一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法技术方案

本发明专利技术提供一种新的MIMO‑OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：针对采用空频分组编码的MIMO‑OFDM系统，联合考虑空频编码的码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用合适的不同线性数字调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码并实现独立的数字解调。本发明专利技术技术方案利用码字结构使系统能简单地实现自适应调制和解调，并能在满足所要求的误码率的同时，尽可能提供更高的频谱效率。本发明专利技术主要用于移动通信系统和其他无线通信网络的下行通信链路，即从基站到用户的通信链路，但也不排除在上行链路中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法
本专利技术属信息
，尤其涉及在一个MIMO-OFDM无线通信系统中，当系统发射端采用基于空频分组编码的分集发射技术时，系统根据信道传输质量进行自适应调制技术选择的方案。
技术介绍
在现代宽带无线通信中，为了提高系统容量和提高系统的抗信道衰落以及抵抗多址通信之间的相互干扰的能力，MIMO-OFDM传输已成为4G、5G乃至未来无线通信系统中的关键技术。在MIMO-OFDM系统中，基于空频分组编码的空间分集发射方式是基站在下行链路传输中采用的主要发射方式之一。为了在不同的信道条件下使得系统能尽可能取得最大的通信容量，自适应调制和编码技术在现代无线通信中受到了广泛的关注。尽管在4G系统中以及对5G技术的研发中，系统也可以选用不同调制方式如16QAM、64QAM和256QAM等，但尚未见具体的针对每个用户，基于空频编码的码字结构，对天线进行分组调度，且进一步根据不同发射天线组的不同子载波组的信道质量，实现空频编码MIMO-OFDM系统自适应调制的公开报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：针对特定的系统，提供简单实用的自适应调制和解调分配方法，使系统能在不同的信道条件下尽可能取得最大的通信容量。本专利技术技术方案提供一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。而且，对每个发射天线支路上的OFDM调制子载波进行分组，空频分组编码器在1个OFDM符号期间加载到一个天线组的一个子载波组上的信号，基于一种相同的线性数字调制技术；针对一组发射天线的不同的子载波组，支持根据信道质量的不同，在不同的子载波组之间采用不同的线性数字调制技术。而且，进行OFDM调制的子载波分组数的确定时，每个组的子载波数必须是每个码字所含子载波数的整数倍。而且，发射天线分组的数目由空频分组码的码字结构决定。而且，发射天线中，天线分组由各天线到接收机的信道质量所确定。而且，设所采用空频编码对应的发射天线数为M，若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设系统含有U个用户，且第u个用户使用Pu个子载波组，u＝1,2，…U，满足则针对第u个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组如下，步骤S1，由空频编码的码字结构，确定天线分组数为N；步骤S2，针对不同的用户，在每个传输时间间隔，利用参考信号获得从每个发射天线到该用户接收机的每个子载波信道的信道质量估计；步骤S3，针对第u个用户，通过信道估计，计算对应每个发射天线每个子载波组的AWGN信道等效SNR值，用SNRi,p,u代表第u个用户接收机获得的第i个发射天线第p个子载波组的等效SNR值，i＝1,2，…M，p＝1,…,Pu；步骤S4，进一步根据S2或者S3的结果，计算第u个用户对应每i个发射天线的信道质量SNRi,u；步骤S5，针对第u个用户，比较M个发射天的SNRi,u,从大到小进行排序，且从大到小每M/N个SNRi,u对应的天线分为1组。而且，在每个传输时间间隔，针对每个接收机的每个发射天线组的每个子载波组，根据信道传输质量，选择合适的线性调制技术，包括在保证所要求的误码率前提下，选用频谱效率高的线性数字调制技术。而且，根据所有可选调制方式的误码率与SNR关系，以及所需保证的误码率，对信道质量的范围用J-1个阈值SNRTj,j＝1,2,…,J-1划分为J个区间，其中J-1为系统允许的自适应调制技术所采用的不同线性调制方式Modj,j＝1,2,…,J-1的总数，对应不同的信道质量，选择信道质量所在的SNR区间对应的调制方式。而且，该方法用于点对点的通信，或点对多点的通信。本专利技术中技术的主要特色是，首先基于码字结构，确定天线的分组数和每组所含的发射天线数。再根据不同天线到接收机的信道传输质量，将信道质量接近的天线分在相同组。信道质量好的天线组对应的调制方式的阶数相对较高。进而对每个天线组的不同子载波组，进一步根据其在不同的传输时间间隔的信道质量进行自适应地调制方式选择，使得系统能在保证系统所要求的误码率的同时，尽可能提供更高的频谱效率。本专利技术主要用于移动通信系统和其他无线通信网络的下行通信链路，即从基站到用户的通信链路，但也不排除在上行链路中应用。