CN101296012A - 空频编码级联循环延迟分集的导频插入及分集发射的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空频编码级联循环延迟分集的导频插入的方法，应用于多输入多输出正交频分复用系统，在频域对待发送数据流进行空频编码SFBC编码后，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频。本发明还公开了一种空频编码级联循环延迟分集的分集发射的方法，包括：在频域对待发送数据流进行SFBC编码，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频；对插入导频的数据流进行反傅立叶变换变到时域，经循环延迟分集CDD编码后将数据分别送到发射天线上。本发明克服了现有MIMO－OFDM系统的发射分集方法中因不合理地插入导频而妨碍SFBC+CDD分集方式传输性能，从而提高整个通讯系统的可靠性。

Description

空频编码级联循环延迟分集的导频插入及分集发射的方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种正交频分复用(OFDM)系统的空频编码(SFBC)级联循环延迟分集(CDD)方式导频插入及分集发射的方法。

背景技术

下一代的无线通信系统将提供更好的话音质量，更快的数据传输率。但是，时变的多径传输环境、有限的带宽资源以及用户对服务的需求使上述要求实现起来非常困难，解决这些问题的一个有效方法是采用分集技术。SFBC+CDD因其综合了空频编码和循环延迟分集的特点且对发射端天线个数无要求而被第三代移动通信系统标准化组织(3rd Generation PartnershipProject，3GPP)考虑作为其长期演进计划(Long Time Evolvement，LTE)中四发射天线系统下行链路控制信道发射分集的候选方案之一。

在四发射天线MIMO-OFDM系统中，SFBC+CDD发射分集方式由频域的SFBC编码和时域的CDD编码两部分组成。首先是在频域对待发送数据流进行Alamouti方案的SFBC编码变为两路，对经编码后产生的两路数据流分别进行反傅立叶(IFFT)变换变到时域，然后对时域的两路数据分别进行相同的CDD编码，把两路数据扩充为四路分别送到四根发射天线上去发送。

从上面的分析可以看出，SFBC+CDD分集方式的特点是在进行CDD处理之前一直都只有两路数据流。而目前OFDM系统中导频是在频域插入的，并且根据天线的个数来确定导频的路数。这就引发了一个问题：如何把为四发射天线MIMO-OFDM系统设计的导频插入到SFBC+CDD分集方式中经SFBC编码后的两路数据流中？

目前采用SFBC+CDD分集方式的四天线MIMO-OFDM系统为了解决导频问题采用的处理方式是：在频域把经SFBC编码后的两路数据先复制扩充为四路数据，然后再把四路导频分别插入到这四路数据中。在时域对2，4路数据进行CDD编码，取循环延迟后的数据和1，3路数据一起送到四根发射天线上去发送。而这样做的直接后果就是导致了CDD特性的扭曲：第二根发射天线信号不再是的一根发射天线信号的循环延迟，第四根发射天线信号不再是的三根发射天线信号的循环延迟。这就会使CDD的性能得不到充分的发挥，从而影响了整个无线通信系统的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是提供一种空频编码级联循环延迟分集的导频插入及分集发射的方法，克服了现有MIMO-OFDM系统的发射分集方法中因不合理地插入导频而妨碍SFBC+CDD分集方式传输性能，从而提高整个通讯系统的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种空频编码级联循环延迟分集的导频插入的方法，应用于多输入多输出正交频分复用系统，在频域对待发送数据流进行空频编码SFBC编码后，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频。

进一步地，所述在频域对待发送数据流进行SFBC编码后，将数据变为两路数据流；在第一路数据流中每M个数据的位置，依次插入第一路数据流的导频；在第二路数据流中每M个数据的位置，依次插入第二路数据流的导频；其中，M为奇数；第一路数据流的导频位于数据的奇数位置，第二路数据流的导频位于数据的偶数位置；或者，第一路数据流的导频位于数据的偶数位置，第二路数据流的导频位于数据的奇数位置。

进一步地，在所述第一路数据流中，对应于第二路数据导频的位置置0；在所述第二路数据流中，对应于第一路数据导频的位置置0。

进一步地，根据整个系统对导频开销的要求设置所述M的值。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种空频编码级联循环延迟分集的分集发射的方法，应用于多输入多输出正交频分复用系统，包括如下步骤：

