CN108833325A - 一种新的mimo-ofdm系统分组自适应调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新的MIMO‑OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：针对采用空频分组编码的MIMO‑OFDM系统，联合考虑空频编码的码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用合适的不同线性数字调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码并实现独立的数字解调。本发明技术方案利用码字结构使系统能简单地实现自适应调制和解调，并能在满足所要求的误码率的同时，尽可能提供更高的频谱效率。本发明主要用于移动通信系统和其他无线通信网络的下行通信链路，即从基站到用户的通信链路，但也不排除在上行链路中应用。

Description

一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法
技术领域
本发明属信息技术领域，尤其涉及在一个MIMO-OFDM无线通信系统中，当系统发射端采用基于空频分组编码的分集发射技术时，系统根据信道传输质量进行自适应调制技术选择的方案。
背景技术
在现代宽带无线通信中，为了提高系统容量和提高系统的抗信道衰落以及抵抗多址通信之间的相互干扰的能力，MIMO-OFDM传输已成为4G、5G乃至未来无线通信系统中的关键技术。在MIMO-OFDM系统中，基于空频分组编码的空间分集发射方式是基站在下行链路传输中采用的主要发射方式之一。为了在不同的信道条件下使得系统能尽可能取得最大的通信容量，自适应调制和编码技术在现代无线通信中受到了广泛的关注。尽管在4G系统中以及对5G技术的研发中，系统也可以选用不同调制方式如16QAM、64QAM和256QAM等，但尚未见具体的针对每个用户，基于空频编码的码字结构，对天线进行分组调度，且进一步根据不同发射天线组的不同子载波组的信道质量，实现空频编码MIMO-OFDM系统自适应调制的公开报道。
发明内容
本发明所要解决的问题是：针对特定的系统，提供简单实用的自适应调制和解调分配方法，使系统能在不同的信道条件下尽可能取得最大的通信容量。
本发明技术方案提供一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。
而且，对每个发射天线支路上的OFDM调制子载波进行分组，空频分组编码器在1个OFDM符号期间加载到一个天线组的一个子载波组上的信号，基于一种相同的线性数字调制技术；针对一组发射天线的不同的子载波组，支持根据信道质量的不同，在不同的子载波组之间采用不同的线性数字调制技术。
而且，进行OFDM调制的子载波分组数的确定时，每个组的子载波数必须是每个码字所含子载波数的整数倍。
而且，发射天线分组的数目由空频分组码的码字结构决定。
而且，发射天线中，天线分组由各天线到接收机的信道质量所确定。
而且，设所采用空频编码对应的发射天线数为M，若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设系统含有U个用户，且第u个用户使用Pu个子载波组，u＝1,2，…U，满足则针对第u个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组如下，
步骤S1，由空频编码的码字结构，确定天线分组数为N；
步骤S2，针对不同的用户，在每个传输时间间隔，利用参考信号获得从每个发射天线到该用户接收机的每个子载波信道的信道质量估计；
步骤S3，针对第u个用户，通过信道估计，计算对应每个发射天线每个子载波组的AWGN信道等效SNR值，用SNRi,p,u代表第u个用户接收机获得的第i个发射天线第p个子载波组的等效SNR值，i＝1,2，…M，p＝1,…,Pu；
步骤S4，进一步根据S2或者S3的结果，计算第u个用户对应每i个发射天线的信道质量SNRi,u；
