一种空时分组码MT－CDMA系统上行链路发射与接收方法

摘要

一种空时分组码MT－CDMA系统上行链路发射与接收方法包括以下步骤：发射步骤，对每个用户的数据流进行串并变换；数据块流经过2×2的正交空时分组编码；对每一路数据块流的子数据流进行时域扩频；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再进行空域合并，得到用户在每一子载波信号的最终判决变量；对最终判决变量进行BPSK解调，恢复出用户在各子载波上的数据信号；再进行并串转换恢复出用户的数据流。该方法显著提高了MT－CDMA系统性能。

主权项

1.一种空时分组码MT-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)，产生的数据流经过1：P的串并变换(12)，形成P路并行数据流，组成长度为P的并行数据块，第n个数据块表示为 $b_k^{\left(n\right)}={[b_{k,1}^{\left(n\right)}·····b_{k,p}^{\left(n\right)}]}^T,$其中，(·)^T表示转置；(2)两个连续的数据块b_k⁽²ⁿ⁾和b_k⁽²ⁿ⁺¹⁾经过2×2的正交空时分组编码(13)，形成下面的2P×2矩阵： $\left(\begin{array}{cc}{a}_{k,1}^{(2n+1)}& a_{k,1}^{\left(2n\right)}\\ a_{k,2}^{(2n+1)}& a_{k,2}^{\left(2n\right)}\end{array}\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}{-b}_k^{(2n+1)}& b_k^{\left(2n\right)}\\ b_k^{\left(2n\right)}& b_k^{(2n+1)}\end{array}\right)$其中， $a_{k,i}^{\left(n\right)}={[a_{k,i,1}^{\left(n\right)}···a_{k,i,P}^{\left(n\right)}]}^T,i=\mathrm{1,2},$表示第k个用户对应在第i个发射天线上的第n个数据块，是发射符号能量的归一化系数；(3)P路并行数据流经过长度为G的扩频码的时域扩频(14)，得到用户k对应在第i个发射天线上任一路p扩频后的信号为：                                 a_k，i，p(t)c_k(t)其中，c_k(t)是第k个用户的扩频码波形；(4)时域扩频后的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对应在第i个发射天线上调制后任一子载波p上的信号为： $\sqrt{2S}{a}_{k,i,p}\left(t\right)c_k\left(t\right)\exp \left(j2\pi f_{p}t\right)$其中，S为用户发射功率，f_p为第p个子载波的频率；(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可表示为： $s_{k,,i}\left(t\right)=\sqrt{2S}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}{a}_{k,i,p}{\left(t\right)c}_k\left(t\right)\exp \left(j2\pi f_{p}t\right)$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：                                r_j(t)exp[-j(2πf_pt)]其中，f_j(t)为接收端第j个天线上的接收信号；(2)每一用户每一子载波每一径的信号都经过与发射端对应的解扩与匹配滤波(22)处理，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第l径信号解扩与匹配滤波处理后第n比特的输出信号为： $y_{k,j,\mathrm{pl}}^{\left(n\right)}={\int }_{n{T}_s+t_{k,l}}^{(n+1)T_s+t_{k,l}}{r}_j\left(t\right)\exp [-j\left(2\pi f_{p}t\right)]c_k(t-t_{k,l})\mathrm{dt}$其中，t_k，l是多径时延；(3)对得到的每一用户每一子载波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，用户k任一子载波p第l径信号空时解码两个连续比特2n和2n+1的输出信号分别为： $\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$其中，α_{k，j，p，l，1}⁽²ⁿ⁾，α_{k，j，p，l，2}⁽²ⁿ⁾和α_{k，j，p，l，1}⁽²ⁿ⁺¹⁾，α_{k，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)，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： $\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$(5)对同一用户同一子载波在每一个接收天线上多径合并后的信号再进行空域合并(25)，得到用户在每一子载波信号的最终判决变量，用户k第p个子载波的第2n和2n+1比特的最终判决变量分别为： $Y_{k,p}^{\left(2n\right)}=\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{\left(2n\right)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{\left(2n\right)}\}$ $Y_{k,p}^{(2n+1)}=\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\mathrm{Re}\{y_{k,j,p,l}^{\left(2n\right)}{\alpha }_{k,j,p,l,1}^{(2n+1)}+{\left(y_{k,j,p,l}^{(2n+1)}\right)}^{*}{\alpha }_{k,j,p,l,2}^{(2n+1)}\}$(6)对各子载波信号的最终判决变量进行BPSK解调(26)，恢复出用户在各子载波上的数据信号；(7)对所恢复出的信号进行并串变换(27)恢复出用户的数据流。