[发明专利]基于ZCZ序列和相位旋转的单载波MIMO通信方法及装置

摘要

本发明公开一种基于ZCZ序列和相位旋转的单载波MIMO通信方法及装置，发射端先生成前导序列，进行相位旋转；然后对数据比特流进行扰码、编码、块补零和流解析，对数据比特进行星座调制和相位旋转，对旋转后的星座调制符号进行空间扩展和UW序列插入；最后将前导序列和数据部分级联起来发送出去；接收端先对接收到的前导序列进行相位反旋转、AGC、帧检测和同步；其次进行信道估计；接着对数据部分按符号块进行均衡处理，对UW序列进行相位噪声补偿等后去除，对数据符号进行相位反旋转；最后进行星座解调、解流解析、去补块、译码和解扰，恢复发送数据比特流。本发明充分实现单载波和MIMO相结合的优势，同时利用ZCZ序列在同步、信道估计等方面的巨大潜能以及相位旋转带来的系统性能增益。

主权项

1.基于ZCZ序列和相位旋转的单载波MIMO通信方法，包括发送和接收处理两部分；(一)发射端发送前导序列和数据的具体工作过程如下：(1)生成前导序列，并进行相位旋转；(2)对要发送的数据比特流依次进行扰码、编码、块补零和流解析，之后对每个空间流上的数据比特进行星座调制，并对星座调制符号进行相位旋转，接着对相位旋转后的空间流进行空间扩展，插入UW序列；(3)将前导序列和数据部分级联起来，通过发射天线依次发送出去；发射端对前导序列进行相位旋转的具体方法为：若第u根发射天线上构成前导序列的ZCZ序列为z_u，前导序列中第n个元素为p_u(n)，则p_u(n)经过相位旋转后表示为其中u＝1,2,...,N_TX，N_TX为发射天线数，n＝0,1,...,(N_S+N_C)N_Z‑1，θ为旋转角度，j为虚数单位，即j²＝‑1，N_Z为ZCZ序列的长度，N_S为STF字段中ZCZ序列重复的次数，N_C为CEF中ZCZ序列重复的次数；(二)接收端恢复发送数据比特流的具体工作过程如下：(1)对接收到的前导序列进行相位反旋转操作；(2)使用相位反旋转后的前导序列进行AGC、帧检测和同步操作，得到数据符号与数据符号块起始位置的偏差；(3)读取CEF字段中用于信道估计的接收序列，进行信道估计；(4)对数据部分按符号块进行均衡处理，得到所有发送符号块的时域估计值，符号块中的UW序列进行相位噪声补偿后去除，每个空间流上只保留数据符号；(5)对空间流上的数据符号进行相位反旋转；(6)对相位反旋转后的数据符号进行星座解调、解流解析、去补块、译码和解扰，恢复发送数据比特流；接收端进行信道估计的具体方法为：(3.1)使用ZCZ序列集合的快速周期相关法计算第v根接收天线的CEF字段中用于信道估计的接收序列r_v,ZCZ与第u根发射天线上ZCZ序列z_u的周期相关值C_v,u；(3.2)对C_v,u进行序列能量归一化处理，即其中N_Z为ZCZ序列的长度；(3.3)对的前N₀个元素进行相位旋转，得到第u根发射天线和第v根接收天线之间的多径时域估计信道h_v,u，它的第l个元素表示为：其中N₀为ZCZ序列的零相关区长度，l＝0,1,...,N₀‑1，θ为旋转角度，j为虚数单位，即j²＝‑1，D为发射端和接收端的相位偏差数目，N_syn为数据符号与数据符号块起始位置的偏差；(3.4)对h_v,u进行N_B点FFT变换，转换成频域估计信道H_v,u，其元素H_v,u(k)表示第u根发射天线和第v根接收天线之间第k个频点上的频域信道响应，k＝1,2,...,N_B，N_B为数据符号块长度。