步骤S5，针对第u个用户，比较M个发射天的SNRi,u,从大到小进行排序，且从大到小每M/N个SNRi,u对应的天线分为1组。
而且，在每个传输时间间隔，针对每个接收机的每个发射天线组的每个子载波组，根据信道传输质量，选择合适的线性调制技术，包括在保证所要求的误码率前提下，选用频谱效率高的线性数字调制技术。
而且，根据所有可选调制方式的误码率与SNR关系，以及所需保证的误码率，对信道质量的范围用J-1个阈值SNRTj,j＝1,2,…,J-1划分为J个区间，其中J-1为系统允许的自适应调制技术所采用的不同线性调制方式Modj,j＝1,2,…,J-1的总数，对应不同的信道质量，选择信道质量所在的SNR区间对应的调制方式。
而且，该方法用于点对点的通信，或点对多点的通信。
本发明中技术的主要特色是，首先基于码字结构，确定天线的分组数和每组所含的发射天线数。再根据不同天线到接收机的信道传输质量，将信道质量接近的天线分在相同组。信道质量好的天线组对应的调制方式的阶数相对较高。进而对每个天线组的不同子载波组，进一步根据其在不同的传输时间间隔的信道质量进行自适应地调制方式选择，使得系统能在保证系统所要求的误码率的同时，尽可能提供更高的频谱效率。本发明主要用于移动通信系统和其他无线通信网络的下行通信链路，即从基站到用户的通信链路，但也不排除在上行链路中应用。
附图说明
图1是本发明实施例所用的系统发射端结构框图；
图2是本发明实施例所基于的空频分组码码字结构图；
图3是本发明实施例提出方法的流程结构图；
图4是本发明实施例中发射机空频编码码字的加载方式示意图；
图5是本发明实施例中所用的不同调制方式的误码率—SNR曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和本发明实施例，详细描述本发明技术方案。
本发明公开了一种在采用空频分组编码(STBC)的空间分集多输入多输出(MIMO)—正交频分复用(OFDM)系统中对OFDM子载波进行分组使用时，基于空频编码的码字结构和信道质量估计对天线进行分组，进而针对不同天线组的不同子载波组选择适合的调制技术，以实现在保证接收端所需误码率的前提下，尽可能提高系统的频谱效率。在一个MIMO-OFDM无线通信系统中，不同天线到一个接收机的信道质量不仅可能相差较大，而且可能因通信的一端移动随时间发生变化。当OFDM系统中对所有的传输子载波进行分组应用时，不同的子载波组的信道质量也可能相差较大而且随时间变化。在传输信道质量较好的信道采用调制阶数较高的数字调制技术，而在信道质量较差的信道采用调制阶数较低的调制方式可以更有效地提高系统的频谱利用率。
本发明用于发射机采用空频分组编码的空间分集系统。在发射机，二进制数据流经过基带调制(数字调制)映射后，输出的复数符号序列经过SFBC编码后，每路输出再经过OFDM调制加载到一个发射天线口，发射端的系统框图如图1所示。
系统对OFDM子载波采用了分组使用和调度。本发明的自适应调制技术首先联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，使得系统对不同的天线组能根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。
假设发射端有M个发射天线，对应每个发射天线都有K个OFDM子载波。假设系统对子载波进行了P个分组，每个子载波组则含有Q＝K/P个子载波。空频分组编码的每个码字是一个2维的复数矩阵，如果按列加载给不同的天线，对应空频分组编码输出的每个码字，如果按列具有分组结构，发射机首先对发射天线进行分组。例如对输入编码器的复数符号s1、s2、s3和s4码字采用图2所示的4×4的分组编码，则对应码字的4个列，系统总共使用4个发射天线口，图中上标*表示共轭。。从码字结构可以看出，接收机对s1和s2的译码基于接收机收到的来自发射天线口1和发射天线口2的天线发射的信号，对s3和s4的译码基于发射天线口3和发射天线口4的发射天线发射的信号，因此用于发射码字第1列和第2列的天线可以分为1组，用于发射码字第3列和第4列的天线可以分为另外1组。对于一个码字中对应不同天线组的子码字，系统可以很方便地针对不同的天线组实现基于信道质量的调制技术自适应调度和分配。对应每个分组，接收机可以很方便地独立实现数字解调和空频译码。本发明称类似于图2这样的码字结构为具有针对发射天线的分组结构。
