CN1841962A - 发送系统和方法及接收系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种发送系统和方法及相应的接收系统和方法，为了解决MPD(Multi－path Diversity)系统中码片级的延迟破坏扩频码和发送序列的正交性，增加检测复杂度，在接收端经过解扩处理后，引入了码间串扰和用户间干扰的问题。本发明从码片角度出发，设计空时发送序列，考虑到了发送序列的正交性，在不降低传输速率的情况下，使系统具有空间分集的能力。接收端利用发送序列的正交性，以较低的复杂度实现接收检测算法。

Description

发送系统和方法及接收系统和方法

技术领域

本发明涉及在多天线CDMA无线通信系统中发送和接收空时发送序列，具体涉及一种发送系统和发送方法，以及相应的接收系统和接收方法，其中发送的序列具有正交性，从而接收端可以以较低的复杂度实现接收信号的检测。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output：MIMO)系统是3G和4G蜂窝通信系统、固定无线接入系统和无线局域网中实现高速传输最具潜力的技术(见参考文献[1]T.S.Rappaport，A.Annamalai，R.M.Buehrer，and W.H.Tranter，″Wireless communications：past events and a futureperspective，″IEEE Commun.Mag.，vol.40，no.5，Part：Anniversary，pp.148-161，May 2002.)。它可以分为两大类：空间分集系统和多路复用系统，它们具有不同的特性和优点。

空间分集系统将相同的数据通过不同的天线发送出去，由于各个天线的空间衰落特性统计独立，这种传输方式可以有效得对抗空间选择性衰落，STTD(Space-Time block coding based Transmit Diversity简称STTD)便是属于这一类系统。STTD具有特殊的正交设计，由于其在性能和实现上所表现出其优越性，在学术界和工业界受到广泛重视，成为目前研究和使用最多的空时编码与调制技术。自从它被提出后不久，便被正式列入到WCDMA提案3G TS 25.221中(见参考文献[6]3G TS 25.221 V3.2.0(2000-03)[online]available from http：//www.3gpp.org)，采用的编码方式为经典的2×2空时分组码。

多路复用系统将串并变换后比特流通过不同的天线发送出去，利用不同天线无线信道的独立性，分辨出同时传送的不同数据，提高系统的容量，V-BLAST系统属于多路复用系统。

V-BLAST系统具有较高的容量，但不具有空间分集的能力，并且为了分辨出在同一时刻所发送的不同数据，它要求接收端的天线应不少于发射天线。然而，对于蜂窝通信系统而言，手机的尺寸和便携的要求限制了其天线个数。

为了解决这一问题，Nortel为3GPP提出的MPD(Multi-pathDiversity)的建议(见参考文献[2]Nortel，“Multi-paths diversityfor MIMO(MPD)”，3GPP TSG RAN WG1，R1-030565；参考文献[3]Nortel，“Multi-paths diversity for MIMO(MPD)”，3GPP TSG RAN WG1，NY，R1-030760；参考文献[4]Nortel，“Further results on Multi-PathsDiversity for MIMO(MPD))”，3GPP TSG RAN WG1，NY，R1-031102；参考文献[5]Nortel，“Rate Control for MPD”，3GPP TSG RAN WG1，NY，R1-031316.)，它与V-BLAST系统具有相同的吞吐率，并且不需接收天线的个数大于发射天线的。MPD发送系统如图8所示，首先，串并转换单元81对来自数据源的符号流进行串并变换，得到两个符号流，第一符号流s₁和第二符号流s₂。

接下来，上述的第一符号流s₁和第二符号流s₂被分支，其中的一个分支通过第一归一化单元82，进行归一化处理，例如，把第一符号流和第二符号流的符号乘以常数1/，使得发送出去的符号的功率为1。归一化的符号流然后在第一扩频单元83中进行扩频处理，例如用特定的扩频码与要扩频的符号相乘，输出第一路的第一扩频序列和第二扩频序列。

