[发明专利]基于空-时-频三维互补码的码片级扩频编码的多载波MIMO系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于空-时-频三维互补码的码片级扩频编码的MIMO系统。

背景技术

被称为“第四代移动通信技术”的正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)便是针对高频谱利用效率而提出的一种高速传输技术。OFDM技术具有非常多的优良特性，比如高的频谱利用率、可扩展的带宽、灵活的频谱资源分配、抗多径衰落等等。然而，OFDM技术依然存在很多缺点如对频偏和相位噪声比较敏感、功率峰值与均值比大等等，尤其是为了实现由多径产生的符号间干扰，OFDM引入了作为符号间保护间隔的循环前缀(Cyclic Prefix，CP)。CP的引入确实大大的减少OFDM的衰减，但却占用了最为宝贵的资源，反而影响了频谱的利用效率。因此期望开发一种能够满足下一代无线通信诸多需求新的技术，其能够在保障抗多径衰落的前提下，不引入不必要的资源消耗。

由于具有抗干扰、信号低检测性、保密性、低辐射流密度等众多优势，码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)技术已经被广泛的应用于第二代和第三代移动通信系统。CDMA技术是扩频通信技术在多用户通信系统中的应用。在CDMA系统中，各用户都分配了不同的正交扩频码，利用扩频序列的正交性，可以使所有用户在所有的时间共享相同的频谱。目前最常见的扩频码不外乎是M-sequence、Gold code与Walsh code以及OVSF code等，但这些扩频码的正交性并不是非常完美的，这就使得CDMA系统受到多址干扰(MAI，Multiple Access Interference)和多径干扰(MI，Multi-path Interference)的影响。尤其在高的数据传输速率下，多径将导致严重的码片间干扰，并且很难对这么高速的扩频码进行同步。因此，我们需要开发新的扩频码来解决传统CDMA系统存在的问题，使得CDMA技术朝着下一代无线通信系统所需求的高速率、高频谱利用率的方向发展。

时空编码是目前MIMO系统常用来实现空间分集的编码方式，其编码方式有许多种，常见的主要有STBC(space-time block code)、STTC(space-time trellis code)及STDC(space-time differential code)等。但是，空时编码最大的缺点是沒有考虑到多径干扰的问题。虽然有些论文有考虑到多用户多天线之间的正交性，但是他们讨论的只是符号级(symbol-level)的正交性，其只能用于信道响应为慢衰落的情况，使用几个符号位元来做空时编码，信道响应在这几个符号位元的时间内就必须保持不变，否则错误率会大为上升，这显然违背了下一代无线通信的需求。而且解码时，必须收完用于空时编码的全部位元才能够解出信号，即无法达到即时解码。

发明内容

本发明为了解决采用现有编码方式的MIMO系统的抗多径干扰性能差的问题，从而提供一种基于空-时-频三维互补码的码片级扩频编码的多载波MIMO系统。

基于空-时-频三维互补码的码片级扩频编码的多载波MIMO系统，对于K个用户中的每个用户k，它的信号发射过程为：

步骤一、将待发送的数据进行串/并转换，获得并行的N路数据；

步骤二、将步骤一所述并行的N路数据分别采用空-时-频三维互补码的码片级扩频编码进行扩频，获得N路扩频后的数据；

步骤三、采用M路子载波分别对步骤二获得的N路扩频后的数据中的每路数据进行调制，获得一路调制信号；N路数据中共获得N路调制信号，将所述N路调制信号通过N根发射天线发送至无线信道；所述M路子载波分别对应的频率为f₁，f₂，…，f_M；

对于K个用户中的每个用户k，它的信号接收过程为：

步骤四、接收端通过N根接收天线接收发射端发射的N路调制信号；采用M路子载波分别对所述N路调制信号中的每路调制信号进行解调，获得一路解调数据，N路调制信号共获得N路解调后的数据；所述M路子载波分别对应的频率为f₁，f₂，…，f_M；

步骤五、将步骤四中获得的N路解调后的数据中的每路数据均采用空-时-频三维互补码的码片级扩频编码进行解扩，获得N路解扩后的数据；

步骤六、将步骤五中的获得的N路解扩后的数据求和，并判决后输出；

K、N、M均为正整数，N_T为发射天线数。