[发明专利]一种车速移动MIMO-SCFDE的自适应传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车速移动MIMO-SCFDE的自适应传输方法，属于宽带无线通信技术领域中的多天线宽带数字通信传输方法。 

背景技术

通信技术在最近几十年，特别是二十世纪九十年代以来得到了长足发展，对人们日常生活和国民经济的发展产生了深远的影响。频谱效率和复杂性是无线通信研究领域多年来一直追求的两个重要目标。多输入多输出(以下简称MIMO：Multiple-inputMultiple-output)利用丰富散射环境中不同天线之间信道的不相关特性，获得高信道容量，从而可以获得传统单天线技术所无法达到的频谱效率，但随着传输速率的增加，仅依赖增加MIMO系统的天线数所带来的复杂性和物理实现上的问题变得难以解决，增加传输带宽是解决这一问题的可行手段；传输带宽增加后，丰富多径环境中时延扩展带来的均衡的复杂性是宽带MIMO系统必须解决的问题。基于循环前缀(以下简称CP：Cyclic Prefix)的分块传输技术主要包括正交频分复用(以下简称OFDM：Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)和单载波频域均衡(以下简称SC-FDE：Single Carrier with FrequencyDomain Equalization)，可以以简单的频域均衡方法有效解决时延扩展所造成的均衡方面的困难，基于CP的频域均衡方法的主要操作可以用快速傅立叶变换(以下简称FFT：FastFourier Transform)和快速傅立叶逆变换(以下简称IFFT：Inverse Fast FourierTransform))完成。因此，结合了基于CP分块传输技术的宽带MIMO：MIMO-OFDM和MIMO-SCFDE被认为是未来宽带无线通信系统物理层成熟的主要支撑技术。 

到目前为止，已经有许多基于MIMO-OFDM框架的宽带无线通信标准，例如IEEE802.11n，可以将WLAN的传输速率由802.11a及802.11g提供的54Mbps提供到300Mbps甚至600Mbps，就是得益于将MIMO和OFDM技术相结合，既提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。MIMO-OFDM/MIMO-SCFDE也被3GPP LTE和WiMax选中作为传输标准。 

在OFDM系统中，经常用子信道的概念描述系统，所谓第k个子信道就是以子载波f_k为中心的一个信道，为表述方便，称上述子信道为频域子信道。SC-FDE系统虽然没有子载波的概念，但采用与OFDM完全类似的信号处理方式，因此，仿照OFDM引入频域子信道的概念，意义与OFDM的频域子信道相同，其均衡也是在每个频域子信道上独立进行的。与OFDM不同的是：SC-FDE的信号检测是在时域上完成的，因此将时域信号的第N个抽样点对应的时域位置为第N个时域子信道。 

先介绍一下MIMO-SCFDE系统的基本结构，系统发射天线数和接收天线数分别为N_T和N_R。在发射端，比特流依次经过空时编码后，被分为N_T路独立数据，每路数据经过符号映射后被分配到一系列子信道上(设子信道数为N)，接着在各天线的每帧数据前插入循环前缀以消除符号间干扰，然后使用MIMO技术将各子载波送上发射天线。在接收端，收到N_R路SC-FDE信号后首先要去掉循环前缀，接着按照接收天线分别做N点的FFT变换，从时域变换到频域，然后将此频域信号送至均衡模块进行均衡，最后对均衡后信号做IFFT得到时域抽样点进行符号检测，空时译码后得到原始的比特流。 

对于宽带无线通信系统来说，为了满足各种数据业务的需求，系统需要提供比较高的传输速率。随着传输速率的上升，传输信号带宽变大，经常远超过信道的相关带宽，此时信道就会呈现频率选择性。频率选择性信道对分块传输系统的影响主要表现在：信号的多径传播或时延扩展会引起频率选择性衰落，信号在频率选择性衰落信道中传播会导致信号的某些频谱分量被衰减得很低，在信道存在深衰点的情况下，信号受到的影响更大，以致信号产生畸变，而影响系统性能。在移动环境下，发端和收端的相对移动以及地面的多样性导致到达信号发生多普勒频移。由于多普勒效应，在保持发射频率不变的情况下，会使接收信号的功率随时间的推移而变化，从而信道会呈现时间选择性衰落。