另一分支的符号流进入STTD编码单元84，在这里进行如下的处理：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}{-s}_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right)......\left(1\right)$

输出经过STTD编码的符号流-s₂ ^*和s₁，然后在第二归一化单元85，对上述的符号流-s₂ ^*和s₁进行归一化处理，例如乘以常数1/。

在经过归一化之后，输出的符号流在第二扩频单元86中进行扩频处理，用特定的扩频码与要扩频的符号流相乘，输出第二路的第一扩频序列和第二扩频序列。

然后，第二路的第一扩频序列和第二扩频序列在延迟单元87中被延迟一个码片(chip)，之后，在合并单元88中，延迟后的第二路的第一扩频序列和第二扩频序列分别与扩频后的第一路的第一扩频序列和第二扩频序列相加，然后通过两个天线发送出去。

图9示出了MPD接收系统的结构方框图。从接收天线接收的信号输入解扩单元91中，进行解扩处理，即利用相应的扩频码向量和接收到的符号中码片向量做内积。

但是，由于MPD采用了码片级的延迟分集，破坏了扩频码的正交性，使得解扩信号中残留较多其它用户的干扰信号，降低了解扩信号的信干比(SINR)。另外，由于延迟的影响，即使在平衰落环境中，解扩后的信号仍然会存在码间串扰。为了降低解扩信号中干扰，MPD系统必须进行干扰抵消(Interference Canceller：IC)处理。

因此，在干扰对消单元92中，进行上述的对消处理，以消除其它用户的干扰和码间的串扰。然后，消除了干扰的符号流在解调单元93中进行解调处理，例如，采用MMSE方法进行解调。输出第一符号流s₁和第二符号流s₂。接下来，在并串转换单元94进行并串转换，最后输出符号流，用于进行后续的处理。

上述的MPD方法和传统的STTD方法相比，这极大地增加了接收端的复杂度，并且由于自由度的限制，系统也无法有效地降低各种干扰。

发明内容

鉴于上述的问题，完成了本发明。本发明从码片的角度出发，设计空时发送序列，同时考虑到了发送序列的正交性，使得在不降低传输速率的情况下，使系统具有空间分集的能力。从而，接收端可以利用发送序列的正交性，以较低的复杂度实现接收信号的检测。

在本发明的第一方面，提出了一种发送系统，包括：串并转换装置，用于对输入的符号流进行串并转换，输出第一符号流和第二符号流；第一扩频装置，用于利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；STTD编码装置，用于对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；第二扩频装置，用于用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；正交变换装置，用于把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；合并装置，用于把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

在本发明的第二方面，提出了一种接收系统，包括：解扩装置，用于对从接收天线输入的信号进行解扩，输出第一符号流和第二符号流；STTD解码装置，用于对所述第一符号流和第二符号流进行STTD解码，输出解码的符号流。

在本发明的第三方面，提出了一种发送方法，包括步骤：对输入的符号流进行串并转换，输出第一符号流和第二符号流；利用特定的扩频码对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

在本发明的第四方面，提出了一种接收方法，包括步骤：对从接收天线输入的信号进行解扩，输出第一符号流和第二符号流；对所述第一符号流和第二符号流进行STTD解码，输出解码的符号流。

在本发明的第五方面，提出了一种发送系统，包括：分组装置，把每两个发送天线分成一组，用于相应的用户终端；串并转换装置，对各个用户终端的符号流进行串并转换，针对每个用户终端输出第一符号流和第二符号流；多个STTD扩频部分，每个STTD扩频部分都包括：第一扩频装置，用于利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；STTD编码装置，用于对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；第二扩频装置，用于用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；正交变换装置，用于把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；合并装置，用于把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

在本发明的第六方面，提出了一种发送方法，包括步骤：把每两个发送天线分成一组，用于相应的用户终端；对各个用户终端的符号流进行串并转换，针对每个用户终端输出第一符号流和第二符号流；针对每个用户终端的第一符号流和第二符号流：利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

