多输入多输出通信系统技术方案

多输入多输出通信系统，属于通信领域。本发明专利技术是为了解决传统互补搅拌码分多址技术中带宽资源消耗大的问题。本发明专利技术克服了现有技术在直序列展频多输入输出互补码分多址系统中，采用直序列的展频码来消除多径干扰的固有思路，而是通过互补搅拌码实现了消除多径干扰的效果，由于传统的互补码分多址使用的是扩频技术，而互补搅拌码使用的是搅拌技术，在相同的载波和编码长度都为N的条件下，使带宽利用率减少了1/N。同时结合多输入多输出技术在发射端和接收端采用多个发射天线和多个接收天线，使误码率降低了80%，传输速率提高了75%。本发明专利技术所述的多输入多输出通信系统，适用于在互补搅拌码分多址技术中消除多径干扰。

【技术实现步骤摘要】
多输入多输出通信方法
本专利技术属于通信领域，尤其涉及通信领域的多输入多输出通信方法。
技术介绍
传统直序列展频多输入输出互补码分多址(Direct-sequenceMultipleAccess)系统，使用码来区分天线，由于不同天线的传送数据能够使用编码来分离，所以能够实现多址传输或空间分集，但同时也增加了对带宽的需求，不符合多输入多输出的主要理念。传统直序列展频多输入输出互补码分多址系统使用直序列的展频码来消除干扰，而直序列展频技术会消耗大量的带宽，尤其是传输数据越来越快时。由于传统多天线互补码技术使用码来将不同天线所传输的资料分离，所以传统多天线互补码技术并非要使用多天线系统，而使用多天线来实现传统多天线互补码技术是否符合效益还是一个问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决传统互补搅拌码分多址技术中带宽资源消耗大的问题，现提供多输入多输出通信方法。多输入多输出通信方法，该方法中利用互补搅拌码分多址编码来消除干扰，所述互补搅拌码为：其中，k为发射端用户个数，Nt为发射天线的个数，N为编码长度，N≤Nt，M为载波个数，M和N均为正整数。本专利技术所述的多输入多输出通信方法，克服了现有技术在直序列展频多输入输出互补码分多址系统中，采用直序列的展频码来消除多径干扰的固有思路，而是通过互补搅拌码实现了消除多径干扰的效果，由于传统的互补码分多址使用的是扩频技术，而互补搅拌码使用的是搅拌技术，在相同的载波和编码长度都为N的条件下，使带宽利用率减少了1/N。同时结合多输入多输出技术在发射端和接收端采用多个发射天线和多个接收天线，使误码率降低了80％，传输速率提高了75％。本专利技术所述的多输入多输出通信方法，适用于在互补搅拌码分多址技术中消除多径干扰。附图说明图1为直序列展频多输入输出互补码分多址方法发射模型图。图2为加扰操作的信号处理流程图。图3为用户k的互补搅拌码分多址结构示意图。图4为期望信号与本地参考编码排列一致时的互补搅拌码分多址结构示意图。图5为多径干扰的消除时的互补搅拌码分多址结构示意图。图6为当延迟时间是Nt的整数倍时，产生的多径干扰互补搅拌码分多址结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式所述的多输入多输出通信方法，该方法中利用互补搅拌码分多址编码来消除干扰，所述互补搅拌码为：其中，k为发射端用户个数，Nt为发射天线的个数，N为编码长度，N≤Nt，M为载波个数，M和N均为正整数。互补搅拌码分多址技术使用的是搅拌技术，在相同的载波和编码长度都为N的条件下，能够使带宽利用率减少1/N。表1为传统互补码分多址方法的带宽效率和搅拌码分多址方法的带宽效率对比表。表1具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的多输入多输出通信方法作进一步说明，本实施方式中，所述互补搅拌码通过以下步骤获得：步骤一：建立正交矩阵A和D然后执行步骤二；步骤二：利用正交矩阵A乘以正交矩阵D，获得互补搅拌码分多址编码矩阵C(k)其中，nt为正整数且nt≤N。下面以一个例子具体说明：处理增益PG＝16，发射天线数Nt＝4，载频数M＝4，用户数K＝4，码长为N＝4，产生4阶正交矩阵A和D。其中，“+”表示“+1”，“-”表示“-1”。互补搅拌码分多址编码矩阵C(k)和正交矩阵A和D的关系如下所示：C(K)表示用户k，将4阶正交矩阵A和D代入C(k)获得：具体实施方式三：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或二所述的多输入多输出通信方法作进一步说明，本实施方式中，利用互补搅拌码在信号发射端进行加扰的方法为：用户数据B(k)在信号发射端通过拷贝器复制到各个天线，利用互补搅拌码分多址编码对复制到每个天线的用户数据采用下述方法进行加扰：其中，B(k)＝[b1b2…bN]，为第nt个发射天线的第m行编码序列。