Sc-mimo系統(tǒng)中一流三天線或三流四天線空間分集收發(fā)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種sc-MHTO系統(tǒng)中一流三天線或三流四天線空間分集收發(fā)方法及 裝置，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIM0)技術(shù)可以突破單天線 系統(tǒng)香農(nóng)信道容量的限制，從而顯著提高信道容量，而且將MM0與一些可以提升通信可 靠性和強(qiáng)健性的技術(shù)相結(jié)合，還可實(shí)現(xiàn)更高吞吐量更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，如正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，0FDM)，預(yù)編碼（Precoding)等技術(shù)。將 MIM0與OFDM相結(jié)合，可以在利用OFDM技術(shù)天然的對(duì)抗多徑時(shí)延衰落特性的同時(shí)最大程度 提系統(tǒng)的吞吐量，滿足用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)速率的需求。在無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802. lln、IEEE 802. 1 lac中，將MM0與OFDM技術(shù)相結(jié)合使無(wú)線傳輸質(zhì)量和傳輸速率都得到了極大地提高。 但是在實(shí)際的應(yīng)用中，由于0FDM存在峰均比（Peak and Average Ratio，PAPR)較高的缺點(diǎn)， 這使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器線性放大區(qū)和功率回退的限制還是棘手的問(wèn)題，從而在一定 程度上增加了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本和復(fù)雜度。因此，無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802. llad中采用單 載波（Single Carrier，SC)傳輸技術(shù)，從而克服0FDM高PAPR的缺點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)在接收端使 用頻域均衡（Frequency Domain Equalization，F(xiàn)DE)技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了 SC相對(duì)于0FDM 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 在現(xiàn)有的SC-MIM0系統(tǒng)的發(fā)射端，多數(shù)系統(tǒng)采用的是在每一個(gè)單載波符號(hào)塊中， 利用每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP)來(lái)作為保護(hù)間隔對(duì)抗時(shí)延擴(kuò)展，但這 種形式的CP成為除作為保護(hù)間隔外無(wú)法被再利用的額外開(kāi)銷，為彌補(bǔ)這一不足，可插入固 定已知的訓(xùn)練序列代替CP，即插入獨(dú)特字（Unique Word，UW)的方法對(duì)抗多徑時(shí)延，在不增 加開(kāi)銷和系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下提供額外的已知序列信息。而這種已知的序列信息可以用 來(lái)實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)、相位跟蹤、頻偏糾正等功能，因此，在每個(gè)單載波符號(hào)塊插入已知的UW被 SC-FDE系統(tǒng)廣泛采用。
[0004] 對(duì)于MM0系統(tǒng)，傳統(tǒng)的空間分集方法通過(guò)將較少的空間流數(shù)在較多的天線上發(fā) 送，可以獲得發(fā)射分集增益。但受到系統(tǒng)其它模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的影響，傳統(tǒng)的空間分集方法并 不能直接與UW結(jié)合。
[0005] 本發(fā)明提出一種sc-Mnro系統(tǒng)中一流三天線或三流四天線空間分集收發(fā)方法及 裝置，在不提高系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下充分利用MM0系統(tǒng)多天線傳輸優(yōu)勢(shì)和空時(shí)分集增益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了充分利用SC-M頂0系統(tǒng)的多天線分集增益和UW可同時(shí)作為CP和 訓(xùn)練序列的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提供了一種sc-Mnro系統(tǒng)中一個(gè)空間流三根發(fā)射天線或三個(gè)空間 流四根發(fā)射天線配置下的收發(fā)方法和接收裝置。
[0007] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種sc-Mnro系統(tǒng)中一流三天線或三流 四天線的空間分集發(fā)送方法，包括如下步驟：