采用本发明的系统和方法，有以下有益效果：

1)在本发明中，每个符号通过两个天线发送出去，实现了空间分集。在一个符号周期里，系统可以同时发送两个符号的内容，实现了多路复用，提高了传输速率。

2)与传统的多路复用系统不同，利用1个接收天线，通过相应的检测算法，可以得到一个符号周期里发送的各个符号的内容。

3)解扩后的信号没有码间串扰和用户间干扰，不需进行干扰对消，信号仍然具有STTD的正交特性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的发送系统的示意性方框图；

图2是根据本发明实施例的接收系统的示意性方框图；

图3示出了根据本发明实施例的发送方法的流程图；

图4示出了根据本发明实施例的接收方法的流程图；

图5是在本发明实施例的另一发送系统的示意性方框图，其中使用了超过两个发送天线；

图6示出了在不同的扩频增益的情况下本发明的系统的检测性能；

图7示出了在不同用户数的情况下本发明的系统的检测性能；

图8是现有的MPD发送系统的示意性结构方框图；以及

图9是现有的MPD接收系统的示意性结构方框图。

具体实施方式

下面对照附图以具体实施例的方式对本发明进行详细的说明。

在下文中，首先以2根发送天线的系统为例，来说明本发明的工作原理，然后将其推广到更多发射天线的情况。本发明对接收天线的个数没有约束，为了表达简洁，以1个接收天线为例进行说明。

图1示出了根据本发明一个实施例的发送系统的结构，其中使用了2个发送天线。

如图1所示，首先，在串并转换单元11中对输入的符号流做串/并变换，输出并行信号，第一符号流s₁和第二符号流s₂。

在这里，要对上述的第一符号流s₁和第二符号流s₂进行两种扩频处理。一方面，第一符号流s₁和第二符号流s₂首先在第一归一化单元12中进行归一化处理，例如将第一和第二符号流中的符号乘以常数1/，使得发送出去的符号的功率为1。

接下来，在第一扩频单元13中进行扩频。例如，在第n个符号周期，经过串并变换和归一化后，得到输出符号s_2n-1和s_2n，采用同一个扩频码对其扩频后，得到两个符号各自的第一路扩频序列：

                s_2n-1c₁，s_2n-1c₂，……，s_2n-1c_N

                s_2nc₁，s_2nc₂，……，s_2nc_N

另一方面，在STTD编码单元14，对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行STTD编码。例如，在第n个符号周期对s_2n-1和s_2n进行STTD编码，得到输出-s_2n ^*和s_2n-1 ^*，即

$\left(\begin{array}{c}{s}_{2n-1}\\ s_{2n}\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}{-s}_{2n}^{*}\\ s_{2n-1}^{*}\end{array}\right)$

接着，在第二归一化单元15中进行归一化处理，然后在第二扩频单元16中利用相同扩频码对这两个输出符号进行扩频，得到两个符号的第二路扩频序列：

            -s_2n ^*c₁，-s_2n ^*c₂，……，-s_2n ^*c_N

            s_2n-1 ^*c₁，s_2n-1 ^*c₂，……，s_2n-1 ^*c_N

为了在单接收天线的情况下，从解扩后的信号中解得两个符号s_2n-1和s_2n，在正交变换单元17中，对各个符号的第二路扩频序列中的第奇数个码片求负，得到：

            s_2n ^*c₁，-s_2n ^*c₂，……s_2n ^*c_N-1，-s_2n ^*c_N

            -s_2n-1 ^*c₁，s_2n-1 ^*c₂，……，-s_2n-1 ^*c_N-1，s_2n-1 ^*c_N

然后，交换第奇数和第偶数个码片的顺序，得到：

            -s_2n ^*c₂，s_2n ^*c₁，……，-s_2n ^*c_N，s_2n ^*c_N-1

            s_2n-1 ^*c₂，-s_2n-1 ^*c₁，……，s_2n-1 ^*c_N，-s_2n-1 ^*c_N-1

接下来，在合并单元18中，把第一路的第一扩频序列和第二扩频序列分别与经过正交变换的第二路的第一扩频序列和第二扩频序列相加，从第一发送天线和第二发送天线传送出。例如在第n个符号周期里，从第一发送天线发射的信号为：

