得的每組中的M路的解擴信號分別在一個位元時間Tb下進行積分，獲得M路積分結(jié)果的積分數(shù)據(jù)； 步驟8 :將步驟7中獲得的每組積分數(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組積分數(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。每個用戶k采用一個三維互補碼作為簽名碼，每個三維互補碼包括NT個二維互補碼，對于每個用戶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)射機將待發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制成NT路調(diào)制信號，再將NT路調(diào)制信號用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。用于無線通信領域。
文檔編號H04B7/06GK102684767SQ201210176850
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者孫思月, 孟維曉, 陳星 , 陳曉華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學