在采用空频分组编码的MIMO-OFDM系统中，码字的每行对应一个子载波，因此图2所示的编码也通常被称为空频分组编码。例如，对应图2所示的码字，如果对应每个发射天线有K个子载波，且K＝4T，则连续的T个空频编码码字可以并行加载到每个发射天线的K个子载波上用4个天线进行分集发射。在发射端对子载波进行了分组后，若每个子载波组的子载波数正好是码字行数的整数倍，则在一个相同的天线组的不同子载波组上，可以根据不同子载波组的信道质量，在各子载波组上独立选用合适的数字调制(如MPSK和MQAM)的基带调制映射方式。对同一组的发射天线的每个子载波组，调制方式在一定的传输时间间隔内保持不变，但在不同的传输时间间隔调制方式可以改变，由系统根据信道质量在不同的传输时间间隔自适应选择调制方式，从而使得系统能在保证所需误码率的条件下，尽可能取得高的频谱利用率。
可见，本发明首先考虑到在基于空频编码的MIMO系统中，在所选用的空频编码的码字中，部分码字的结构能满足实现天线的分组调度这一特征。如图2所示的4G中可以选用的码字，接收机根据对应天线组1所接收的码字可以实现对空频编码器输入符号s1和s2的独立译码和基带调制反映射。同样，接收机根据对应天线组2所接收码字就可以实现对s3和s4的译码和基带调制反映射。因此发射该码字的第1列符号和第2列符号的两个天线可以分为1组，发射该码字第3列和第4列的两个天线可以分为另外1组。这样便于系统对不同的分组进行独立的调制方式选择和应用。本发明进而根据每个发射天线到接收机的信道传输质量，将信道质量较高的两个天线分为1组使用，而将信道质量较差的分给另外1组使用，从而能使得对信道质量好的分组能选用频谱效率较高的调制技术。当考虑到系统采用OFDM调制且OFDM子载波采用了分组使用和调度时，对每个天线组的不同OFDM系统子载波组可以进一步实行基于信道质量的独立调制。
基于上述考虑，本发明提出：当系统使用的空频编码码字结构具有针对空间维可分组时，根据码字结构确定发射天线分组数，且针对每个用户，根据不同发射天线到该用户接收机的信道质量，对发射天线进行分组使用，进一步基于每个天线组的每个子载波组的信道质量，更细化地对每个天线组的每个子载波组具体选择合适的调制技术。系统对每个天线组中使用天线的选择以及对每个天线组中不同子载波组调制技术的选用，是在不同的传输时间间隔之间根据信道质量自适应独立实施的，从而使得系统能方便地在实用中实现在保证系统所要求误码率的前提下，在不同的传输时间间隔内，都能尽可能取得最大频谱效。
即，对每个发射天线支路上的OFDM调制子载波进行分组，空频分组编码器在1个OFDM符号期间加载到一个天线组的一个子载波组上的信号，基于一种相同的线性数字调制技术；针对一组发射天线的不同的子载波组，支持根据信道质量的不同，在不同的子载波组之间采用不同的线性数字调制技术。
发射天线分组的数目是由空频分组码的码字结构决定的，但空频分组编码技术以及系统采用何种空频编码技术不属本发明的权利要求范围。
发射天线中，哪几个天线分在同一组是由每个天线到接收机的信道质量所确定的。该信道质量为等效的加性高斯白噪声(AWGN)信道中的信噪比(SNR)。信道质量接近的发射天线应该分为一组，以保证同一组天线的相同的子载波组在采用相同调制方式时，尽可能高的提高传输效率。
用于每个子载波、子载波组以及天线的信道质量的计算方法可以是任何合适的方法，但这些计算方法不在本发明的保护范围内。
自适应调制技术是指在每个传输时间间隔，针对每个接收机(或者说每个用户)的每个发射天线组的每个子载波组，根据其信道传输质量，选择合适的线性调制技术，使得系统能在保证所要求的误码率前提下，尽可能选用频谱效率高的线性数字调制技术。本发明中所指的误码率可以是比特错误率(BER)、符号错误率(SER)或者数据块错误率(BLER)，其中：BLER＝1-(1-BER)L；L为数据块的长度，也就是每个数据块中含的总比特数。
