專利名稱：空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法
技術領域：
本發明屬于移動通信多輸入多輸出(MIMO)天線技術領域，特別是相關信道中空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法。
背景技術：
多天線技術是指在無線通信的發射端或接收端采用多副天線，同時結合先進的信號處理技術實現的一種綜合技術。如果在發送端和接收端同時采用多根天線，則有可能在共享的無線信道上建立多條并行的信息傳輸通道，這就是MM0(Multiple Input MultipleOutput)技術,或稱為空分復用(Spatial Multiplex)技術。目前最流行的用于MIMO系統的信號傳輸架構當屬BLAST(Bell Labs Layered Space-Time,貝爾實驗室分層空時)結構。Foschini等人又于1996年提出垂直分層空時編碼(V-BLAST)，它在發射端的編碼及其簡 單，只需將一路信號拆分成多路并行信號，即分層，然后每根發射天線發送一路符號即可。由于在V-BLAST系統中，將信號映射到星座點之后，不對其進行任何操作便進行發送，且各發射天線使用同頻子載波，所以在接收端必然會造成信號的混疊。對單一信號而言，其它信號就像是“干擾信號”，為了從混疊信號中檢測出單一信號，我們必須消除其它信號對其的影響。目前比較常見的信號檢測算法有最大似然檢測算法、球形譯碼法以及串行干擾消除算法等。信號檢測的準確性，與調制、疊加后星座點之間的距離有關，噪聲會使得星座點偏離原來的位置，如果星座點之間的距離足夠大，則在進行判決時誤判的概率就降低了。文獻((Interference Mitigation via Joint Detection))(干丨J載于 IEEE. Journal on SelectedAreas in Communications ,2011,29(6):1172-1184.作者 Jungwon Lee, DimitrisToumpakaris, Wei Yu)提到在特殊的信道情況下,會出現一種錯誤地板(error floor)現象。以2發射天線為例，天線I發送信號X1，天線2發送信號X1,當信號從兩根發射天線到接收端之間的信道近乎相同時，X!=+L X2=-I和X1=-I, X2=+1兩種發射情況的合并符號都是
O。顯然，在這種情況下，即使是沒有噪聲，都無法識別發送信號。一般信號檢測算法的誤碼率都會隨著信噪比的提高而減小，也就是說信號檢測一般是噪聲受限的。但當遇到以上情況時，無論信噪比多高都會產生誤碼，也就是當信噪比達到一定的大小時，誤碼率就不會再降低，達到一個錯誤地板(error floor)，這就是所謂的錯誤地板現象。這種特殊的信道情況包括信道相關性比較高的高斯信道，以及萊斯因子比較大的萊斯信道。為了解決這一問題，需要在發射端對信號進行預處理，使得在接收端能夠被分辨開，而旋轉星座圖就是高效的解決方法之一。旋轉星座圖的方法在通信領域中已經被廣泛應用。如在專利《一種含有星座圖旋轉調制方式的串行級聯編譯碼系統》中，該方法被用于交替對傳輸信號進行星座點映射，從而避免了 QPSK調制中的180度相位跳變，降低了它經過非線性信道時引起的頻譜擴散。該專利通過使用星座圖旋轉的方式，確保在加入一位奇偶校驗位之后，還可以保持原來的調制階數。其實質相當于一種時分多址。但是目前還從未有人將旋轉星座圖的方法引入到各路發送信號相互獨立的空分復用多天線系統的信號調制中。對空分復用多天線系統而言，使用旋轉星座圖的編碼方法可以使得兩根發射天線的星座點疊加圖樣不會出現星座點重疊的現象，從而避免了錯誤地板現象，提高了系統的誤碼性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，解決在相關信道中因為星座點重疊而出現的錯誤地板現象。本發明的技術問題是這樣加以解決的空分復用多天線系統中基于旋轉星座圖的編解碼方法，該方法將基于旋轉星座圖的調制方法和空分復用多天線系統相結合，在發射端將傳輸信號進行串并轉換并且映射到調制星座圖上，然后將所有星座點以原點為圓心旋轉設定角度，在接收端檢測符號之后再將其反向旋轉相同的設定角度，經星座圖解調為信號序列后進行并串轉換再將信號輸出。上述的空分復用多天線系統中基于旋轉星座圖的編解碼方法，所述旋轉星座圖的調制方法具體是發射端有m根發射天線，將長度為mk的信號序列按下式進行串并轉換，分成m路獨立長度為k的信號序列
權利要求
1.空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，其特征在于在發射端將傳輸信號進行串并轉換并且映射到調制星座圖上，然后將所有星座點以原點為圓心旋轉設定角度，在接收端檢測符號之后再將其反向旋轉相同的設定角度，經星座圖解調為信號序列后進行并串轉換再將信號輸出。
2.根據權利要求I所述的空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，其特征在于發射端有m根發射天線，將長度為mk的信號序列按下式進行串并轉換，分成m路獨立長度為k的信號序列
3.根據權利要求2所述的空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，其特征在于在進行串并轉換并且完成星座圖映射之后，m路獨立長度為k的信號序列變為m路發送符號，對各路發送符號按下式進行旋轉星座圖的操作
4.根據權利要求3所述的空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，其特征在于采用以下三種檢測算法之一對接收信號進行解調 I)結合了旋轉因子的最大似然檢測算法，使用的檢測公式如下
5.根據權利要求4所述的空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，其特征在于所述結合了旋轉因子的串行干擾消除算法包括如下步驟步驟一用第i個符號的迫零向量Wi乘以接收信號Y得到第i個符號的估計值
全文摘要
本發明公開了空分復用多天線系統基于旋轉星座圖的編解碼方法，該方法將基于旋轉星座圖的編解碼方法和空分復用多天線系統相結合，在發射端將傳輸信號進行串并轉換并且映射到調制星座圖上，然后將所有星座點以原點為圓心旋轉設定角度，在接收端檢測符號之后再將其反向旋轉相同的設定角度，經星座圖解調為信號序列后進行并串轉換再將信號輸出。本發明解決相關信道中由于星座點疊加而導致誤碼率增大的問題，在不增加系統帶寬資源和無需減緩傳輸速率的前提下，很好地減少了空分復用多天線系統在相關信道的誤碼率。且與傳統的空分復用多天線系統相比，只需在發射端和接收端乘以一個旋轉因子，是一種低硬件成本、誤碼性能優良的編碼方法。
文檔編號H04L1/00GK102833043SQ201210308258
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月25日 優先權日2012年8月25日
發明者柯峰, 張鉞, 馮穗力, 陳曉彬, 楊嘉興, 李帥 申請人:華南理工大學