CN110086743A - 一种基于差分编码的短突发mimo-ofdm通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线移动通信技术领域，公开了一种基于差分编码的短突发MIMO‑OFDM通信系统及方法；输入要发送的短突发数据流；进行信道编码；进行星座映射；基于差分编码的方式采用对OFDM子载波进行差分的方法；进行OFDM调制；接收端接收后进行OFDM解调，去循环前缀，然后进行快速傅里叶变换FFT；进行差分空时频解码；进行星座逆映射；进行信道解码；得到输出的所需要的数据。本发明克服了信道估计带来的难题，并且在帧结构中不需要加入导频，提高了短帧结构中数据符号的利用率；采用的差分空时频编码方法既可以减少短突发下的冗余数据，又可以获得最大分集；进一步加入信道编码，可以进一步提高系统可靠性。

Description

一种基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统及方法

技术领域

本发明属于无线移动通信技术领域，尤其涉及一种基于差分编码的短突发 MIMO-OFDM通信系统及方法。

背景技术

目前，业内现有技术是这样的：短突发通信系统经常会用于军事通信、卫 星通信和深空通信等领域，为了保证传输信息的保密性，系统通常采用短帧结 构和突发传输的方式。短突发通信系统的特点会给信道估计带来更大的困难， 根据是否在发送的帧序列中加入导频可将信道估计分为辅助信息信道估计算法 和盲信道估计算法，盲估计算法虽然不需要发送训练序列，但算法复杂性比较 高并且对硬件要求也很高，因此短突发通信系统中通常采用易于实现的基于训 练序列的辅助信道估计算法，这就需要短帧结构中加入一定长度的训练序列， 而且短突发通信系统所处的信道环境恶劣，在信噪比大范围波动的情况下，虽 然对信道参数的获取的信道估计算法在不断地改进，但是在训练序列长度受到 限制以及环境因素更为复杂的情况下信道估计的难度会更大从而接收数据的准 确性会更低。因此对于短突发通信系统而言，需要找到另一种方式来尽量避免 信道估计对于其带来的影响。

空时编码技术自提出以来不断取得重大进展，包括分层空时编码、网格空 时编码和分组空时编码的提出和不断发展，使得MIMO系统达到或接近无线信 道容量，但这几种常用的空时编码在接收端都需要信道状态信息才能进行解码。 当信道状态信息不是已知的情况下，即发射端和接收端都不知道信道状态信息， 对于单发射天线系统，存在既不需要信道状态信息又不使用导频的差分检测方 案，这促进了多天线传输情况下差分检测方案的提出，Tarokh和Jafarkhani为 两个发射天线构建了真正的差分检测方案，Tarokh和Jafarkhani提出的发射端 和接收端都不需要信道信息的利用两个天线得到分集的传输方案，可以使用相 等的能量星座，编码简单，接收端解码在不需要信道状态信息的情况下实现了 全分集，也就是两天线的差分空时编码。对于无线网络中的多天线的传输环境， 很多学者也进行了对于发射端和接收端在未知信道状态信息的情况下多个天线 的编码进行了研究，但存在方案的技术复杂性都比较高，随后，Tarokh和 Jafarkhani在已经实现的两个天线的差分空时编码方案的基础上作为对两个发射 天线的差分编码的推广，构造了基于广义正交设计的多天线的差分空时编解码 方案，解决了多天线传输中信道估计所带来的难题，因此本发明将差分编码技 术运用于短突发的通信系统，便解决了信道估计对于短突发通信系统中的影响。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的短突发通信系统所处的信道环 境恶劣，在信噪比大范围波动的情况下，在训练序列长度受到限制以及环境因 素更为复杂的情况下信道估计的难度会更大从而接收数据的准确性会更低。

解决上述技术问题的难度：现有的技术在不断的改进信道估计从而使性能 的准确性增加，但对于短突发通信系统而言，需要有导频或者训练序列的开销， 会占用一定的数据资源，而且计算复杂度也很大。因此，构建一种不需要信道 估计的短突发通信系统是一种更加可行的方案。

解决上述技术问题的意义：解决短突发通信中突发和短帧结构所带来的难 题，可以使短突发通信更好的应用于军事通信、卫星通信和深空通信等领域， 并且使短突发通信系统的有效性和可靠性得到进一步的提高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于差分编码的短突发 MIMO-OFDM通信系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法， 所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法包括：

