[发明专利]多入多出正交频分复用系统闭环空间复用发射方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体涉及一种多入多出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)无线通信系统的闭环(Close-loop)空间复用(SpatialMultiplexing)发射方法及系统。

背景技术

随着数字信号处理技术和高速器件的发展，最初实现OFDM技术的障碍己不复存在，OFDM已经在DAB(数字音频广播)、DVB(数字视频广播)和WLAN(无线局域网)等系统中取得了成功的应用。OFDM利用各个子载波之间的正交性，允许子信道的频谱相互重叠，可以很大程度地利用频谱资源。它把高速数据流通过串并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少了无线信道的时间弥散所带来的符号间串扰(ISI)，同时由于各子信道的带宽相对较窄，均衡便可以对每个子载波分别进行，这样就减少了接收机内均衡的复杂度。由于上述特点，这项技术在近几年来得到广泛的应用。

MIMO是指在发射端和接收端，分别使用多个发射天线和接收天线。MIMO的基本思想是在发射、接收或收发双端采用多个天线，通过空时处理技术，充分利用信道之间的独立衰落特性，提高频谱利用率，通信质量和系统容量。MIMO系统充分利用了发射端和接收端之间散射丰富的无线信道，由发射天线阵送出的多个不同数据流在接收端看来都有特有的、可区分的空间特性，即信道具有多维特性。因此MIMO信道可以看作是由两端中最小天线数目个并行的子信道组成，则整个MIMO信道的容量就是所有子信道容量之和。

在未来的通信系统中，高速业务和用户数的激增使得对频谱的需求量急剧增加，而频谱资源是有限的，所以结合MIMO和OFDM这两项先进的技术，一方面可以提高频谱利用率，另一方面可以有效抵抗频率选择性衰落。

MIMO技术包括分集和空间复用两种，其中分集技术主要以空时(空频)码分集为代表，其主要利用空时编码而增加传输的冗余信息，从而提高无线传输的稳定性，但并未提高系统的频谱利用率；而空间复用技术主要利用由无线信道的多径传播所带来的MIMO系统的自由度，若各对收发天线路径的衰落相互独立，则可利用这些并行通道传输独立的信息流，从而提高系统的数据传输率。

在已知信道信息的闭环模式下应用时，预编码Precoding方法利用接收端所得信道估计计算天线权值，并将其反馈给发射端进行加权发射，达到将MIMO信道区分为多个相互独立的并行通道进行空间复用的目的。但是其性能取决于反馈权值的码本数目。码本数目增加会带来性能的提升但是增加了反馈信道的负荷，而降低码本数目则会带来性能的损失。因此在闭环模式下应用空间复用技术时要求能够在保证系统的稳定性的基础上，根据反馈信息自适应得利用信道信息提高系统性能和信道容量。在这种情况下既要保证MIMO系统性能的稳定性和反馈信息的质量及效率，又要保证MIMO系统的复用增益和传输速率。

综上所述，当前需要一种多入多出正交频分复用无线通信系统的闭环空间复用发射的技术方案，在闭环模式下保证MIMO系统性能的稳定性和反馈信息的质量及效率，同时保证MIMO系统的复用增益和传输速率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多入多出正交频分复用系统的闭环空间复用发射方法及系统，从而使得MIMO+OFDM通信系统降低了对MIMO信道独立性的要求，并且在保证系统性能稳定性的基础上利用空间复用技术和信道信息提高系统的传输速率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多入多出正交频分复用系统的闭环空间复用发射方法，包括以下步骤，

a、将原始信息比特经过分层映射转换成多路子数据流后，根据闭环信道信息对每路子数据流进行编码调制，接着进行数据随机化操作，得到随机化后的子数据流；

b、对每路随机化后的子数据流中插入导频信号后，对每路插入导频信号的随机化后的子数据流进行正交频分复用调制，得到正交频分复用符号数据流并在对应的发射天线上进行发射。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤a中，根据信道信息将原始信息比特分为V层，然后将分层数据经过串并转换后转换成M路子数据流，将其分别映射到对应的发射天线上，其中M为发射天线数目，且V≤M。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤a中，

在频分双工具备反馈模式或时分双工上下行信道对称性好的闭环情况下，所述每路子数据流的数据根据闭环信道的信道状态信息或信道质量标识的信息进行相应的自适应编码调制，包括以下步骤：

对数据流进行自适应的信道编码，获得编码数据流；