CN106656427A - 基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法 - Google Patents

Abstract

基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，涉及无线通信领域。本发明是为了解决传统的空时编码方法在信道变化剧烈时，误码性能严重下降的问题。本发明的传输方法：在发射端将调制后的信号进行分块，把每一块中的信号变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列，分别映射到两个天线上进行传输。接收端采用接收天线接收发射的信号，并利用不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息。将接收到的数据块中，对称的元素取出，利用其对称性和估计出的信道状态信息恢复出发送信号。本发明适用于无线通信过程中。

Description

基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域。

背景技术

随着科技的进步，移动通信的信道环境变得越来越复杂，在许多新的通信场景下，由于较大的多径和多普勒效应的存在，使得信道变换较快。而以Alamouti编码为代表的传统的空时编码方式，要求在相邻两个码元内信道状态保持不变。如果，在相邻两个码元之内信道状态发生变化，其编码后的信号将不再正交，无法正确恢复出原始信号。而当信道变化较快时，在相邻两个码元内，信道状态也可能发生较大变化，因而，此时传统的空时编码方式的误码性能将严重下降。

发明内容

本发明是为了解决传统的空时编码方法在信道变化剧烈时，误码性能严重下降的问题，从而提供一种基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法。

基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，它包括以下步骤：

信号发射方法：

步骤一、将待发送信号进行调制，并分成长度为N的数据块，N为正偶数；

步骤二、将步骤一所述的长度为N的数据块变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列；

步骤三、将步骤二变换后的两个信号序列映射到两根发射天线上；

步骤四、将步骤三中映射到两根天线上的信号分别插入两组不同的导频序列，并送入信道进行传输；

信号接收方法：

步骤五、采用接收天线接收步骤四发射的信号，并分别利用两组不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息；该两组不同的导频序列分别与步骤四中的两组不同的导频序列相对应；

步骤六、根据步骤五中获得的不同子信道的信道状态信息，计算信号恢复矩阵；

步骤七、从接收到的数据块中，取出对称位置的元素，并利用步骤六中获得的信号恢复矩阵，并采用最小均方误差方法恢复出对称位置处的原始信号；

步骤八、对步骤七中每次恢复出的对称位置处的原始信号进行判决，然后将所有判决后的信号按顺序排列，从而获得原始信号。

本发明通过构造奇偶对称序列，使得不同位置之间的信号利用对称性进行补偿，且该方法不需要信道状态信息在相邻两符号内保持不变，因而，在信道变化剧烈的情况下，可以获得比传统的空时编码方式更加优良的误码性能。

附图说明

图1是基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法的原理示意图；

图2是基于奇偶对称序列的双天线系统接收机的结构示意图；

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，它包括以下步骤：

信号发射方法：

步骤一、将待发送信号进行调制，并分成长度为N的数据块，N为正偶数；

步骤二、将步骤一所述的长度为N的数据块变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列；

步骤三、将步骤二变换后的两个信号序列映射到两根发射天线上；

步骤四、将步骤三中映射到两根天线上的信号分别插入两组不同的导频序列，并送入信道进行传输；

信号接收方法：

步骤五、采用接收天线接收步骤四发射的信号，并分别利用两组不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息；该两组不同的导频序列分别与步骤四中的两组不同的导频序列相对应；

步骤六、根据步骤五中获得的不同子信道的信道状态信息，计算信号恢复矩阵；

步骤七、从接收到的数据块中，取出对称位置的元素，并利用步骤六中获得的信号恢复矩阵，并采用最小均方误差方法恢复出对称位置处的原始信号；

步骤八、对步骤七中每次恢复出的对称位置处的原始信号进行判决，然后将所有判决后的信号按顺序排列，从而获得原始信号。

步骤二中，将步骤一所述的长度为N的数据块变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列，具体为：

设长度为N的数据块为：X＝[x(0),x(1),…,x(N-1)]，则由该数据块变换得到的奇对称序列和偶对称序列分别表示为：

步骤五中，采用接收天线接收步骤四发射的信号，并分别利用两组不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息，具体为：