步骤一，输入要发送的短突发数据流；

步骤二，采用循环码、卷积码或者RS码信道编码方式对数据流进行编码；

步骤三，使用BPSK调制、QPSK调制或者16QAM调制方式对信道编码后 的数据进行星座映射；

步骤四，对OFDM子载波进行差分对子载波进行分组，再对子载波进行差 分编码，产生差分空时频编码矩阵；

步骤五，OFDM调制，进行快速反傅里叶变换IFFT并加入循环前缀CP之 后发射端进行发送；

步骤六，接收端接收后进行OFDM解调，去循环前缀，进行快速傅里叶变 换FFT；

步骤七，进行差分空时频解码，采用最大似然的解码方式，根据推导的结 果进行解码；

步骤八，根据发射端采用的调制方式，进行相应的接收端BPSK解调、QPSK 解调或者16QAM逆映射；

步骤九，根据发射端采用的信道编码方式，进行相应的接收端循环码、卷 积码或者RS码解码；

步骤十，得到输出的所需要的数据。

进一步，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法构建的系统模 型，MIMO无线通信系统配有N_t个发射天线和N_r个接收天线，每个天线采用带 有N_c个子载波的OFDM调制器，发射天线i和接收天线j之间具有任意功率延迟 分布的独立延迟路径，发射天线i和接收天线j之间的基带等效信道表示为：

其中表示为从发射天线i到接收天线j在第k个OFDM符号的多径信道 系数，Γ_l表示第l个路径时延，为零均值复数高斯随机变量且其方差为 信道系数在不同的发射到接收的链路上空间不相关，在每个发射 接收链路中L个独立延迟路径的功率归一化使得上式的信道频率响应 为：

在发射端，输入的比特数据符号经过差分编码后被映射为一个的发射信号 矩阵X(p)，令表示一个差分编码的数据符号，并且在发射天线i的第k个 OFDM符号周期的第p个子载波上进行发射；为了发射X(p)，第i根发射天线上 的数据经过了快速反傅里叶变换IFFT并且加入了循环前缀，将OFDM调制之 后的结果从第i个发射天线发射，在一个OFDM符号周期内从不同的发射天线同 时发射所有的N_t个OFDM符号；

在接收端，接收器进行匹配滤波、循环前缀移除以及快速傅里叶变换FFT 来进行OFDM解调；接收到的信号是包含了多个发射天线的发射信号的噪声叠 加，将在第j个接收天线的第k个OFDM符号周期的第p个子载波的接收信号表 示为：

其中是子信道增益，加性复合高斯噪声是零均值和单位方差，并且统计上独立于不同的接收天线j子载波p和OFDM符 号k。

进一步，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法将每个差分空 时编码码字定义为发送信号的集合，包括了发射天线N_t、N_x个OFDM符号间隔， 子载波在p处的子载波的发射矩阵为X(p)且接收矩阵为 且MIMO的信道矩阵为且[H(p)]_ij＝H_ij(p)， 在子载波P处，公式重写为：

Y(p)＝X(p)H(p)+W(p),p＝0,...,N_c-1。

进一步，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法采用同时对天 线和子载波进行编码，结合子载波N_c，并用时域信道系数来表示结果，时域的 信道系数表示为并且其中代表Kronecker积，是一个单位矩阵，MIMO信道矩 阵H(p)在每个子载波处被重写为H(p)＝Ω(p)h，因此，把公式重新写成：

Y(p)＝X(p)Ω(p)h+W(p),p＝0,...,N_c-1；

表示在一个对角矩阵中X＝diag[X(0),...,X(N_c-1)]其中，diag[]表示从参数为对 角元素产生对角矩阵，另外，令：Y＝[Y^T(0)...Y^T(N_c-1)]^T W＝[W^T(0)...W^T(N_c-1)]^T， Ω＝[Ω^T(0)...Ω^T(N_c-1)]^T；得到一个简单的的的块矩阵形式：

Y＝XΩh+W。

进一步，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法的具体编译码 方法包括：

(1)子载波分组，采用子载波分组，之后对各组内进行编码的方法；对总 子载波数N_c进行分组，分为N_g＝N_c/(M+1)组子载波，每组中有(M+1)个子载波， 之后N_cN_x×N_cN_T的差分空时频编码码字X被分成了N_g组；