本发明中，一个OFDM符号传输间隔内，针对每个用户，同一发射天线组的同一子载波组所基于的调制技术相同，同一发射天线组的不同子载波组之间的调制技术可以不同。不同发射天线组的同一子载波组的调制技术可以不同。
OFDM调制的子载波分组数的确定可以由系统事先确定，也可以是在采用本技术时，依据系统自行确定。分组数的确定和分组方法不属本发明的保护范围，但本技术要求OFDM子载波分组时，每个组的子载波数，必须是每个码字所含子载波数的整数倍。如采用公式(2)所示的空频编码，码字的行数为4，代表每个码字所占的子载波数，则要求在OFDM子载波分组时，每个组的子载波数是4的整数倍。该要求是为了使得系统接收机能实现正确的空频分组译码。
本发明中所指的自适应调制技术是指根据系统提供的所有可选调制方式的“误码率-SNR”关系(曲线或者其对应的列表方式)，以及系统所需保证的误码率(最高误码率阈值)，对信道质量的范围用N-1个阈值SNRTn,n＝1,2,…,N-1划分为N个区间，其中N-1为系统允许的自适应调制技术所采用的不同线性调制方式Modn,n＝1,2,…,N-1的总数。对应不同的信道质量，系统应该选择信道质量所在的SNR区间对应的调制方式。
Modn,n＝1,2,…,N-1所构成的自适应调制方式组可以是MPSK和/MQAM数字调制方式混合形成的组。或者是单一的MPSK调制方式组或者单一的MQAM调制方式组。无论是混合的调制方式组还是单一的调制方式组，随n值由小变大，Modn,n＝1,2,…,N-1的方式应该满足调制方式的频谱效率由低到高变化。如N＝4时，{8PSK，16QAM，64QAM，256QAM}就是一种混合的调制组，{2PSK，4PSK，8PSK，16PSK}和{4QAM,16QAM,64QAM,256QAM}就是两种不同的单一调制方式组。这三种调制方式组的排列都是随n值从1到4变化时，频谱效率从低到高变化的。
本发明中所基于的信道质量是基于一定的传输时间间隔内，系统所获得信道估计来计算的。传输时间代表了系统进行信道质量重新评估和自适应调制方式切换的时间，其对应了调制方式改变的OFDM符号组的周期。也就是说，在某个传输时间间隔或者说某个OFDM符号组内对传输信道质量进行重新评估，评估值用于选定下一个传输时间间隔内的各个发射天线组的各个子载波组的调制方式。具体实施时，用于本发明的自适应调制方式切换的传输时间间隔(长度)可以由用户预设，或者采用系统预设的默认值。
本发明中，当前传输时间间隔的自适应调制方式的选择是系统发射端根据每个发射天线组的每个子载波组在前一个传输时间间隔的信道质量评估来确定的，或者考虑到信道质量从接收机到发射机反馈所需时间以及发射机进行自适应调度所需时间，由前一个传输时间间隔的前一个传输时间间隔的信道质量评估来确定。
本发明适用于点对点的通信，也适用点对多点的通信。
在含有基站的多址系统中，如蜂窝移动通信系统和其他类似结构的点对多点的无线通信系统，本发明主要适用于下行通信链路，在基站自适应选择调制方式，且假设系统已经给不同用户固定地分配了一个或多个子载波组。在FDD模式下，信道传输质量的评估在每个用户的接收机进行，并及时反馈给基站发射机。在TDD模式下，基站可以在上行链路中针对不同用户估计信道质量，用于在下行链路选择调制方式。但本发明不排除用于上行链路。
本发明中所用的每个子载波组基于信道质量选择对应的调制方式的技术不属于本发明的保护范围。
本发明提出，设所采用空频编码对应的发射天线数为M，若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设系统含有U个用户，且第u个用户使用Pu个子载波组，u＝1,2，…U，满足则针对第u个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组如下，
