一种空时分组码MT-CDMA系统上行链路发射与接收方法技术方案

一种空时分组码ＭＴ－ＣＤＭＡ系统上行链路发射与接收方法包括以下步骤：发射步骤，对每个用户的数据流进行串并变换；数据块流经过２×２的正交空时分组编码；对每一路数据块流的子数据流进行时域扩频；进行快速付里叶逆变换；相加后发射；接收步骤，对每一天线接收到的信号进行快速付里叶变换；对每一用户每一子载波每一径的信号进行解扩与匹配滤波处理；然后进行空时解码；之后进行多径信号的时域合并；对多径合并后的信号再进行空域合并，得到用户在每一子载波信号的最终判决变量；对最终判决变量进行ＢＰＳＫ解调，恢复出用户在各子载波上的数据信号；再进行并串转换恢复出用户的数据流。该方法显著提高了ＭＴ－ＣＤＭＡ系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种空时分组码MT-CDMA系统上行链路发射与接收方法
本专利技术属于多载波(MC)码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统多输入多输出(MIMO)

技术介绍
在第三代(3G)移动通信系统中，CDMA是一种最主要的技术，而多载波调制将是未来广带无线传输体制的关键技术。以多载波技术融合CDMA技术，构成多载波CDMA系统是未来移动通信发展的重要方向之一。多载波技术与CDMA技术相结合的方案主要有多载波CDMA(MC-CDMA)、多载波直接序列扩频CDMA(MC-DS-CDMA)和多音调制CDMA(MT-CDMA)三种主要形式。通常，MC-CDMA和MC-DS-CDMA方案的子载波数与扩频序列的长度相同，而MT-CDMA方案采用更长的扩频序列和比扩频序列长度少得多的子载波数，这样MT-CDMA方案与其他两种方案相比具有抑制多址干扰性能好和发射、接收机复杂度低的优点，将在未来移动通信体系结构中获得重要的应用。但现有的MT-CDMA方案在系统的误码率、频谱效率和容量等方面还难以满足未来移动通信对高传输质量、高频谱效率和大容量的要求。
技术实现思路
本专利技术为进一步提高MT-CDMA系统的性能，提出了一种将多输入多输出(MIMO)的空时分组码(STBC)技术应用于MT-CDMA系统上行链路的发射与接收方法，在不牺牲频率资源的情况下，显著地提高了MT-CDMA系统的性能。本专利技术所采用的一种空时分组码MT-CDMA(STBC-MT-CDMA)系统上行链路发射与接收方发的技术方案，包括以下步骤：A.发射步骤：(1)每个用户经过BPSK调制的数据流经过1：P的串并变换，形成P路并行数据流，组成长度为P的并行数据块；(2)数据块流经过2×2的正交空时分组编码后，形成两路数据块流，将被分配在两个发射天线上分别发射；(3)对每一路数据块流的P路子数据流都用长度为G的扩频码进行时域扩频，不同的用户采用不同的扩频码；(4)对时域扩频后的P路并行信号进行快速付里叶逆变换(IFFT)，将各路信号调制到相应的子载波上；(5)将调制后的P路子载波信号相加后发射。B.接收步骤：-->(1)每个天线接收到的信号包括各用户、各发射天线的信号以及噪声的叠加，对每一天线接收到的信号进行与发射端快速付里叶逆变换(IFFT)对应的快速付里叶变换(FFT)，恢复出各子载波的信号；(2)对每一用户每一子载波每一径的信号都进行与发射端对应的解扩与匹配滤波处理，得到每一用户每一子载波每一径解扩后的信号；(3)对得到的每一用户每一子载波每一径解扩后的信号都进行与发射端对应的空时解码，空时解码包括一个延时单元、一个共轭运算单元和一个空时解码合并单元，空时解码后得到每一用户每一子载波每一径两个连续比特的输出信号；(4)对每一用户每一子载波每一径空时解码输出信号进行多径信号的时域合并，得到每一用户每一子载波多径合并后的信号；(5)对同一用户同一子载波在每一个接收天线上多径合并后的信号再进行空域合并，得到用户在每一子载波信号的最终判决变量；(6)对各子载波信号的最终判决变量进行BPSK解调，恢复出用户在各子载波上的数据信号；(7)对所恢复出的数据信号进行并串转换恢复出用户的数据流。