X_g＝diag[X_g(0),...,X_g(M)］；

其中X_g(m)＝X(N_gm+g),g＝0,...N_g-1,m＝0,...M，N_g组(M+1)个子载波通过输 入输出关系表示为：

Y_g＝X_gΩ_gh+W_g,g＝0,...,N_g-1；

其中并且 Y_g(m)＝Y(N_gm+g)，Ω_g(m)＝Ω(N_gm+g)，W_g(m)＝W(N_gm+g)。；

(2)差分MIMO-OFDM编码过程，引入时间索引τ对于子载波分组的差分 MIMO-OFDM系统，将公式表示成具有时间索引的形式：

Y_g(τ)＝X_g(τ)Ω_gh+W_g(τ)；

当N_x＝N_t时，V是一个(M+1)N_t×(M+1)N_t酉矩阵的有限群，第g组生成的发 送矩阵遵循以下的递归形式：

其中(M+1)N_t×(M+1)N_t矩阵V_g(τ)∈V传递信息，令R为传输速率，即每个子 载波携带的比特数；

采用在频域进行差分编码，差分数据是在同一个OFDM块上的相邻的两个 组上，将公式对应修改为：

(3)差分解码过程，进行接收端最大似然ML解码的推导，定义预白化矢 量其中是独立同分布的复高斯矢量 均值为零方差为1/(L+1)；得到因此公式写成：

定义

将公式重写成：

考虑的N_r列是独立同分布的，均值为零协方差矩阵 的条件概率密度为：

其中T_r表示迹，最大似然解码通过下式给出：

通过以上公式推导并化简得到差分最大似然的解码公式：

本发明的另一目的在于提供一种运行所述基于差分编码的短突发 MIMO-OFDM通信方法的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统，所述 基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统包括：N_t个发射天线和N_r个接收 天线，每个天线采用带有N_c个子载波的OFDM调制器；

在发射端，输入的比特数据符号经过差分编码后被映射为一个的发射信号 矩阵；

在接收端，接收器进行匹配滤波、循环前缀移除以及快速傅里叶变换FFT 来进行OFDM解调；接收到的信号是包含了多个发射天线的发射信号的噪声叠 加。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于差分编码的短突发 MIMO-OFDM通信方法的无线移动通信系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明将差分空时编码技术应用 于短突发的MIMO-OFDM通信系统环境，短突发通信系统便可以不需要进行信 道估计，现有的短突发通信系统都是基于信道估计实现的，存在着导频占用数 据资源以、短帧结构使接收端信道估计更加困难以及计算复杂度更大等问题， 本发明解决了短帧结构给系统带来的信道估计的困难，使得在短帧结构中导频 长度受到限制的情况下系统可以不需要导频便可以进行编解码，进一步降低了 系统的解码复杂度同时还可以提升在短帧结构下的性能，并进一步引入信道编 码，使差分编码与信道编码相级联，提高短突发MIMO-OFDM通信系统的可靠 性。本发明涉及差分空时频编码技术，特别涉及基于差分编码的短突发 MIMO-OFDM通信系统，可用于未来军事通信、卫星通信和深空通信等领域中 无线移动通信的短突发MIMO-OFDM通信系统。

对于一般的MIMO-OFDM系统中，进行空时编码最简单的方法是将空时编 码之后的数据符号应用于OFDM符号的每个子载波，进行差分空时编码也是一 样，但该方案没有利用多径分集，最高可能的分集为N_tN_r，是一个次优的方案； OFDM系统的每一个子载波是频率非选择性的，因此可以考虑OFDM符号中对 每个子载波上的发送符号流上进行差分空时调制，即在每个OFDM时隙内并行 传输与子载波个数相同的差分空时符号，但每个子载波在不同频率上，这样进 行差分需要在每个子载波上都设置一个参考矩阵，对于短突发系统而言冗余太 大，导致短突发的的频谱利用率降低；考虑到OFDM系统的子载波数目较大但 OFDM符号数目较小，因此，构建了一种面向短突发的差分空时频MIMO-OFDM 系统，采用对同一个OFDM符号中不同的子载波进行差分编码的方案，既能提 高短突发系统中所传输数据符号的比例，又可以获得系统的最大分集。并且更 进一步的在短突发MIMO-OFDM系统中，信道环境的不确定性可能会引起系统 性能的下降，于是在系统中引入了信道编码，可以更加提高系统的可靠性，获 得更高的编码增益。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明采用了差分编码方案，因此对于短突发MIMO-OFDM通 信系统可以在信道估计更为困难的情况下不需要信道状态信息就可以进行编译 码，克服了信道估计带来的难题，并且在帧结构中不需要加入导频，提高了短 帧结构中数据符号的利用率；