步骤S1，由空频编码的码字结构，确定天线分组数为N；
步骤S2，针对不同的用户，在每个传输时间间隔，利用参考信号获得从每个发射天线到该用户接收机的每个子载波信道的信道质量估计；
步骤S3，针对第u个用户，通过信道估计，计算对应每个发射天线每个子载波组的AWGN信道等效SNR值，用SNRi,p,u代表第u个用户接收机获得的第i个发射天线第p个子载波组的等效SNR值，i＝1,2，…M，p＝1,…,Pu；
步骤S4，进一步根据S2或者S3的结果，计算第u个用户对应每i个发射天线的信道质量SNRi,u；
在步骤S4中，计算方法可以采用基于S2的简单的平均值计算方法，也可以采用指数有效的SNR方法(EESM)；
步骤S5，针对第u个用户，比较M个发射天的SNRi,u,从大到小进行排序，且从大到小每M/N个SNRi,u对应的天线分为1组。
假设系统采用图2所示的空频编码，对应的发射天线数为M＝4，进一步若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设有U个用户，每个用户使用两个子载波组，即：第u1个子载波组和第u2个子载波组被第u,u＝1,…,U个接收机所使用，则针对第u,u＝1,…,U个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组实施步骤演示如下：
S1:由空频编码的码字结构，确定天线分组数为2。
S2:针对第u,u＝1,…,U个用户，系统通过信道估计，计算其每个子载波组(第u1个和第u2个子载波组)的AWGN信道等效SNR值。
S3:根据S2的结果，系统针对第u,u＝1,…,U个用户的每个发射天线，计算第1个子载波组的信道质量SNRi,u1和第2个子载波组的信道质量SNRi,u2，其中i＝1,2,3,4,为天线索引。
S4:进一步由S2和S3的结果计算每个发射天线到第u,u＝1,…,U个用户的信道质量SNRi,u。
S5:针对第u,u＝1,…,U个用户，比较4个发射天线对应的SNRi,u i＝1,2,3,4,两个具有相对大的SNRi,u的天线分为一组，两个具有相对低的SNRi,u所对应的发射天线分为另外一组。一组给图2中天线组1，另外一组给图2中的天线组2。
本发明针对采用空频分组编码的MIMO-OFDM空间分集发射系统，提出了一种基于码字结构和信道传输质量对天线分组，进而对基于天线分组以及子载波分组对系统实施自适应调制的新技术。本发明首先基于所采用的空频编码的码字结构具有针对天线的可分组性。例如图2所示的码字，接收机可以根据发射该码字时所接收的天线组1的信号对编码器输入的两个复数符号s1和s2进行译码，同样可以根据发射该码字时所接收的天线组2的信号对编码器输入的两个复数符号s3和s4进行译码，因此，可以将码字的前两列分为一组或者说一个子码块，并将码字的后两列分为另一个子码块。系统在天线使用时，可以将用于发射子码块1的天线分为1组，称为天线组1；将发射子码块2的另外两个天线分为1组，称为天线组2。在连续的数个码字传输时间内，系统可以针对不同的天线组，采用不同的调制技术。例如：如果把信道质量好的两个发射天线分给天线组1，则天线组1发射的数据就可能采用比天线组2更高阶的线性调制技术，使系统获得更高的频谱效率。
在对发射天线进行分组使用的基础上，本发明进一步对每个天线组的不同OFDM子载波组进行独立的基于信道质量的调制技术选择。系统在不同的传输时间间隔获得对每个发射天线每个子载波的信道估计，并计算每个天线到接收机的信道质量。系统根据不同发射天线对应的信道质量以及发射机所采用的空频编码的码字结构，将在下一个传输时间间隔或者下下一个传输时间间隔，对发射天线进行分组使用，且根据所获得每个天线组的不同子载波组的信道质量，对不同的子载波组独立选用合适的线性调制技术。选用调制技术的方法是：在当前信道质量下，选用既能保证系统所需误码率，又能取得更高频谱效率的线性调制方式。本发明中，实施自适应调制所基于的信道质量是指系统通过信号估计及信号处理算法所获得的等效的AWGN信道中的SNR。本发明中，系统可选用的调制方式为不同阶的线性调制技术，如MPSK和MQAM。