[0008] 1)對(duì)信道編碼后的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行補(bǔ)零操作，數(shù)據(jù)比特補(bǔ)零的個(gè)數(shù)為：
[0009]Npad - N DSPBXNdbpsXNbl_Nb (公式1)
[0010] 其中，NPAD表示補(bǔ)零的個(gè)數(shù)，NB表示信道編碼后的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)，N DSPB為每個(gè) 單載波符號(hào)塊包含的數(shù)據(jù)星座符號(hào)數(shù)，NDBPS表示每個(gè)星座符號(hào)包含的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)，
表示編碼后的數(shù)據(jù)比特被分成的基本數(shù)據(jù)單元塊數(shù)，j表示 空間流的個(gè)數(shù)，「?]表示向上取整。
[0011] 2)判斷配置環(huán)境是否為多個(gè)空間流，若是，則對(duì)補(bǔ)零后的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行流解析操 作；否則，轉(zhuǎn)入步驟3 ;在三個(gè)空間流四個(gè)發(fā)射天線配置下，將補(bǔ)零后數(shù)據(jù)比特串的每S個(gè)連 續(xù)比特以輪流的方式分配給三個(gè)不同的空間流，s的計(jì)算公式為：
[0012]
(公式 6)
[0013] 其中，NDBPS表示每個(gè)星座符號(hào)包含的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。
[0014] 3)根據(jù)采用的調(diào)制方式將數(shù)據(jù)比特流映射為相應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)，將每個(gè)流上的數(shù)據(jù) 符號(hào)分成2的整數(shù)倍個(gè)基本數(shù)據(jù)單元塊。
[0015] 4)配置各個(gè)天線上各個(gè)時(shí)隙發(fā)送的數(shù)據(jù)單載波塊，在一個(gè)空間流三個(gè)發(fā)射天 線配置下，各個(gè)天線各個(gè)時(shí)隙上發(fā)送的數(shù)據(jù)單載波塊具體為：在第i個(gè)時(shí)隙，天線1發(fā)送 數(shù)據(jù)單載波塊I，天線2發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊§ i+1;在第i+1時(shí)隙，天線1發(fā)送數(shù)據(jù)單載波 塊-QCi，天線2發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊QK，天線3在各個(gè)時(shí)隙發(fā)送與天線1相同的數(shù)據(jù) 單載波塊，i = 〇, 2, 4,...，PV-2 ;其中，§i:二匕0lxAW ^，&表示長(zhǎng)為N DSPB的基本數(shù) 據(jù)單元塊，PV表示編碼后的數(shù)據(jù)比特被分成的基本數(shù)據(jù)單元塊數(shù)，nuwpb表示UW序列的 長(zhǎng)度，（? r表示共輒，（?）T表示矩陣轉(zhuǎn)置，
是一個(gè)rvsxrvs維的置換矩 陣，用于實(shí)現(xiàn)逆序循環(huán)移位操作，
Qr，Q4 ，rvs=ndspb+n_表示一個(gè)單載波符號(hào)塊包含的星座符號(hào) 數(shù)；
[0016] 在三個(gè)空間流四個(gè)發(fā)射天線配置下，各個(gè)天線各個(gè)時(shí)隙上發(fā)送的數(shù)據(jù)單載波塊具 體為：在第i個(gè)時(shí)隙，天線1發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊:I，天線2發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊§ u+1，天線 3發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊，天線4發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊;在第i+1時(shí)隙，天線1發(fā)送數(shù)據(jù)單 載波塊:-QSLm，天線2發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊QW，天線3發(fā)送數(shù)據(jù)單載波塊QG,，天線4發(fā) 送數(shù)據(jù)單載波塊 f i = 0, 2, 4,. . .，PV/3-2 ;其中，k fS"u. 0I>dW；J，Sni, i表示第 m 個(gè)空間流上的第i個(gè)基本數(shù)據(jù)單元塊，rv表示編碼后的數(shù)據(jù)比特被分成的基本數(shù)據(jù)單元 塊數(shù)，NUWPB表不插入U(xiǎn)W序列的長(zhǎng)度，（?）1表不矩陣轉(zhuǎn)置
是一個(gè)NBli；XNBli； 維的置換矩陣，用于實(shí)現(xiàn)逆序循環(huán)移位操作，
， =〇AWSXiV關(guān)，：Qs=0A剛X/V綱，:，. NBLS= NDSpB+NUWPB表示一個(gè)單載波符 號(hào)塊包含的星座符號(hào)數(shù)。