第二，本发明采用的差分空时频编码方案更适合于短突发通信系统，既可 以减少短突发下的冗余数据，又可以获得最大分集；

第三，本发明在差分的短突发MIMO-OFDM通信系统基础上进一步加入信 道编码，比如循环码、卷积码或者RS码等，可以进一步提高系统可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统 框图。

图2是本发明实施例提供的差分空时频的编码实现框图。

图3是本发明实施例提供的引入信道编码的差分短突发MIMO-OFDM通信 系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明旨在克服短突发MIMO-OFDM通信系统中信道估计的困难，提出了 一种基于差分空时编码的短突发MIMO-OFDM系统，可以不需要信道状态信息， 并且在此基础上进一步引入信道编码，提高通信系统的可靠性和误码性能。

下面结合附图对本发明的应用原理做详细的描述。

对于短突发的差分空时编码的MIMO-OFDM系统，构建了的系统模型参照 图1，考虑MIMO无线通信系统配有N_t个发射天线和N_r个接收天线，每个天线 采用带有N_c个子载波的OFDM调制器，并假设发射天线i和接收天线j之间具有 任意功率延迟分布的独立延迟路径，发射天线i和接收天线j之间的基带等效信 道可以表示为：

其中表示为从发射天线i到接收天线j在第k个OFDM符号的多径信道 系数，Γ_l表示第l个路径时延，为零均值复数高斯随机变量且其方差为 假设信道系数在不同的发射到接收的链路上空间不相关，在每个 发射接收链路中L个独立延迟路径的功率归一化使得上式的信道频率 响应为：

在发射端，输入的比特数据符号经过差分编码后被映射为一个的发射信号 矩阵X(p)，令表示一个差分编码的数据符号，并且在发射天线i的第k个 OFDM符号周期的第p个子载波上进行发射。为了发射X(p)，第i根发射天线上 的数据经过了快速反傅里叶变换IFFT并且加入了循环前缀，将OFDM调制之 后的结果从第i个发射天线发射，在一个OFDM符号周期内从不同的发射天线同 时发射所有的N_t个OFDM符号。

在接收端，接收器进行匹配滤波、循环前缀移除以及快速傅里叶变换FFT 来进行OFDM解调。接收到的信号是包含了多个发射天线的发射信号的噪声叠 加，将在第j个接收天线的第k个OFDM符号周期的第p个子载波的接收信号表 示为：

其中是子信道增益，加性复合高斯噪声是零均值和单位方差，并且统计上独立于不同的接收天线j子载波p和OFDM符 号k。可以看到，OFDM调制将频率选择性信道转化成一组并行的平坦衰落信道， 差分空时编码在接收端和发射端都是不需要信道状态信息的。

本发明将每个差分空时编码码字定义为发送信号的集合，包括了发射天线 N_t、N_x个OFDM符号间隔，子载波在p处的子载波的发射矩阵为X(p)且 接收矩阵为且MIMO的信道矩阵为 且[H(p)]_ij＝H_ij(p)，在子载波P处，公式可重写为：

Y(p)＝X(p)H(p)+W(p),p＝0,...,N_c-1。

本发明对于短突发MIMO-OFDM通信系统构建了对OFDM子载波进行差 分的空时频编码方案，既能获得系统的最大分集，又能提高短突发系统中传输 的数据符号的利用率，并且为了降低计算复杂度，引入子载波分组的策略来获 得在没有信道状态信息的差分条件下的最大多径和空间分集。天线和子载波在 某种意义上是等效的，它们构成了MIMO-OFDM系统的总传递函数，因此是有 助于信道容量的，为了减轻多径分集的损失，采用同时对天线和子载波进行编 码，为此将上述公式中结合子载波N_c，并用时域信道系数来表示结果，时域的 信道系数表示为 并且 其中代表Kronecker积，是一个单位矩阵，MIMO信道矩 阵H(p)在每个子载波处可以被重写为H(p)＝Ω(p)h，因此，可以把上述公式重新 写成：