具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的多输入多输出通信方法作进一步说明，本实施方式中，在信号接收端进行解扰的方法为：其中，为用户接收端接收到的编码矢量，为编码向量，k,为接收端用户个数。用户数据B(k)通过拷贝器复制到各个天线，并且在各个天线中通过拷贝器复制后，利用互补搅拌码分多址编码执行加扰操作，然后通过各个载波进行发射，如图1所示。用户k使用Nt个发射天线和Nr个接收天线的多输入多输出方案，每个天线具有相同的频段并且在接收端使用迫零检测(Zero-ForcingDetection)技术来分离多天线信号。在互补搅拌码分多址编码中利用建立在空时域的正交性性质来解决多径干扰(Multi-pathInterference)的问题，利用建立在频域的正交性性质来解决多址干扰(Multi-accessInterference)的问题。对于用户k使用Nt个发射天线和Nr个接收天线，并且载波数为M的多输入多输出方案，互补搅拌码分多址编码C(k)如下式所示：互补搅拌码分多址编码设计为(MNt)×N的编码矩阵，用户k的互补搅拌码分多址编码矩阵由Nt个子编码矩阵构成，并且每个子编码矩阵的维数都是M×N。上式是天线Nt的M×N维子编码矩阵，子编码矩阵当中的行向量表示编码长度为N的编码序列，子编码矩阵的列向量表示M个不同载波的编码序列。举例来说，第nt个发射天线的第m行编码序列为：上式是由第nt个发射天线发射的载频为fm，编码长度为N的编码序列。因为方法中天线的频段特性相同，所以每个天线都有M个子载频发射信号，所以方法的载频总数为M。为了使用户k具有正交的性质，方法正交矩阵D的第k行矢量为{dk,1,dk,2,…,dk,M}，其天线载频总数为M个。举例说明：用户k的每个发射天线的载频为fm的载波使用dk,m，因为矩阵D是正交矩阵，所以矩阵D的列向量具有正交性，能够根据列向量的正交性来区分不同的用户，所以互补搅拌码分多址方法支持的用户数最多为M个。在避免多址干扰(MultipleAccessInterference)的基础上，还要处理在接收天线端由多路径信号的总和引起的多径干扰(Multi-pathInterference)，为了克服多径干扰，互补搅拌码分多址方法在空时域搅拌正交矩阵A的行向量。举例来说，如图3所示，在时间1的正交矩阵A的元素关于天线{1,2,…,Nt}是相互独立的，时间2的正交矩阵A的元素关于天线{1,2,…,Nt}也是相互独立的，同样假设时间Nt的正交矩阵A元素关于天线{1,2,…,Nt}也是相互独立的，然后重复这个假设在时间Nt+1，正交矩阵A的元素关于天线{1,2,…,Nt}是相互独立的。如图4所示，编码序列的码长N和发射天线Nt数量是相等的，即：N＝Nt。消除多径干扰的优点：在不考虑信道影响的前提下，假设接收端能够从发射端接收信号，并且信号可以使用迫零检测技术完美分离，不同载波的信号可以使用滤波器完美分离。首先我们先在频率上对信号进行载波分离，用户k接收到的期望信号，如图4所示，详细说明了时间t(t＝1,2,…,N)内，用户k使用编码矢量发送数据，矩阵矢量编码表示如下：接收到的编码矢量按照本地参考编码进行排列，接收到的编码矢量为：接收到的编码矢量矩阵为：因为接收端有Nr个接受天线，所以将接收Nr×1的信号矢量，经过迫零检测之后，还原得到Nt个发射天线所发送的Nt×1的信号矢量。在时间t对Nt×1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
多输入多输出通信系统，其特征在于，该系统中利用互补搅拌码分多址编码来消除干扰，所述互补搅拌码为：其中，k为发射端用户个数，Nt为发射天线的个数，N为编码长度，N≤Nt，M为载波个数，M和N均为正整数。FDA0000428086560000011.jpg

【技术特征摘要】
1.多输入多输出通信方法，其特征在于，该方法中利用互补搅拌码分多址编码来消除干扰，利用互补搅拌码在信号发射端进行加扰，在信号接收端进行解扰；所述互补搅拌码为：其中，k为发射端用户个数，Nt为发射天线的个数，N为编码长度，N≤Nt，M为载波个数，M和N均为正整数；所述互补搅拌码通过以下步骤获得：步骤一：建立正交矩阵A和D然后执行步骤二；步骤二：利用正交矩阵A乘以正交矩阵D，获得互补搅拌码分多址编码矩阵C(k)其中，nt为正整数且nt≤N，nt为发射天线的序号数，t为时间且t＝1,2,…,N。2.根据权利要求1所述的多输入多输出通信方法，其特征在于，利用互补搅拌码在信号发射端进行加扰的方法为：用户数据B(k)在信号发射端通过拷贝器复制到各个天线，利用互补搅拌码分多址编码对复制到每个天线的用户数据采用下述方法进行加扰：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓华，刘权，孟维晓，许宏铭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：