(1)在频域对待发送数据流进行SFBC编码，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频；

(2)对插入导频的数据流进行反傅立叶变换变到时域，经循环延迟分集CDD编码后将数据分别送到发射天线上。

进一步地，所述步骤(1)中，在频域对待发送数据流进行SFBC编码后，将数据变为两路数据流；在第一路数据流中每M个数据的位置，依次插入第一路数据流的导频；在第二路数据流中每M个数据的位置，依次插入第二路数据流的导频；其中，M为奇数；第一路数据流的导频位于数据的奇数位置，第二路数据流的导频位于数据的偶数位置；或者，第一路数据流的导频位于数据的偶数位置，第二路数据流的导频位于数据的奇数位置。

进一步地，在所述第一路数据流中，对应于第二路数据导频的位置置0；在所述第二路数据流中，对应于第一路数据导频的位置置0。

进一步地，根据整个系统对导频开销的要求设置所述M的值。

进一步地，所述步骤(2)中，反傅立叶变换变到时域后，对时域的两路数据流进行分别进行循环延迟，保留原有的两路数据流，再把这四路数据流分别送到四根发射天线上发送出去。

进一步地，所述步骤(2)中，CDD编码使用的延迟量δ等于N/2，其中N为反傅立叶变换的点数。

本发明克服了现有MIMO-OFDM系统中无法把为四发射天线设计的四路导频合理插入到采用SFBC+CDD分集方式的发射结构中去的问题。本发明严格保存了CDD的特性：第二根天线发射信号为第一根天线发射信号的循环延迟，第四根天线发射信号为第三根天线发射信号的循环延迟。并且在频域只需要对两路数据进行处理，整个发射结构更加简单合理。

附图说明

图1是本发明实施例的四天线的发射结构图；

图2是本发明实施例的导频图样。

具体实施方式

考虑SFBC和CDD特性，根据时频域的对应关系，时域的时延等效于频域的相移，把在时域对信号的循环延迟处理等效到频域的相移处理上来考虑，可得：

$\mathrm{\ψ}\left(\mathrm{k\δ}\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{k\δ}}$

其中δ为CDD选择的延迟量，N为反傅立叶(IFFT)变换的点数，k为数据的编号。

可以把CDD对信号的处理结果等效到它对信道的影响上来。CDD增加了信道的频率选择性，这是由于CDD对相邻子载波的信道乘上不同的相移因子从而使不同子载波上信道响应发生了不同的变化。

但是当δ＝N/2时，恰好有

$\mathrm{\ψ}\left(\mathrm{k\δ}\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{k\δ}}=e^{-\mathrm{jk\π}}=\left\{\begin{array}{c}1\\ -1\end{array}\right.$ (k为偶数时取1，k为奇数时取-1)

此时第二(四)根天线发送的数据是第一(三)根天线发送数据按照正负循环变换得到的。

导频设计时往往遵循不同数据流上的导频正交的原则，本发明亦遵循此原则。本发明中，依据频域数据流的数目而不是依据发射天线的数目来插入导频。针对4发射天线MIMO-OFDM系统SFBC+CDD分集方式，在频域需要被插入导频的有两路数据流，每一路数据流相应的导频分别写入该数据流的奇偶位置，每个数据流上相邻两个位置的导频间隔均为相同数目的偶数个数据。

可以根据整个系统对导频开销的要求来选择相邻两个位置的导频间隔，(但这个两个导频中间必须间隔偶数个数据)，间隔越小，整个导频的开销就越大，但是系统的性能就越好。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

如图1所示，从该图中可以很清楚地看到导频插入的位置：是在对待发送数据流进行SFBC编码变为两路数据流后，插入导频。从图中也可以很清楚的看到SFBC+CDD发射分集的特点：在进行CDD处理之前一直都只有两路数据流。

