專利名稱：基于三維互補碼的多載波miso系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種MISO系統，特別涉及一種基于三維互補碼的多載波MISO系統。
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)系統實現了發射分集。接著 VahidTarokh、HamidJafarkhani和A. R. Calderbank將原本Alamouti提出的系統,整合至一般化的形式，擴展發送端可以不僅僅使用兩根天線的形式。MISO系統在發射端采用了多天線，實現了空間分集。這種系統的優點在于引入了“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系統常用來實現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境中的多徑干擾對系統的影響，因而在存在多徑干擾的環境下，空時編碼實現的可能性不大。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信道狀況不變的限制，因而可以實現較快時間內的譯碼，及時解出我們需要的信息。
發明內容
本發明的目的是為了解決目前MISO系統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。本發明的一種基于三維互補碼的多載波MISO系統,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送端，利用MISO系統的發射機將待發送的數據調制成Nt路調制信號，再將Nt路調制信號用Nt根天線發射給無線信道；步驟二 在接收端，利用MISO系統的接收機用I根天線接收步驟一中發射給無線信道的Nt路調制信號。本發明的優點在于(I)本發明的三維互補碼能夠支持的最大用戶數和最大天線數與子碼個數相同，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
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v W=I其中k = I, 2, . . . , K ；nt = I, 2, , Nt當位移為奇數個位移的情況下，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個位移的條件下，互相關函數之和為零；在奇數個位移的條件下，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)由于本發明的三維互補碼具有理想的自相關互相關特點，本發明的基于三維互補碼的多載波MISO系統能夠完全消除多址接入干擾及多徑干擾。(5)本發明的基于三維互補碼的多載波MISO系統能夠將空時編碼及多址接入通過一種特殊的擴頻技術同時實現，不僅降低了系統的復雜度，更為系統的進一步整體優化提供了良好的平臺。
圖I為本發明的所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統整體結構示意圖。圖2為本發明的所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統的MISO系統的發射機的結構示意圖。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；nt G {1,2, , NT}, Nt為天線個數；m G {I, 2, . . . , M}, M為子碼個數。圖3為本發明的所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統的MISO系統的接收機的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，本發明的基于三維互補碼的多載波MISO系統，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送端，利用MISO系統的發射機將待發送的數據調制成Nt路調制信號，再將Nt路調制信號用Nt根天線發射給無線信道；步驟二 在接收端，利用MISO系統的接收機用I根天線接收步驟一中發射給無線信道的Nt路調制信號。基于三維互補碼的MISO系統中包括k個用戶，每個用戶的發射機包括Nt根發射天線，接收機包含一根接收天線。該系統中，每個用戶采用一個三維互補碼作為其簽名碼，同時實現多址接入及空時編碼。一個三維互補碼包含Nt個傳統的二維互補碼，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系統的進一步說明，所述三維互補碼的產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都是為I的復數；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為發射天線數；上述產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，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 步驟一在發送端，利用MISO系統的發射機將待發送的數據調制成Nt路調制信號，再將Nt路調制信號用Nt根天線發射給無線信道； 步驟二 在接收端，利用MISO系統的接收機用I根天線接收步驟一中發射給無線信道的Nt路調制信號。
2.根據權利要求I所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統，其特征在于，三維互補碼的產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.根據權利要求2所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統，其特征在于，反復執行第三步，每執行一次，構造出的互補碼的基本碼的長度擴展2倍。
4.根據權利要求I所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統，其特征在于，MISO系統的發射機的發射過程為 步驟I :將待發送的數據進行信源編碼，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路擴頻后的數據； 步驟3 :將步驟2中獲得的每組二維互補碼對應獲得的M路擴頻后的數據分別采用M路不同的載波
5.根據權利要求1、2、3或4所述的基于三維互補碼的多載波MISO系統，其特征在于，MISO系統的接收機的接收過程為 步驟5 :通過一根接收天線接收發射機通過Nt根天線發射的Nt路調制信號，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，獲得M路解調后的信號； 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路積分結果的積分數據； 步驟8 :將步驟7中獲得的每組積分數據中的M路積分結果相加，獲得一路相加后數據，Nt組積分數據共獲得Nt路相加后數據； 步驟9 :將步驟8獲得的Nt路相加后數據進行等增益合并，獲得一路合并后數據； 步驟10 :將步驟9中獲得的一路合并后數據進行判決后獲得發送端發送的原始數據。
全文摘要
基于三維互補碼的多載波MISO系統，涉及一種MISO系統。為了解決目前MISO系統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送端，利用MISO系統的發射機將待發送的數據調制成NT路調制信號，再將NT路調制信號用NT根天線發射給無線信道；步驟二在接收端，利用MISO系統的接收機用1根天線接收步驟一中發射給無線信道的NT路調制信號。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 優先權日2012年5月31日
發明者孫思月, 孟維曉, 陳星 , 陳曉華 申請人:哈爾濱工業大學