-s_2n ^*c₂+s_2n-1c₁，s_2n ^*c₁+s_2n-1c₂，……，-s_2n ^*c_N+s_2n-1c_N-1，s_2n ^*c_N-1+s_2n-1c_N

从第二发送天线发射的信号为：

s_2n-1 ^*c₂+s_2nc₁，-s_2n-1 ^*c₁+s_2nc₂，……，s_2n-1 ^*c_N+s_2nc_N-1，-s_2n-1 ^*c_N-1+s_2nc_N

在如上所述的本发明中，可以用乘法器来构成第一归一化单元12和第二归一化单元15，用加法器来构成本发明的合并单元18。

本发明的发送系统和MPD发送系统之间的主要区别在于两者对扩频输出的处理不同。具体来说，在图8中，将STTD的扩频延迟一个码片后，与串并变换的直接扩频相叠加，得到两路发送序列，这一过程被称为MPD扩频。这里，MPD的每两个码片内，都包含了3个码片的信息，由于延迟的影响，解扩和干扰对消后的输出中有码间串扰和用户间干扰，输出的符号矩阵也不具有正交性。

相反，在本发明中，在正交变换单元17对扩频信号的第奇数个码片求负，然后交换奇偶顺序，在合并单元18中将两种扩频输出相加，分别通过两个天线发送出去，这一过程被称为STTD扩频。这样，每2n-1和2n个码片构成的矩阵仍具有正交结构，解扩后的信号没有码间串扰和用户间干扰，不需进行干扰对消，信号仍然具有STTD的正交特性。

正交特性对于接收端的检测复杂度和系统分集增益的性能，起着至关重要的作用。STTD的正交结构使系统可获得最大分集增益，并且在接收检测时，可利用简单的矩阵线性变换实现最大似然接收。

在本发明中，每个符号都是通过两个天线发送出去的，因此，本发明的发送系统具有空间分集的能力。在一个符号周期里，系统可以同时发送两个符号的内容，它实现了多路复用，提高了传输速率。

本发明的接收系统的示意性方框图如图2所示，在解扩单元21对从接收天线接收的信号进行解扩，即利用解扩矩阵

${\left[\begin{array}{cccc}{c}_1& c_2& \·\·\·& c_N\\ c_2& {-c}_1& \·\·\·& {-c}_{N-1}\end{array}\right]}^T$

右乘接收信号一个符号的码片流构成的行向量，输出第一符号流和第二符号流。然后，在STTD解码单元22中直接利用STTD的检测算法进行解码，即对第二符号流求共轭，与第一符号流构成行向量，利用STTD的信道矩阵右乘该行向量，则可得到发送的符号流。

下面详细讨论平衰落环境下，解扩单元21和STTD解码单元22的实现方法，接收系统有1个接收天线，令h₁和h₂分别表示从第一和第二发送天线到接收天线的信道衰落，

1.解扩单元21

在第n个符号周期里，在其第2m-1(m＝1，2，…，N/2)码片接收到的信号为

$r(\mathrm{nN}+2m-1)=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{-s}_{2n}^{*}{c}_{2m}+s_{2n-1}{c}_{2m-1}\\ s_{2n-1}^{*}{c}_{2m}+s_{2n}{c}_{2m-1}\end{array}\right]+n(\mathrm{nN}+2m-1)$

其中n(nN+2m-1)为在该符号周期里接收到的噪声信号，具有零均值，各个码片上的噪声分布相互独立。第2m(m＝1，2，…，N/2)个码片接收到的信号为：

$r(\mathrm{nN}+2m)=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_{2n}^{*}{c}_{2m-1}+s_{2n-1}{c}_{2m}\\ {-s}_{2n-1}^{*}{c}_{2m-1}+s_{2n}{c}_{2m}\end{array}\right]+n(\mathrm{nN}+2m)$

