[发明专利]一种空时分组码MC－CDMA系统上行链路发射与接收方法

摘要

一种空时分组码MC－CDMA系统上行链路发射与接收方法包括以下步骤：发射步骤，每个用户的数据流经过2×2的正交空时分组编码，数据流被分成两路；每一路的数据流经过复制，形成P路并行数据流；对并行数据流进行频域扩频，发射的符号周期为切普周期的整数倍；进行快速付里叶逆变换；相加后发射；接收步骤，对每一天线接收到的信号进行快速付里叶变换；对每一用户每一子载波每一径的信号进行解扩与匹配滤波处理；然后进行空时解码；之后进行多径信号的时域合并；对多径合并后的信号进行频域合并；再进行空域合并，得到用户信号的最终判决变量；进行BPSK解调，恢复出用户的数据信号。与原STBC－MC－CDMA方案相比，该方法显著提高了系统的性能。

主权项

1.一种空时分组码MC-CDMA系统上行链路发射与接收方法，其特征在于任一用户k的发射与接收过程，包括以下步骤：A.发射步骤(1)任一用户k的信源(10)产生的二进制信号，经过BPSK调制(11)，产生数据流的两个连续信息比特bk(2n)和bk(2n+1)经2×2的正交空时分组编码(12)进行空时分组编码，空时分组编码的映射矩阵为：$\left(\begin{array}{cc}{a}_{k,1}^{(2n+1)}& a_{k,1}^{\left(2n\right)}\\ a_{k,2}^{(2n+1)}& a_{k,2}^{\left(2n\right)}\end{array}\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}-b_k^{(2n+1)}& b_k^{\left(2n\right)}\\ b_k^{\left(2n\right)}& b_k^{(2n+1)}\end{array}\right)$ 其中，ak，i(2n)和ak，i(2n+1)，i＝1，2，分别表示第k个用户对应在第i个发射天线上两路数据流的第2n和2n+1个符号，将被分配在两个发射天线上分别发射；(2)用户k任一路的数据流ak，i(t)经过1:P的复制(13)，形成P路相同的并行数据流；(3)复制后的P路并行数据流经过长度为P的扩频码的频域扩频(14)，频域扩频的切普周期取用户调制信号周期的整数倍分之一，即发射的符号周期为切普周期的整数倍，不同的用户采用不同的扩频码，得到用户k任一路p扩频后的信号为： ak，i(t)ck，p(t)其中，ck，p(t)表示用户k一路p对应的切普波形；(4)频域扩频后的P路并行信号经过快速付里叶逆变换(15)，将各路信号调制到相应的子载波上，得到用户k调制后任一子载波p上的信号为：$\sqrt{2S}{a}_{k,i}\left(t\right)c_{k,p}\left(t\right)\exp \left(j2\pi f_{p}t\right)$ 其中，S为用户发射功率，fp为第p个子载波的载波频率；(5)调制后P路子载波的信号经过相加(16)后在对应的天线上发射，用户k在第i个发射天线上发射的信号表示为：$s_{k,i}\left(t\right)=\sqrt{2S}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}{a}_{k,i}\left(t\right)c_{k,p}\left(t\right)\exp \left(j2\pi f_{p}t\right)$ B.接收步骤(1)每个天线接收到的信号包括各用户、各发射天线的信号以及噪声的叠加，每一天线接收到的信号经过与发射端快速付里叶逆变换相对应的快速付里叶变换(21)，恢复出各子载波上的信号，所恢复出的任一子载波p上的信号为： rj(t)exp(-j2πfpt)其中，rj(t)为接收端第j个天线上的接收信号；(2)各子载波经历了频率选择性多径衰落信道后，每一子载波又都包含L径信号，每一用户每一子载波的每一径信号都经过与发射端对应的解扩与匹配滤波处理(22)，得到每一用户每一子载波每一径解扩后的信号，用户k任一子载波p任一径l上的解扩与匹配滤波处理后第n比特的信号为：$y_{k,j,p,l}^{\left(n\right)}=\frac{1}{T_b}{\int }_{n{T}_b+t_{k,l}}^{(n+1)T_b+t_{k,l}}{r}_j\left(t\right)\exp (-j2\pi f_{p}t)c_{k,p}(t-t_{k,l})\mathrm{dt}$ 其中，tk，l是用户k任一径l的时延；(3)对得到的每一用户每一子载波每一径解扩后的信号都进行与发射端对应的空时解码(23)，空时解码包括一个延时单元、一个共轭运算单元和一个空时解码合并单元，其输出分别送入每一用户多径信号时域合并单元，用户k任一子载波p任一径l上信号空时解码两个连续比特2n和2n+1的输出信号分别为：$\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$ 其中，γk，j，p，l，1(2n)，γk，j，p，l，2(2n)和γk，j，p，l，1(2n+1)，γk，j，p，l，2(2n+1)，分别表示第j个天线接收的用户k第p个子载波第l径信号空时解码延时单元和共轭运算单元在两个连续符号2n和2n+1周期输出的合并系数；(4)对每一用户每一子载波每一径空时解码输出信号进行多径信号的时域合并(24)，得到时域合并后每一用户每一子载波的信号，用户k任一子载波p多径信号时域合并后两个连续比特2n和2n+1的输出信号分别为：$\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$ (5)对同一用户每一子载波多径时域合并后的信号再进行频域合并(25)，得到在每一个接收天线上每一用户解调后的信号，在接收天线j上用户k解调后两个连续比特2n和2n+1的输出信号分别为：$\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$ (6)对同一用户在每一个接收天线上解调后的信号再进行空域合并(26)，得到用户信号的最终判决变量，用户k两个连续比特2n和2n+l的最终判决变量分别为：$Y_k^{\left(2n\right)}=\mathrm{Re}\left\{\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}\right\}$ $Y_k^{(2n+1)}=\mathrm{Re}\left\{\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\gamma }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\gamma }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}\right\}$ (7)对用户信号的最终判决变量进行BPSK解调(27)，恢复出用户的数据信号，即得到用户的信宿(28)。