Y(p)＝X(p)Ω(p)h+W(p),p＝0,...,N_c-1；

为了方便计算，表示在一个对角矩阵中X＝diag[X(0),...,X(N_c-1)]其中，diag[]表示从其参数为对角元素产生对角矩阵，另外，令： Y＝[Y^T(0)...Y^T(N_c-1)]^T W＝[W^T(0)...W^T(N_c-1)]^T，Ω＝[Ω^T(0)...Ω^T(N_c-1)]^T；得到一个简 单的的的块矩阵形式：

Y＝XΩh+W。

如图2所示，本发明实施例提供的基于差分的短突发MIMO-OFDM通信系 统关键步骤的具体编译码过程：

1.子载波分组

通过对所有N_c个子载波进行编码，可以证明即使在没有CSI的情况下，也 可以实现N_tN_r(L+1)的分集阶数，但用于实际系统子载波数很大，编码的设计和 解码会比较复杂，为了在保持最大分集的同时促进低降低编码和解码的复杂度， 将采用子载波分组，之后对各组内进行编码的方法。

对总子载波数N_c进行分组，使其分为N_g＝N_c/(M+1)组子载波，每组中有 (M+1)个子载波，之后N_cN_x×N_cN_T的差分空时频编码码字X被分成了N_g组；

X_g＝diag[X_g(0),...,X_g(M)]；

其中X_g(m)＝X(N_gm+g),g＝0,...N_g-1,m＝0,...M，因此，N_g组(M+1)个子载波 通过输入输出关系可以表示为：

Y_g＝X_gΩ_gh+W_g,g＝0,...,N_g-1；

其中并且 Y_g(m)＝Y(N_gm+g)，Ω_g(m)＝Ω(N_gm+g)，W_g(m)＝W(N_gm+g)。

与N_c个子载波的原始差分MIMO-OFDM系统相比，每组的子载波大小为 (M+1)个，为了利用子载波分组，将进行每组内进行差分编码，采用等间隔的子 载波分组方案，并且当M＝L时是改善编码增益的最佳子载波分组方案，这样的 子载波分组的方式可以保持最大分集增益并可以大大降低设计和解码复杂度。

2.差分MIMO-OFDM编码过程

为了表示差分编码过程，引入时间索引τ对于子载波分组的差分 MIMO-OFDM系统，将上述公式表示成具有时间索引的形式：

Y_g(τ)＝X_g(τ)Ω_gh+W_g(τ)；

特别的当N_x＝N_t时，V是一个(M+1)N_t×(M+1)N_t酉矩阵的有限群，第g组生 成的发送矩阵遵循以下的递归形式：

其中(M+1)N_t×(M+1)N_t矩阵V_g(τ)∈V传递信息，令R为传输速率，即每个子 载波携带的比特数，为了支持R，需要设计具有星座点数的V，并且 V_g(τ)∈V保证了X_g(τ)是酉矩阵并且确保对于所有的t发射功率都是恒定的。

在时域中进行差分编码是对同一组上的两个相邻时域的OFDM块进行差分 编码，但在时变的信道中，相邻OFDM块的信道之间的差异将使上面公式中的 时域差分编码的性能降低，但当子载波的数量N_c足够大时，相邻子载波的子信 道增益将变得很接近，即当N_c很大时Ω_g＝Ω_g-1，因此采用在频域进行差分编码， 差分数据是在同一个OFDM块上的相邻的两个组上，因此，在采用这种方案时， 将公式对应进行修改为：

但对于频域中进行差分编码其传输效率是小于对应进行时域差分的，因为 对于每个OFDM块，第一组作为参考信号是不传输信息的。并且时域和频域的 差分方法分别受时间方差和信道顺序的影响。

3.差分解码过程

为了实现最大分集和最小解码复杂度，同时尽可能提高编码增益，假设 N_t(L+1)×1信道矢量h_j是零均值复高斯的，并且具有满秩相关矩阵 对于不同j当多个接收天线分离良好时保持h_j统计上是独立 的，在接收端没有信道信息的情况下进行最大似然ML检测。