在本实施例中，系统分集发射的方法包括如下步骤：

步骤一，在频域对待发送数据流进行SFBC编码变为两路数据流；

步骤二，对这两路数据流分别插入导频，所述导频的插入方法为：

在第一路数据流中，在第一路数据流中每M(M为奇数)个数据的位置，依次插入第一路数据流的导频；在第二路数据流中每M个数据的位置，依次插入第二路数据流的导频；其中，第一路数据流的导频和第二路数据流的导频分别位于数据的奇数和偶数位置(或偶数和奇数位置)。在第一路数据流中，对应于第二路数据导频的位置可以置0，在第二路数据流中，对应于第一路数据导频的位置可以置0。

步骤三，进行反傅立叶(IFFT)变换变到时域；

步骤四，对时域的两路数据流进行分别进行循环延迟，保留原有的两路数据流，再把这四路数据流分别送到四根发射天线上发送出去。

从图1可以很清楚的看到本发明能严格保存CDD的特点，且处理简单：在频域只需要进行两个IFFT变换，大大减小了硬件设备的复杂度。

图2是选取每路数据流上每5个数据依次插入导频的图样，图中，D表示数据，T1表示第一路数据流上的导频，T2表示第二路数据流上的导频。可以综合考虑系统对导频开销和性能的要求来选取不同的间隔，但要证相邻两个位置的导频间隔的数据个数为偶数。

假设用H_i，j表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道响应，则在该导频图样下考虑CDD影响后等效的信道响应为：

H^k _i，(1，2)＝H^k _i，1±H^k _i，2

H^k _i，(3，4)＝H^k _i，3±H^k _i，4

当k为奇数时取负号，当k为偶数时取正号。

H^k _i，(1，2)表示第1，2天线合并在一起到第i根接收天线的等效信道响应；H^k _i，(3，4)表示第3，4天线合并在一起到第i根接收天线的等效信道响应；

这就使相邻两个奇(偶)位置信道的变化一致，从而减小了信道估计的复杂度。

尽管本发明结合特定实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的精神或范围的情况下进行修改和变化，如对使用的天线的数目进行修改，而不是使用传统的四根天线的方式，等等。这样的修改和变化被视作在本发明的范围和附加的权利要求书范围之内。

Claims (10)

1.一种空频编码级联循环延迟分集的导频插入的方法，应用于多输入多输出正交频分复用系统，其特征在于，在频域对待发送数据流进行空频编码SFBC编码后，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在频域对待发送数据流进行SFBC编码后，将数据变为两路数据流；在第一路数据流中每M个数据的位置，依次插入第一路数据流的导频；在第二路数据流中每M个数据的位置，依次插入第二路数据流的导频；其中，M为奇数；第一路数据流的导频位于数据的奇数位置，第二路数据流的导频位于数据的偶数位置；或者，第一路数据流的导频位于数据的偶数位置，第二路数据流的导频位于数据的奇数位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一路数据流中，对应于第二路数据导频的位置置0；在所述第二路数据流中，对应于第一路数据导频的位置置0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据整个系统对导频开销的要求设置所述M的值。

5.一种空频编码级联循环延迟分集的分集发射的方法，应用于多输入多输出正交频分复用系统，包括如下步骤：

(1)在频域对待发送数据流进行SFBC编码，根据编码后的频域数据流的数目，在每路数据流中分别插入导频；

(2)对插入导频的数据流进行反傅立叶变换变到时域，经循环延迟分集CDD编码后将数据分别送到发射天线上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述步骤(1)中，在频域对待发送数据流进行SFBC编码后，将数据变为两路数据流；在第一路数据流中每M个数据的位置，依次插入第一路数据流的导频；在第二路数据流中每M个数据的位置，依次插入第二路数据流的导频；其中，M为奇数；第一路数据流的导频位于数据的奇数位置，第二路数据流的导频位于数据的偶数位置；或者，第一路数据流的导频位于数据的偶数位置，第二路数据流的导频位于数据的奇数位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一路数据流中，对应于第二路数据导频的位置置0；在所述第二路数据流中，对应于第一路数据导频的位置置0。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据整个系统对导频开销的要求设置所述M的值。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反傅立叶变换变到时域后，对时域的两路数据流进行分别进行循环延迟，保留原有的两路数据流，再把这四路数据流分别送到四根发射天线上发送出去。

10.根据权利要求5～9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，CDD编码使用的延迟量δ等于N/2，其中N为反傅立叶变换的点数。

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