[0017] 5)對(duì)每根發(fā)射天線上的數(shù)據(jù)，以單載波符號(hào)塊為單位插入具有CP結(jié)構(gòu)的UW序列， 具體方法為：
[0018] 5. 1)對(duì)不同的發(fā)送天線生成不同的UW序列；
[0019] 5. 2)將每個(gè)數(shù)據(jù)單載波塊疊加一個(gè)UW單載波塊以構(gòu)成一個(gè)完整的單載波符號(hào) 塊，并在各個(gè)天線發(fā)送的第一個(gè)單載波符號(hào)塊前面添加一個(gè)與本天線對(duì)應(yīng)的UW序列。
[0020] 本發(fā)明還提出一種sc-MHTO系統(tǒng)中一流三天線或三流四天線的空間分集接收方 法，包括如下步驟：
[0021] 1)去掉各個(gè)天線上接收信號(hào)的第一個(gè)UW序列，并取出各個(gè)單載波符號(hào)塊。
[0022] 2)對(duì)i+1 (i = 0, 2, 4...)時(shí)隙的接收符號(hào)塊作循環(huán)移位操作，具體為： 對(duì)各接收符號(hào)塊分別左乘循環(huán)移位矩陣P進(jìn)行循環(huán)移位操作，其中
是 NBLSXNBLS維的置換矩陣，A-1)卩2:'=1(\_"卜 P4 = 1表示一個(gè)單載波符號(hào)塊包含的星座符號(hào)數(shù)， %_表示插入U(xiǎn)W序列的長(zhǎng)度，N DSPB為每個(gè)單載波符號(hào)塊包含的數(shù)據(jù)星座符號(hào)數(shù)。
[0023] 3)將i時(shí)隙的接收符號(hào)塊和i+1時(shí)隙經(jīng)過(guò)循環(huán)移位后的符號(hào)塊轉(zhuǎn)換到頻域，具體 為：對(duì)各符號(hào)塊分別左乘DFT矩陣W進(jìn)行時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換，其中W的第（n，k)個(gè)元素為
[0024] 4)在頻域進(jìn)行正交化處理，以恢復(fù)接收數(shù)據(jù)的正交性，在一個(gè)空間流三個(gè)發(fā)射天 線一個(gè)接收天線配置下，通過(guò)將i+1時(shí)隙經(jīng)過(guò)循環(huán)移位后的頻域符號(hào)塊V減去或加上特 定項(xiàng)來(lái)恢復(fù)接收數(shù)據(jù)的正交性，具體方法為：
[0025]
[0026] 其中，A"= WH JH，W為DFT矩陣，H"表示第m根發(fā)射和該接收天線之間的NmXNBu 維的循環(huán)信道矩陣。
[0027] 在三個(gè)空間流四個(gè)發(fā)射天線三個(gè)接收天線配置下，通過(guò)將各i + 1時(shí)隙經(jīng)過(guò)循環(huán)移 位后的頻域符號(hào)塊V，Y4'，V減去或加上特定項(xiàng)來(lái)恢復(fù)接收數(shù)據(jù)的正交性，具體方法 為
[0031] 其中，八""= WHJ^，W為DFT矩陣，Hm表示第n根發(fā)射天線和第m根接收天線之 間的NBtsXNBt^的循環(huán)信道矩陣。
[0032] 5)對(duì)正交化處理后的頻域信號(hào)進(jìn)行均衡處理，獲得原始發(fā)送信號(hào)的頻域估計(jì)；
[0033] 6)將頻域估計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)，從而估計(jì)出原始的發(fā)送信號(hào)。
[0034] 本發(fā)明還提出一種sc-mhto系統(tǒng)中一流三天線或三流四天線的空間分集收發(fā)裝 置，包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)送機(jī)包括補(bǔ)零模塊、流解析模塊、星座映射模塊、數(shù)據(jù)單載 波塊發(fā)送配置模塊、UW序列插入模塊；所述接收機(jī)包括單載波符號(hào)塊提取模塊、循環(huán)移位 模塊、時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊、正交化處理模塊、均衡處理模塊、頻時(shí)轉(zhuǎn)換模塊；其中，補(bǔ)零模塊，用于 對(duì)信道編碼后的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行補(bǔ)零操作；流解析模塊，用于多流時(shí)對(duì)補(bǔ)零后的數(shù)據(jù)比特進(jìn) 行流解析操作；星座映射模塊，用于根據(jù)采用的調(diào)制方式將數(shù)據(jù)比特流映射為相應(yīng)的數(shù)據(jù) 符號(hào)，并對(duì)每個(gè)流上的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行分塊；數(shù)據(jù)單載波塊發(fā)送配置模塊，用于配置各個(gè)天線 上各個(gè)時(shí)隙發(fā)送的數(shù)據(jù)單載波塊；UW序列插入模塊，用于將每個(gè)數(shù)據(jù)單載波塊疊加一個(gè) UW單載波塊以構(gòu)成完整的單載波符號(hào)塊，并在各個(gè)天線發(fā)送的第一個(gè)單載波符號(hào)塊前面添 加一個(gè)UW序列；單載波符號(hào)塊提取模塊，用于去掉各天線上接收信號(hào)的第一個(gè)UW序列，并 取出各個(gè)單載波符號(hào)塊；循環(huán)移位模塊，用于對(duì)i+1 (i = 0, 2, 4.