进行接收端最大似然ML解码的推导，由于R_h是正定Hermitian对称矩阵， 可以将其分解为其中B_h是R_h的满秩平方根，进一步定义预白化矢量其中是独立同分布的复高斯矢量均值为零方差为1/(L+1)。得到因此上述公式可以写成：

定义

可以将上述公式重写成：

考虑的N_r列是独立同分布的，均值为零协方差矩阵 的条件概率密度为：

其中T_r表示迹。因此最大似然解码通过下式给出：

通过以上公式可以推导并化简得到差分最大似然的解码公式：

如图3所示，本发明在上述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统 的基础上引入了信道编码，得到可靠性更高的通信系统，具体实现步骤如下：

步骤一：输入要发送的短突发数据流；

步骤二：进行信道编码，可以采用循环码、卷积码或者RS码等信道编码方 式对数据流进行编码，来提高系统的可靠性；

步骤三：进行星座映射，可以使用BPSK调制、QPSK调制或者16QAM等 调制方式对信道编码后的数据进行星座映射；

步骤四：基于差分编码的方式为了适合于短突发通信系统采用对OFDM子 载波进行差分的方法，并且为了降低计算复杂度对子载波进行分组，之后对子 载波进行差分编码，产生差分空时频编码矩阵；

步骤五：进行OFDM调制，进行快速反傅里叶变换IFFT并加入循环前缀 CP之后发射端进行发送；

步骤六：接收端接收后进行OFDM解调，去循环前缀，然后进行快速傅里 叶变换FFT；

步骤七：进行差分空时频解码，采用最大似然的解码方式，根据推导的结 果进行解码；

步骤八：进行星座逆映射，根据发射端采用的调制方式，进行相应的接收 端BPSK解调、QPSK解调或者16QAM等逆映射；

步骤九：进行信道解码，根据发射端采用的信道编码方式，进行相应的接 收端循环码、卷积码或者RS码等解码；

步骤十：得到输出的所需要的数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法包括：

步骤一，输入要发送的短突发数据流；

步骤二，采用循环码、卷积码或者RS码信道编码方式对数据流进行编码；

步骤三，使用BPSK调制、QPSK调制或者16QAM调制方式对信道编码后的数据进行星座映射；

步骤四，对OFDM子载波进行差分对子载波进行分组，再对子载波进行差分编码，产生差分空时频编码矩阵；

步骤五，OFDM调制，进行快速反傅里叶变换IFFT并加入循环前缀CP之后发射端进行发送；

步骤六，接收端接收后进行OFDM解调，去循环前缀，进行快速傅里叶变换FFT；

步骤七，进行差分空时频解码，采用最大似然的解码方式，根据推导的结果进行解码；

步骤八，根据发射端采用的调制方式，进行相应的接收端BPSK解调、QPSK解调或者16QAM逆映射；

步骤九，根据发射端采用的信道编码方式，进行相应的接收端循环码、卷积码或者RS码解码；

步骤十，得到输出的所需要的数据。

2.如权利要求1所述的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法构建的系统模型，MIMO无线通信系统配有N_t个发射天线和N_r个接收天线，每个天线采用带有N_c个子载波的OFDM调制器，发射天线i和接收天线j之间具有任意功率延迟分布的独立延迟路径，发射天线i和接收天线j之间的基带等效信道表示为：

其中表示为从发射天线i到接收天线j在第k个OFDM符号的多径信道系数，Γ_l表示第l个路径时延，为零均值复数高斯随机变量且其方差为信道系数在不同的发射到接收的链路上空间不相关，在每个发射接收链路中L个独立延迟路径的功率归一化使得上式的信道频率响应为：

在发射端，输入的比特数据符号经过差分编码后被映射为一个的发射信号矩阵X(p)，令表示一个差分编码的数据符号，并且在发射天线i的第k个OFDM符号周期的第p个子载波上进行发射；为了发射X(p)，第i根发射天线上的数据经过了快速反傅里叶变换IFFT并且加入了循环前缀，将OFDM调制之后的结果从第i个发射天线发射，在一个OFDM符号周期内从不同的发射天线同时发射所有的N_t个OFDM符号；