本发明进一步提出可调整调制方式的具体的实施步骤如下：
S1:由空频编码的码字结构，确定天线分组数N。分组的原理在于码字结构具有针对空间维的子码块结构。例如取码字的列维为空间维，即不同的列对应不同的天线口，按列可以将码字进行分块，分组子块的数据可以进行独立的译码，如图2中，码字的前2列可以分为1组，后2列可以分为1组。前2列符号组成的子块可以用于实现对s1和s2的译码；而后2列可以用于实现对s3和s4的译码。
S2::系统针对不同的用户，在每个传输时间间隔利用参考信号获得从每个发射天线到该用户接收机的每个子载波信道的信道质量估计。
S3:对第u,u＝1,…,U个用户，根据S1获得的结果，计算对应第i,i＝1,2,…,M,个发射天线第p,p＝1,2,…,Pu,个子载波组的SNR估计，用SNRi,p,u表示。SNRi,p,u的计算方法不属于本发明的保护范围。
S4:进一步由S2或者S3的结果，计算第u,u＝1,…,U个用户对应每i个发射天线的信道质量SNRi,u。计算方法可以采用基于S2的简单的平均值计算方法，也可以采用指数有效的SNR方法(EESM)。
S5:针对第u,u＝1,…,U个用户，根据S4的结果比较所有M个发射天线对应的SNRi,ui＝1,…,M，并按每组的天线数，将信噪比接近的天线分为在1组。
S6:对第u,u＝1,…,U个用户，针对每个天线组的不同子载波组，取对应该子载波组最小SNRi,p,u代表该组天线在该子载波组的信道质量，用SNRn,p，,u,n＝1,…,N；p＝1,…,Pu；u＝1,…,U，表示。其中N代表总的天线组数。
S7:系统根据在AWGN信道下所有可选的调制方式的“误码率—SNR”曲线图以及系统所需误码率，提供不同SNR区间应该选用的调制技术。提供的方式可以是列表方式或者是计算方式。例如：若系统有3种可选调制方式，Modi,i＝1,2,3，选择调制方式的SNR阈值应该为3个，分别用SNRTi,i＝1,2,3，在第t个传输时间间隔，当用户u的对应天线组n的子载波组p的信道质量计算为SNRn,p,u(t)时，在第t+1(或者t+2)个传输时间间隔，系统对用户u的对应天线组n的子载波组p的调制方式由下式决定，即：
应该说明的是，S7的内容不需要实时在线计算，是在系统设计时，事先经过仿真和测试，在系统使用时已经确定并能实时由系统提供的。
S8：系统根据S6所计算的SNRn,p,u,n＝1,…,N；p＝1,…,Pu，以及S7所提供的自适应调制技术选择方法，针对每个用户选择不同天线组的不同子载波组在下一个传输时间间隔或者下下一个传输时间间隔所用的调制方式。
在FDD模式下，本发明的第1步至第4步在接收机进行，每个接收机在根据步骤S1至S3获得每个发射天线到接收机的信道质量以及获得每个天线每个子载波组的信道质量后，反馈给发射机。在TDD模式下，上述信道质量的估计和计算可以在下行链路的接收端进行，并反馈给发射端，但也可以基站通过上行链路接收参考信号进行估计和计算。图3演示了本发明的流程。
本发明实施例中，假设：
●基站采用4个发射天线和图1所示的发射机空频编码、OFDM调制的空间分集发射方式；
●对应输入的复数符号s1、s2、s3和s4，空频编码模块的输出码字采用图2所示的4×4的码字结构；
●系统中可用的OFDM子载波数为1200个子载波，分为20个子载波组，每60个相邻的子载波分为1组。系统有10个用户，每个用户占用2个相邻的子载波组；
●假设系统分配了子载波组1和子载波组2给用户1使用。对该用户的每个子载波组，编码器输出的连续的15个码字，共60行，按码字的列分别加载到4个发射天口。图4演示了一个码字的加载方式。
本发明实施例针对用户1进行演示，对其他用户的自适应调制技术的选择方法与用户1相同。