以下对本专利技术的方法加以论述。1.发射信号考察有K个用户的STBC-MT-CDMA系统上行链路的发射过程。每一用户都采用BPSK调制，具有相同的发射功率S和数据速率1/Tb。对用户调制后的数据流首先进行1：P的串并变换，形成P路并行数据流，组成长度为P的并行数据块，第n个数据块表示为bk(n)=[bk,1(n).....bk,P(n)]T]]>，其中，(·)T表示转置，串并变换后的符号周期Ts＝PTb。第2n和2n+1两个连续的数据块bk(2n)和bk(2n+1)的空时编码输出形成下面的2P×2矩阵：ak,1(2n+1)ak,1(2n)ak,2(2n+1)ak,2(2n)=12-bk(2n+1)bk(2n)bk(2n)bk(2n+1)]]>[公式1]其中，ak.i(n)=[ak,i,1(n)...ak,i,P(n)]T,]]>i＝1，2，表示第k个用户对应在第i个发射天线上的第n个数据块，是发射符号能量的归一化系数。对上述发射过程，第k个用户在第i个发射天线上所发射的信号可表示为：sk,i(t)=2SΣp=1Pak,i,p(t)ck(t)exp(j2πfpt)]]>[公式2]式中，ak,i,p(t)=Σn=-∞∞ak,i,p(n)gTs(t-nTs)]]>表示第k个用户对应在第i个发射天线上所发射的第p(1≤p≤P)个数据流，其中，ak，i，p(n)表示对应的第n个数据比特。ck(t)=Σm=1Gck(m)gTs(t-mTc)]]>是第k个用户的扩频码波形，ck(m)是对应的第m个切普，G为扩频处理增益。gTs(t)和gTc(t)分别是定义在[0，Ts)和[0，Tc)上-->的矩形波。2.信道对基于MT-CDMA构建的系统，由于采用更长的扩频序列，各子载波经历的是频率选择性衰落信道。第k个用户第p个子载波从第i个发射天线到第j个(j＝1，2，...，J)接收天线间信道的低通脉冲响应可以表示为：hk,i,j,p(t)=Σl=1Lβk,i,j,p,lejγk,i,j,p,lδ(t-tk,l)]]>[公式3]其中，L为信道可分辨的多径数，βk，i，j，p，lejγk，i ，j，p，l为复信道系数，βk，i，j，p，l是信道的幅度增益，γk，i，j，p，l是信道的相位增益，tk，l是多径时延，δ(t)为delta函数。由于所提出的方案是用于高速无线传输的，可假设在两个符号间隔[2nTs(2n+1)Ts]信道多径衰落是准静态的，有βk,i,j,p,l(2n)≈βk,i,j,p,l(2n+1)=βk,i,j,p,l]]>γk,i,j,p,l(2n)≈γk,i,j,p,l(2n+1)=γk,i,j,p,l]]>[公式4]3.接收信号对上行链路，经历了公式3所描述的信道后，在接收端第j个天线的接收信号可表示为：rj(t)=2SΣk=1KΣi=12Σp=1PΣl=1Lβk,i,j,p,lak,i,p(t-tk,l-τk,i,j)ck(t-tk,l-τk,i,j)]]>·exp[j(2πfpt+k，i，j，p，l(t))]+ηj(t)[公式5]其中，τk，i，j为用户k从第i个发射天线到第j个接收天线的传播时延。k，i，j，p，l(t)＝(γk，i，j，p，l-2πfptk，l-2πfpτk，i，j)mod 2π为用户k第p个子载波第l径上的信号从第i个发射天线到第j(j＝1，…，J)个接收天线间的相移，ηj(t)表示加性高斯白噪声。4.信号的解调不失一般性，假设用户k为期望用户，令τk，i，j＝0。对上述接收过程，在第j个接收天线上用户k的第p个载波第l径信号的第n个符号的解扩与匹配滤波输出为：yk,j,p,l(n)=&Integra本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空时分组码ＭＴ－ＣＤＭＡ系统上行链路发射与接收方法，其特征在于任一用户ｋ的发射与接收过程，包括以下步骤：Ａ．