[发明专利]一种基于时空块编码和快跳频码相结合的通信方法

说明书

技术领域

本发明属于通信信号处理技术领域，本发明涉及一种基于时空块编码和快跳频码相结合的通信方法。

背景技术

跳频扩频通信技术(FHSS)属于抗干扰通信体制的一种，分为快跳频与慢跳频两种。特点是频率受伪随机序列控制，随着时间在宽频带范围内随机地跳动，可认为是载频不断变化的调制方式。其干扰抑制能力受到扩频增益的限制，在干扰很强，接收端接收到的信噪比(SNR)不能足够大的时候，导致误码率偏高，不能满足数据通信的要求(数据通信要求误码率在10^-3以下，并要求有出错重发机制)。

20世纪90年代起，学术界开始广泛讨论将多天线的多入多出(MIMO)技术应用于提高通信系统性能，通过使用多种分集算法，提高接收端的信噪比，降低接收端的误码率。由于MIMO技术从理论上可以显著提高系统的性能，但是受限于复杂的接收端算法与对通信成本的压力，故其一直没有得到很好的推广。Siavash M.Alamouti在1998年提出了基于发射端分集的一种简单的空时块编码(STBC)方法，并通过理论分析证明了该方法的有效性。随后在贝尔实验室进行了一系列的试验表明，通过特定的编码方法技术可以显著提高系统容量并降低系统的误码率。现在数字信号处理芯片的发展，为快速实现一些简单的接收解码算法提供了经济可行性。

快跳频通信的工作流程中，需要有发射端扩频码发生器，同步以及接收端扩频码发生器。我们把经过空时块编码后的数据分成帧后，加入导频码，再进行跳频扩频，由天线多天线发送，在接收端只用一个天线即可实现降低误码率的要求，具有很强的实用性。

发明内容

本发明提出一种新的通信信息传输方法。它可有效结合抗干扰快跳频通信与发射分集以及信道状态估计技术，可以达到降低干扰的影响和系统误码率的作用。这种方法的一个突出特点是先通过时空编码，加入导频码再进行快跳频扩频，在接收端进行解扩，信道估计以及通过发射端相应的逆过程来接收处理信号。

本发明包含发射端和接收端。所述发射端包括频率调制器，STBC编码器，导频信息加入器，信息保持器，第一PN序列产生器，第一频率合成器，第一乘法器，第二乘法器，第一发射天线，第二发射天线。发射端工作流程为：在接收端首先对连续的数据流进行频率调制，对已调制数据进Alamouti分集编码，然后将信息分成等长的帧信息，在帧的头部分加入对极性正交码序列，用于接收端进行信道信息的估计；最后再将信息分成两路(由于Alamouti编码的结果，会将编码后信息分成两路)，每一路都经过同一跳频码发生器与频率混合器进行快跳频扩频，两路信息经两个天线发射。

所述接收端包含接收天线，同步器，第二PN序列产生器，第二频率合成器，信道信息估计器，第三乘法器，信息累加器，STBC解码器，频率解调器，判决器。在接收端的工作流程为：使用单天线接收，将两个天线接收到的同频带的信号先进行解调，解调之后进行信道估计，然后经过解编码算法，对信号进行处理，恢复出仅经过频率调制的信号；再解调制即可恢复出原信号。经仿真表明，在信道时变不大的情况下，通过使用每帧8bits的正交导频码即可达到比较理想的效果，与接收端已知完美信道信息的情况相比较，同一误码率的情况下，仅相差大概3dB左右的信噪比。通过加长使用的导频序列的长度，可以进一步提高估计信道的精度，达到更低的信噪比。但是如果导频序列过长，会降低发送信息的效率。一般采用信息序列长度的5％到10％的导频序列已经能达到比较好的效果。

本发明的具体技术方案分为以下几个步骤：

1)对已得到的离散信号先进行频率调制，然后进行空时块编码，达到发送分集的要求，这里我们的编码采用Alamouti所提出的编码方法，将编码后信息分成两组，经过下面的步骤2)，3)后将通过两个发射天线进行发射，信息发送速度为1。

具体编码方法为：假定频率调制后信息为s₁，s₂，s₃，s₄，……；

经过编码后信息分为两路，第一路为：s₁，s₃，……；第二路为s₂，s₄，……；

2)对编码后的每路序列信息分成长度相等的帧，并在每个帧前端加入一定数据序列(我们使用的是8bit-20bit的长度，占帧中有效信息长度约为5％-10％)作为导频序列，要求导频序列是正交的(我们采用的是对极性序列)，可以在接收端通过一定的算法来进行信道估计。为接收端解码提供信道信息。