经过信道估计后，得到两条子信道的信道增益矩阵：

H₁＝[h₁(1) h₁(2) … h₁(n)]

H₂＝[h₂(1) h₂(2) … h₂(n)]

式中，h₁(n)和h₂(n)分别为子信道1和子信道2在第n时刻的信道增益系数，n∈[1,N]。

步骤六中，根据步骤五中获得的不同子信道的信道状态信息计算信号恢复矩阵，具体为：

将每一对对称位置处的信道增益系数取出，按照如下方式写成个信号恢复矩阵：

其中：

步骤七中，采用最小均方误差方法恢复出对称位置处的原始信号，具体为：根据下式：

获得；

式中：Y为接收到的信号；G为信号恢复矩阵；σ²为噪声功率；I为单位阵。

Claims (5)

1.基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，其特征是：它包括以下步骤：

信号发射方法：

步骤一、将待发送信号进行调制，并分成长度为N的数据块，N为正偶数；

步骤二、将步骤一所述的长度为N的数据块变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列；

步骤三、将步骤二变换后的两个信号序列映射到两根发射天线上；

步骤四、将步骤三中映射到两根天线上的信号分别插入两组不同的导频序列，并送入信道进行传输；

信号接收方法：

步骤五、采用接收天线接收步骤四发射的信号，并分别利用两组不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息；该两组不同的导频序列分别与步骤四中的两组不同的导频序列相对应；

步骤六、根据步骤五中获得的不同子信道的信道状态信息，计算信号恢复矩阵；

步骤七、从接收到的数据块中，取出对称位置的元素，并利用步骤六中获得的信号恢复矩阵，并采用最小均方误差方法恢复出对称位置处的原始信号；

步骤八、对步骤七中每次恢复出的对称位置处的原始信号进行判决，然后将所有判决后的信号按顺序排列，从而获得原始信号。

2.根据权利要求1所述的基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，其特征在于步骤二中，将步骤一所述的长度为N的数据块变换成一个奇对称序列和一个偶对称序列，具体为：

设长度为N的数据块为：X＝[x(0),x(1),…,x(N-1)]，则由该数据块变换得到的奇对称序列和偶对称序列分别表示为：

3.根据权利要求1所述的基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，其特征在于步骤五中，采用接收天线接收步骤四发射的信号，并分别利用两组不同的导频序列分别估计出不同子信道的信道状态信息，具体为：

经过信道估计后，得到两条子信道的信道增益矩阵：

H₁＝[h₁(1) h₁(2) … h₁(n)]

H₂＝[h₂(1) h₂(2) … h₂(n)]

式中，h₁(n)和h₂(n)分别为子信道1和子信道2在第n时刻的信道增益系数，n∈[1,N]。

4.根据权利要求1所述的基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，其特征在于步骤六中，根据步骤五中获得的不同子信道的信道状态信息计算信号恢复矩阵，具体为：

将每一对对称位置处的信道增益系数取出，按照如下方式写成个信号恢复矩阵：

$G\left(m\right)=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cc}{h}_1\left(m\right)+h_2\left(m\right)& h_1\left(m\right)-h_2\left(m\right)\\ h_1(N-1-m)-h_2(N-1-m)& h_1(N-1-m)+h_2(N-1-m)\end{array}\right]$

其中：

5.根据权利要求1所述的基于奇偶对称序列的双天线信号传输方法，其特征在于步骤七中，采用最小均方误差方法恢复出对称位置处的原始信号，具体为：根据下式：

$\left[\begin{array}{c}\widetilde{X\left(m\right)}\\ \widetilde{X(N-m-1)}\end{array}\right]={\left({\left(m\right)}^{H}G\right(m)+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}G{\left(m\right)}^H\left[\begin{array}{c}Y\left(m\right)\\ Y(N-m-1)\end{array}\right]$

获得；

式中：Y为接收到的信号；G为信号恢复矩阵；σ²为噪声功率；I为单位阵。