S1：按图4所示码字加载方式，第1个码字的每列的4个符号将被分别加载到4个天线口的前4个连续的子载波上，也就是用户1的第1个子载波组的前4个连续的子载波上。从图4所示的加载方式可以看出，当用户1接收该码字所在的OFDM符号后，可以利用接收天线口1和天线口2发射的前2个子载波上的符号对s1和s2进行空频分组译码。同样，对应天线口3和天线口4发射的子载波组1中第3个和第4个子载波上的符号，接收机在在接收后，可以实施对s3和s4进行空频分组译码，因此用于天线口1和天线口2的发射天线可以分为1组，称为天线组1，而用于天线口3和天线口4的发射天线被划分为天线组2。从而系统根据空频编码器输出的码字结构，确定了天线的分组方式和分组数。图4中，S/P表示OFDM系统内的串/并转换，IFFT表示OFDM系统内的离散傅里叶逆变换。
S2:用户1在当前的传输时间间隔利用发射机发射的参考信号获得了其针对每个发射天线所使用每个子载波信道的信道质量估计，即每个子载波信道的“等效AWGN信道SNR”，共120个信道质量估计值。
S3：针对每个发射天线，用户1可以采用简单平均值计算方法，用其前60个子载波的平均和其后60个子载波的平均分别计算子载波组1的信道质量和子载波组2的信道质量，并分别用SNRi,1,1和SNRi,2,1表示，其中第1个下标i,i＝1,2,…,4,代表不同发射天线，第2个下标代表了不同的子载波组，第3个下标为用户索引。本发明假设计算结果如表1所示。
表1：用户1获得的不同天线不同子载波组信道质量演示
S4：对应每个发射天线，用户1进一步可以利用其所有120个子载波上信道质量通过计算其平均值获得对应每个发射天线到用户的传输质量，分别用SNRi,1表示，其中第1个下标i,i＝1,2,…,4,代表不同发射天线，第2个下标为用户1的指示.
表2：用户1获得的不同天线信道质量演示
天线 天线1 天线2 天线3 天线4
SNRi,1(dB) 25.6 16.1 27.8 9.1
S5：发射机根据用户1反馈的S4的结果，比较4个发射天线的信道质量，由表2可见，天线1和天线3到用户1的信道质量较高，因此天线1和天线3分为1组，其他两个天线分为1组。
S6：发射机进而根据用户1反馈的每个天线每个子载波组的信道质量，如表1所示，获得：
●对天线组1的子载波组1，两个信道质量值分别为28dB和30dB，该组最小的的信道质量值为28dB,即SNR1,1,1＝28dB；
●对天线组1的子载波组2，两个信道质量值分别为20dB和23dB，该组最小的的信道质量值为20dB,即SNR1,2,1＝20dB；
●对天线组2的子载波组1，两个信道质量值分别为15dB和10dB，该组最小的的信道质量值为10dB,即SNR2,1,1＝10dB
●对天线组2的子载波组2，两个信道质量值分别为17dB和8dB，该组最小的的信道质量值为8dB,即SNR2,2,1＝8dB
从而可以获得每个天线组的每个子载波组的用于确定调制方式的信道值，如表3所示。
表3用户1每个天线组的每个子载波组
S7:发射机根据系统提供的可选调制方式QPSK、16QAM以及64QAM的误码率—SNR曲线(如图5所示)、以及系统所要求的误码率(BER)值(Desired BER)、以及S5的结果，确定在下一个传输时间间隔(或者下下一个传输时间间隔)的自适应调制模式。本演示中假设系统需要保证的误码率为Desired BER＝10-4，因此，图5中Desired BER＝10-4的横线与3种不同调制的“BER—SNR”曲线的交点对应的SNR值即为自适应选择调制方式的信道质量阈值，为方便起见，在图5中的SNRTi,i＝1,2,3分别用T1，T2和T3指示。从而系统获得了调制方式选择公式，即：
需要说明的是，步骤S7可以事先离线完成，保存在系统中随时可以使用。本发明中只是为了解释方便，放在了第7步。
S8:根据S6所获得的表3的计算结果，以及公式(3)所示的调制方式选择方式，可以获得用户1的每个天线组每个子载波组应该选择的调制方式，如表4所示。该调制方式用于在下一个发射时间间隔或者下下一个发射时间间隔对用户1使用。例如在下一个传输时间间隔使用时，下一个传输时间间隔发射机针对用户1可将天线1和天线3用于天线组1来发射空频分组编码码字的第1列和第2列数据，而,将天线2和天线4用于天线组2发射码字的第3列和第4列数据。对天线组1的第1个子载波分组，系统应该选用64QAM调制方式；对天线组1的第2个子载波组，应该选用16QAM调制方式。
