CN102355332A - 一种多天线信号发射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能提高传输速率的空时编码方法，具体涉及一种多天线信号发射方法。对两天线收发的无线通信系统，发送端把输入符号流的每3个符号分为1组，对该组内符号模二加运算后，在两个时间周期内分别从两幅天线端发送信号。采用本发明提出的空时编码方法，在2个时间周期内共发送了3个符号，其传输速率为1.5，而一般的空时分组编码技术的速率为1，与之相比，本发明提出的空时编码方法可提高50％的传输速率，并可获得空时编码的分集增益。

Description

一种多天线信号发射方法

技术领域

本发明属于无线信息传输领域，特别是采用多天线技术的无线局域网、宽带无线接入、移动通信、地面数字电视广播等系统和标准。

背景技术

随着无线网络、多媒体技术和Internet的逐渐融合，人们对无线通信业务的类型和质量的要求越来越高。为满足无线多媒体和高速率数据传输的要求，需要开发新一代无线通信系统，如3G LTE、LTE-Advanced等。

多天线技术(MIMO)是提高用户吞吐量、扇区频谱效率的关键技术。目前的3G LTE和LTE-Advanced系统均把MIMO天线技术作为标准配置。空时编码是MIMO技术的一种，其利用不同天线的信道空间特性不同的特点，在不同天线和不同时间发生编码后的正交信号，以获得空间分集增益。一种较易简单实现的空时编码是Alamouti提出的空时分组码[1]，它基于不同天线间符号正交设计，可以实现发射天线数确定的完全发射分集，并通过最大似然译码获得最大分集增益。

采用空时分组编码的多天线系统如图1，在发送端，输入符号采用如下的编码规则把信号映射到两幅天线端，

$x=\left[\begin{array}{cc}{s}_1& -s_2^{*}\\ s_2& s_1^{*}\end{array}\right]\↓\begin{array}{c}\mathrm{Ant}1\\ \mathrm{Ant}2\end{array}$

即在第1个时刻，从2幅天线端发射信号分别为 $\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right],$ 而在第2个时刻，从2幅天线端发射信号分别为 $\left[\begin{array}{c}-s_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right],$ 其中()^*表示符号共轭运算。可以看到，在2个时刻内，被发送的符号为2个，即s₁、s₂，系统传输速率为1，等同于单天线传输情况下。

故Alamouti空时分组码通过正交设计能获得分集增益，提高系统的误比特率性能，但未能获得复用增益，即没有提高传输速率。针对空时分组编码存在的传输效率低的问题，本发明提出一种新的编码方式，能提高50％的传输速率。

[1]S.Alamouti，“A simple transmit diversity technique for wirelesscommunications，”IEEE JSAC，October 1998.

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高传输速率的空时编码方法。

本发明的思想是：对2天线无线系统，对输入的3个符号进行空时编码处理，由此可提高传输速率。

具体地，本发明所提出方法的实施步骤如下，如图2所示。

第一步：发送端把输入符号流每3个符号分为1组，每3个符号设为s₁、s₂、s₃；

第二步：对该组符号进行模二加运算，即

得到待发送符号 $x=\left[\begin{array}{cc}{s}_1& c_1\\ s_2& c_2\end{array}\right];$

第三步：在第1时刻，分别从天线端发送信号 $\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right];$

第四步：在第2时刻，分别从天线端发送信号 $\left[\begin{array}{c}{c}_1\\ c_2\end{array}\right];$

第五步：重复第三步和第四步直至输入符号流发送完毕，在发送的同时在接收端接收信号，并且对来自天线端的接收信号进行检测后恢复发送信号。

第二步中的模二加运算类似于原空时分组码中对发射符号的共轭操作，仅是对待发射符号进行简单的预处理，该运算完成后再从不同天线端发送，故其运算处理的时延不会影响到系统传输速率。

采用本发明提出的空时编码方法，在2个时间周期内共发送了3个符号，故传输速率为1.5，而一般的空时分组编码技术的速率为1。与之相比，本发明提出的空时编码方法可提高50％的传输速率，并可获得空时编码的分集增益。

附图说明

图1多天线传输系统

图2信号收发实施步骤

具体实施方式

下面以两天线收发的MIMO无线系统为例说明，设输入信号向量为x＝[s₁，s₂，L]，信道传输矩阵为 $H=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right].$

首先发把输入符号流x中的每3个符号分为1组，设为s₁、s₂、s₂。

然后，对该组符号进行模二加运算，即

由此得到经过空时编码后的待发送符号 $x=\left[\begin{array}{cc}{s}_1& c_1\\ s_2& c_2\end{array}\right].$

在发送天线端的第1时刻，分别从2幅天线端发送信号 $\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right].$

在发送天线端的第2时刻，分别从2幅天线端发送信号 $\left[\begin{array}{c}{c}_1\\ c_2\end{array}\right].$

由此在接收端，得到接收信号

y＝Hx

即在第1时刻的接收信号为： $\left[\begin{array}{c}{y}_{11}\\ y_{21}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]$

第2时刻的接收信号为： $\left[\begin{array}{c}{y}_{12}\\ y_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{c}_1\\ c_2\end{array}\right]$

然后从第1时刻的接收信号y₁₁，y₂₁中恢复出发送信号s₁，s₂，从第2时刻的接收信号y₁₂，y₂₂中恢复出发送信号c₁，c₂，最后对s₂，c₁进行模二加运算，即

恢复出发送信号s₂。

可以看到，与原有方法相比，采用本发明提出方法的优点在于可提高50％的传输速率，并可获得空时编码的分集增益。

Claims (1)

1.一种多天线信号发射方法，其特征在于步骤如下，

第一步：发送端把输入符号流的每3个符号分为1组，每3个符号分别设为s₁、s₂、s₃；

第二步：对该组符号中的s₂、s₃进行模二加运算得到符号c₁，对该组符号中的s₁、s₃进行模二加运算得到符号c₂；

第三步：在第1时刻，分别从天线端发送信号s₁、s₂；

第四步：在第2时刻，分别从天线端发送信号c₁、c₂；

第五步：重复第三步和第四步直至输入符号流发送完毕，在发送的同时在接收端接收信号，并且对来自天线端的接收信号进行检测后恢复发送信号。

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