附图说明图1是本专利技术实施例所用的系统发射端结构框图；图2是本专利技术实施例所基于的空频分组码码字结构图；图3是本专利技术实施例提出方法的流程结构图；图4是本专利技术实施例中发射机空频编码码字的加载方式示意图；图5是本专利技术实施例中所用的不同调制方式的误码率—SNR曲线图。具体实施方式以下结合附图和本专利技术实施例，详细描述本专利技术技术方案。本专利技术公开了一种在采用空频分组编码(STBC)的空间分集多输入多输出(MIMO)—正交频分复用(OFDM)系统中对OFDM子载波进行分组使用时，基于空频编码的码字结构和信道质量估计对天线进行分组，进而针对不同天线组的不同子载波组选择适合的调制技术，以实现在保证接收端所需误码率的前提下，尽可能提高系统的频谱效率。在一个MIMO-OFDM无线通信系统中，不同天线到一个接收机的信道质量不仅可能相差较大，而且可能因通信的一端移动随时间发生变化。当OFDM系统中对所有的传输子载波进行分组应用时，不同的子载波组的信道质量也可能相差较大而且随时间变化。在传输信道质量较好的信道采用调制阶数较高的数字调制技术，而在信道质量较差的信道采用调制阶数较低的调制方式可以更有效地提高系统的频谱利用率。本专利技术用于发射机采用空频分组编码的空间分集系统。在发射机，二进制数据流经过基带调制(数字调制)映射后，输出的复数符号序列经过SFBC编码后，每路输出再经过OFDM调制加载到一个发射天线口，发射端的系统框图如图1所示。系统对OFDM子载波采用了分组使用和调度。本专利技术的自适应调制技术首先联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，使得系统对不同的天线组能根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。假设发射端有M个发射天线，对应每个发射天线都有K个OFDM子载波。假设系统对子载波进行了P个分组，每个子载波组则含有Q＝K/P个子载波。空频分组编码的每个码字是一个2维的复数矩阵，如果按列加载给不同的天线，对应空频分组编码输出的每个码字，如果按列具有分组结构，发射机首先对发射天线进行分组。例如对输入编码器的复数符号s1、s2、s3和s4码字采用图2所示的4×4的分组编码，则对应码字的4个列，系统总共使用4个发射天线口，图中上标*表示共轭。。从码字结构可以看出，接收机对s1和s2的译码基于接收机收到的来自发射天线口1和发射天线口2的天线发射的信号，对s3和s4的译码基于发射天线口3和发射天线口4的发射天线发射的信号，因此用于发射码字第1列和第2列的天线可以分为1组，用于发射码字第3列和第4列的天线可以分为另外1组。对于一个码字中对应不同天线组的子码字，系统可以很方便地针对不同的天线组实现基于信道质量的调制技术自适应调度和分配。对应每个分组，接收机可以很方便地独立实现数字解调和空频译码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新的MIMO‑OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。

【技术特征摘要】
1.一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。2.根据权利要求1所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：对每个发射天线支路上的OFDM调制子载波进行分组，空频分组编码器在1个OFDM符号期间加载到一个天线组的一个子载波组上的信号，基于一种相同的线性数字调制技术；针对一组发射天线的不同的子载波组，支持根据信道质量的不同，在不同的子载波组之间采用不同的线性数字调制技术。3.根据权利要求2所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：进行OFDM调制的子载波分组数的确定时，每个组的子载波数必须是每个码字所含子载波数的整数倍。4.根据权利要求1或2或3所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：发射天线分组的数目由空频分组码的码字结构决定。5.根据权利要求4所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：发射天线中，天线分组由各天线到接收机的信道质量所确定。6.根据权利要求5所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：设所采用空频编码对应的发射天线数为M，若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设系统含有U个用户，且第u个用户使用Pu个子载波组，u＝1,2，…U，满足则针对第u个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组如下，步骤S1，由空频编码的码字结构，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平安，李淼，王克浩，田晶晶，张海洁，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42