表4：根据S6和S7获得的针对用户1的调制方式选择
具体实施时，本发明可采用软件技术实现自动运行流程。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：联合考虑码字结构和每个天线到接收机的信道质量对天线进行分组使用，对不同的天线组根据信道质量独立采用不同的调制技术，并使得接收机能针对每个分组进行正确的空频译码。
2.根据权利要求1所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：对每个发射天线支路上的OFDM调制子载波进行分组，空频分组编码器在1个OFDM符号期间加载到一个天线组的一个子载波组上的信号，基于一种相同的线性数字调制技术；针对一组发射天线的不同的子载波组，支持根据信道质量的不同，在不同的子载波组之间采用不同的线性数字调制技术。
3.根据权利要求2所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：进行OFDM调制的子载波分组数的确定时，每个组的子载波数必须是每个码字所含子载波数的整数倍。
4.根据权利要求1或2或3所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：发射天线分组的数目由空频分组码的码字结构决定。
5.根据权利要求4所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：发射天线中，天线分组由各天线到接收机的信道质量所确定。
6.根据权利要求5所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：设所采用空频编码对应的发射天线数为M，若OFDM子载波数为K，分为P个子载波组，每组含Q个子载波，并假设系统含有U个用户，且第u个用户使用Pu个子载波组，u＝1,2，…U，满足则针对第u个用户的接收机，基于信道质量估计的天线分组如下，
步骤S1，由空频编码的码字结构，确定天线分组数为N；
步骤S2，针对不同的用户，在每个传输时间间隔，利用参考信号获得从每个发射天线到该用户接收机的每个子载波信道的信道质量估计；
步骤S3，针对第u个用户，通过信道估计，计算对应每个发射天线每个子载波组的AWGN信道等效SNR值，用SNRi,p,u代表第u个用户接收机获得的第i个发射天线第p个子载波组的等效SNR值，i＝1,2，…M，p＝1,…,Pu；
步骤S4，进一步根据S2或者S3的结果，计算第u个用户对应每i个发射天线的信道质量SNRi,u；
步骤S5，针对第u个用户，比较M个发射天的SNRi,u,从大到小进行排序，且从大到小每M/N个SNRi,u对应的天线分为1组。
7.根据权利要求6所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：在每个传输时间间隔，针对每个接收机的每个发射天线组的每个子载波组，根据信道传输质量，选择合适的线性调制技术，包括在保证所要求的误码率前提下，选用频谱效率高的线性数字调制技术。
8.根据权利要求7所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：根据所有可选调制方式的误码率与SNR关系，以及所需保证的误码率，对信道质量的范围用J-1个阈值SNRTj,j＝1,2,…,J-1划分为J个区间，其中J-1为系统允许的自适应调制技术所采用的不同线性调制方式Modj,j＝1,2,…,J-1的总数，对应不同的信道质量，选择信道质量所在的SNR区间对应的调制方式。
9.根据权利要求1或2或3所述新的MIMO-OFDM系统分组自适应调制方法，其特征在于：该方法用于点对点的通信，或点对多点的通信。
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