[发明专利]一种MIMO无线通信系统中的帧加扰和解扰方法及其通信装置

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种MIMO无线通信系统中的帧加扰和解扰方法及其通信装置。

背景技术

无线通信频谱资源日益稀缺及超高速数据传输速率的需求，毫米波频段超高速无线通信技术越来越受到关注，成为未来无线通信技术中最具潜力的技术之一。

45GHz频段MIMO(Multiple Input Multiple Output，MIMO)无线通信技术属于毫米波通信技术，面向超高速无线接入等应用，能够实现设备间10Gbps的超高速无线传输。毫米波与低频段相比，其特点包括：一是可利用的频谱范围宽，信道容量大；二是易实现窄波束和高增益的天线，因而分辨率高，抗干扰性能好。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)通信系统的发送信号是多个子载波信号的叠加，当多个子载波信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率会远远大于信号的平均功率，导致出现较大的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。一般OFDM通信系统只会在数据传输时会在信源和前向纠错编码器之间插入一个扰码器单元，其作用是避免出现长串的1或0，这有助于改善峰均功率比。

IEEE 802.11n可工作在2.4GHz和5GHz频段，IEEE 802.11ac工作在5GHz频段。IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac的最大发射功率不允许超过100mW。IEEE 802.11n的带宽为20MHz或40MHz。IEEE 802.11ac的带宽有四种，分别为20MHz、40MHz、80MHz和160MHz。以上的频率和带宽配置以及最大发射功率限制，使得IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac的功率效率问题不是非常突出，因此上述系统的信令字段发送时没有经过扰码器单元，信令字段中不包括扰码初始化状态子字段。

但在毫米波频段，空口信号频率很高及承载信号的带宽很宽，使得100mW输出功率的线性放大器设计非常困难。因此，迫切需要研究进一步降低基带输出信号峰均功率比的方法，以减轻功率放大器的设计难度。工作在60GHz的IEEE 802.11ad在头部字段包括扰码初始化字段，但IEEE 802.11ad无线通信系统仅实现波束成形技术，不包括MIMO多空间流传输技术，不包括单用户MIMO或多用户MIMO。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种能够有效降低MIMO无线通信系统中基带信号峰均功率比的MIMO无线通信系统中的帧加扰及解扰方法。

技术方案：本发明提供了一种MIMO无线通信系统中的帧加扰和解扰方法，包括以下步骤：生成包括训练序列、信令字段和数据部分的帧，将所述信令字段和数据部分分别输入到扰码器中进行加扰，其中，信令字段中包括扰码器的初始化状态子字段；发射机将帧发送给接收机，接收机根据接收到信令字段中的初始化状态子字段对信令字段和数据部分进行解扰,

所述MIMO无线通信系统为单用户MIMO通信系统时，信令字段为信令字段A；所述MIMO无线通信系统为多用户MIMO通信系统时，信令字段为信令字段A和信令字段B。

其中，针对单用户MIMO的无线通信系统中，对所述信令字段和数据部分进行加扰的方法为：

步骤101：信令字段A的第8位输入扰码器，扰码器随机产生初始化状态，所述随机产生初始化状态的值写入信令字段A中的扰码器初始化子字段；

步骤102：信令字段A加扰结束后，扰码器暂停工作，并保存当前状态，发送加扰后的信令字段A；

步骤103：插入毫米波长训练序列发送，所述毫米波长训练序列不加扰；

步骤104：发送完毫米波长训练序列后，根据之前保存的扰码器状态继续对数据部分进行加扰，并发送所生成的加扰数据。

进一步，针对多用户MIMO的无线通信系统中，对所述信令字段和数据部分进行加扰的方法为：

步骤201：信令字段A的第8位输入扰码器，扰码器随机产生初始化状态，所述随机产生初始化状态的值写入信令字段A中的扰码器初始化子字段；

步骤202：信令字段A加扰结束后，扰码器停止工作，不保存当前状态，发送加扰后的信令字段A；

步骤203：插入毫米波长训练序列发送，所述毫米波长训练序列不加扰；

步骤204：发送毫米波长训练序列后，所述信令字段B的第8位输入扰码器，扰码器初始化状态随机产生，随机产生的扰码器初始化状态值写入信令字段B的扰码器初始化子字段；