发射步骤：（１）任一用户ｋ的信源（１０）产生的二进制信号，经过ＢＰＳＫ调制（１１），产生的数据流经过１∶Ｐ的串并 变换（１２），形成Ｐ路并行数据流，组成长度为Ｐ的并行数据块，第ｎ个数据块表示为ｂ↓［ｋ］↑［（ｎ）］＝［ｂ↓［ｋ，１］↑［（ｎ）］……ｂ↓［ｋ，Ｐ］↑［（ｎ）］］↑［Ｔ］，其中，（.）↑［Ｔ］表示转置；（２）两个连续的数据块ｂ↓［ｋ ］↑［（２ｎ）］和ｂ↓［ｋ］↑［（２ｎ＋１）］经过２×２的正交空时分组编码（１３），形成下面的２Ｐ×２矩阵：＊＊＊其中，ａ↓［ｋ，ｉ］↑［（ｎ）］＝［ａ↓［ｋ，ｉ，１］↑［（ｎ）］…ａ↓［ｋ，ｉ，Ｐ］↑［（ｎ）］］↑［Ｔ］， ｉ＝１，２，表示第ｋ个用户对应在第ｉ个发射天线上的第ｎ个数据块，１／＊是发射符号能量的归一化系数；（３）Ｐ路并行数据流经过长度为Ｇ的扩频码的时域扩频（１４），得到用户ｋ对应在第ｉ个发射天线上任一路ｐ扩频后的信号为：ａ↓［ｋ， ｉ，ｐ］（ｔ）ｃ↓［ｋ］（ｔ）其中，ｃ↓［ｋ］（ｔ）是第ｋ个用户的扩频码波形；（４）时域扩频后的Ｐ路并行信号经过快速付里叶逆变换（１５），将各路信号调制到相应的子载波上，得到用户ｋ对应在第ｉ个发射天线上调制后任一子载波ｐ上的 信号为：＊ａ↓［ｋ，ｉ，ｐ］（ｔ）ｃ↓［ｋ］（ｔ）ｅｘｐ（ｊ２πｆ↓［ｐ］ｔ）其中，Ｓ为用户发射功率，ｆ↓［ｐ］为第ｐ个子载波的频率；（５）调制后Ｐ路子载波的信号经过相加（１６）后在对应的天线上发射，用户ｋ在第ｉ个发 射天线上发射的信号可表示为：ｓ↓［ｋ，ｉ］（ｔ）＝＊ａ↓［ｋ，ｉ，ｐ］（ｔ）ｃ↓［ｋ］（ｔ）ｅｘｐ（ｊ２πｆ↓［ｐ］ｔ）Ｂ．接收步骤：（１）每个天线接收到的信号包括各用户、各发射天线的信号以及噪声的叠加，每一天线接收 到的信号经过与发射端快速付里叶逆变换相对应的快速付里叶变换（２１），恢复出各子载波上的信号，所恢复出的任一子载波ｐ上的信号为：ｒ↓［ｊ］（ｔ）ｅｘｐ［－ｊ（２πｆ↓［ｐ］ｔ）］其中，ｒ↓［ｊ］（ｔ）为接收端第ｊ个天线上的接收 信号；（２）每一用户每一子载波每一径的信号都经过与发射端对应的解扩与匹配滤波（２２）处理，得到每一用户每一子载波每一径解扩后的信...

【技术特征摘要】
1.一种空时分组码MT-CDMA系统上行链路发射与接收方法，其特征在于任一用户k的发射与接收过程，包括以下步骤：A.发射步骤：(1)任一用户k的信源(10)产生的二进制信号，经过BPSK调制(11)，产生的数据流经过1：P的串并变换(12)，形成P路并行数据流，组成长度为P的并行数据块，第n个数据块表示为bk(n)=[bk,1(n)·····bk,p(n)]T,]]>其中，(·)T表示转置；(2)两个连续的数据块bk(2n)和bk(2n+1)经过2×2的正交空时分组编码(13)，形成下面的2P×2矩阵：ak,1(2n+1)ak,1(2n)ak,2(2n+1)ak,2(2n)=12-bk(2n+1)bk(2n)bk(2n)bk(2n+1)]]>其中，ak,i(n)=[ak,i,1(n)···ak,i,P(n)]T,i=1,2,]]>表示第k个用户对应在第i个发射天线上的第n个数据块，是发射符号能量的归一化系数；(3)P路并行数据流经过长度为G的扩频码的时域扩频(14)，得到用户k对应在第i个发射天线上任一路p扩频后的信号为：                                 ak，i，p(t)ck(t)其中，ck(t)是第k个用户的扩频码波形；(4)时域扩频后的P路并行信号经过快速付里叶逆变换(15)，将各路信号调制到相应的子载波上，得到用户k对应在第i个发射天线上调制后任一子载波p上的信号为：2Sak,i,p(t)ck(t)e...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维，王新生，颜永庆，尤肖虎，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]