在接收端，接收器进行匹配滤波、循环前缀移除以及快速傅里叶变换FFT来进行OFDM解调；接收到的信号是包含了多个发射天线的发射信号的噪声叠加，将在第j个接收天线的第k个OFDM符号周期的第p个子载波的接收信号表示为：

其中是子信道增益，加性复合高斯噪声是零均值和单位方差，并且统计上独立于不同的接收天线j子载波p和OFDM符号k。

3.如权利要求1所述的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法将每个差分空时编码码字定义为发送信号的集合，包括了发射天线N_t、N_x个OFDM符号间隔，子载波在p处的子载波的发射矩阵为X(p)且接收矩阵为且MIMO的信道矩阵为且[H(p)]_ij＝H_ij(p)，在子载波P处，公式重写为：

Y(p)＝X(p)H(p)+W(p),p＝0,...,N_c-1。

4.如权利要求1所述的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法采用同时对天线和子载波进行编码，结合子载波N_c，并用时域信道系数来表示结果，时域的信道系数表示为并且其中代表Kronecker积，是一个单位矩阵，MIMO信道矩阵H(p)在每个子载波处被重写为H(p)＝Ω(p)h，因此，把公式重新写成：

Y(p)＝X(p)Ω(p)h+W(p),p＝0,...,N_c-1；

表示在一个对角矩阵中X＝diag[X(0),...,X(N_c-1)]其中，diag[]表示从参数为对角元素产生对角矩阵，另外，令：Y＝[Y^T(0)...Y^T(N_c-1)]^TW＝[W^T(0)...W^T(N_c-1)]^T，Ω＝[Ω^T(0)...Ω^T(N_c-1)]^T；得到一个简单的的的块矩阵形式：

Y＝XΩh+W。

5.如权利要求1所述的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法的具体编译码方法包括：

(1)子载波分组，采用子载波分组，之后对各组内进行编码的方法；对总子载波数N_c进行分组，分为N_g＝N_c/(M+1)组子载波，每组中有(M+1)个子载波，之后N_cN_x×N_cN_T的差分空时频编码码字X被分成了N_g组；

X_g＝diag[X_g(0),...,X_g(M)」；

其中X_g(m)＝X(N_gm+g),g＝0,...N_g-1,m＝0,...M，N_g组(M+1)个子载波通过输入输出关系表示为：

Y_g＝X_gΩ_gh+W_g,g＝0,...,N_g-1；

其中并且Y_g(m)＝Y(N_gm+g)，Ω_g(m)＝Ω(N_gm+g)，W_g(m)＝W(N_gm+g)；

(2)差分MIMO-OFDM编码过程，引入时间索引τ对于子载波分组的差分MIMO-OFDM系统，将公式表示成具有时间索引的形式：

Y_g(τ)＝X_g(τ)Ω_gh+W_g(τ)；

当N_x＝N_t时，V是一个(M+1)N_t×(M+1)N_t酉矩阵的有限群，第g组生成的发送矩阵遵循以下的递归形式：

其中(M+1)N_t×(M+1)N_t矩阵V_g(τ)∈V传递信息，令R为传输速率，即每个子载波携带的比特数；

采用在频域进行差分编码，差分数据是在同一个OFDM块上的相邻的两个组上，将公式对应修改为：

(3)差分解码过程，进行接收端最大似然ML解码的推导，定义预白化矢量其中是独立同分布的复高斯矢量均值为零方差为1/(L+1)；得到因此公式写成：

定义

将公式重写成：

考虑的N_r列是独立同分布的，均值为零协方差矩阵 的条件概率密度为：

其中T_r表示迹，最大似然解码通过下式给出：

通过以上公式推导并化简得到差分最大似然的解码公式：

6.一种运行权利要求1所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法的基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统，其特征在于，所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信系统包括：N_t个发射天线和N_r个接收天线，每个天线采用带有N_c个子载波的OFDM调制器；

在发射端，输入的比特数据符号经过差分编码后被映射为一个的发射信号矩阵；

在接收端，接收器进行匹配滤波、循环前缀移除以及快速傅里叶变换FFT来进行OFDM解调；接收到的信号是包含了多个发射天线的发射信号的噪声叠加。

7.一种应用权利要求1～5任意一项所述基于差分编码的短突发MIMO-OFDM通信方法的无线移动通信系统。