如果将这两个码片里的接收不含噪声的信号构成一个行向量，可以表示为如下形式：

$\left[\begin{array}{cc}{r}^{\′}(\mathrm{nN}+2m-1)& r^{\′}(\mathrm{nN}+2m)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{-s}_{2n}^{*}{c}_{2m}+s_{2n-1}{c}_{2m-1}-s_{2n}^{*}{c}_{2m}+s_{2n-1}{c}_{2m-1}\\ s_{2n-1}^{*}{c}_{2m}+s_{2n}{c}_{2m-1}-s_{2n-1}^{*}{c}_{2m-1}+s_{2n}{c}_{2m}\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{s}_{2n-1}& {-s}_{2n}^{*}\\ s_{2n}& s_{2n-1}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{c}_{2m-1}& c_{2m}\\ c_{2m}& {-c}_{2m-1}\end{array}\right]$

这样，将第n符号周期所有码片里接收到的信号构成一个行向量r(n)，

$r\left(n\right)=\left[\begin{array}{cccc}r(\mathrm{nN}+1)& r(\mathrm{nN}+2)& \·\·\·& r(\mathrm{nN}+N)\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{s}_{2n-1}& {-s}_{2n}^{*}\\ s_{2n}& s_{2n-1}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}{c}_1& c_2& \·\·\·& c_N\\ c_2& {-c}_1& \·\·\·& {-c}_{N-1}\end{array}\right]+n_r\left(n\right)......\left(2\right)$

其中n_r(n)为该符号周期在各码片接收到噪声信号。利用上式中最右端矩阵的两个行向量分别对向量r(n)进行解扩，得到两个输出符号x₁(n)和x₂(n)，它们与信道衰落和发射符号存在如下关系

$x\left(n\right)=\left[\begin{array}{cc}{x}_1\left(n\right)& x_2\left(n\right)\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{s}_{2n-1}& {-s}_{2n}^{*}\\ s_{2n}& s_{2n-1}^{*}\end{array}\right]+n_x\left(n\right)$

对于同步多用户系统，x(n)没有其它用户的干扰。

2.STTD解码单元22

由x₁(n)和x₂(n)构成一个向量

可以表示为

利用STTD信道矩阵

${\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2^{*}\\ h_2& {-h}_1^{*}\end{array}\right]}^H$

右乘 ,得到[s_2n-1 s_2n]的最到似然估计

$\hat{s}\left(n\right)=\left[\begin{array}{cc}{s}_{2n-1}& s_{2n}\end{array}\right]+n_{s^{\′}}\left(n\right)$

从而解得符号流。

因此，本发明可在一个接收天线的情况下，解得一个符号周期里发送的各个符号的内容。本发明的接收系统和MPD接收系统的区别在于，不需进行干扰对消处理，对于平衰落同步多用户系统来说，STTD解码单元的输入没有码间串扰和用户间干扰。由于没有复杂的干扰对消处理，本发明的接收系统的结构的复杂度要低于MPD接收系统。

图3示出了根据本发明实施例的发送方法的流程图。

首先，在步骤S31，输入的符号流进行串并转换，将其转换成两个符号流，第一符号流s₁和第二符号流s₂。

接下来，一方面，在步骤S32对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行归一化处理，使得发送的符号的功率保持为1。在步骤S33，用特定的扩频码对归一化后的符号流进行扩频处理，得到第一路的第一和第二扩频序列。

另一方面，在步骤S34，对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行STTD编码，输出编码的符号流一s₂ ^*和s₁ ^*，并在步骤S35对其进行归一化处理，例如乘以常数1/。此后，在步骤S36，用同样的扩频码对归一化的符号流进行扩频处理，输出第二路的第一和第二扩频序列。在步骤S37，对第二路的第一和第二扩频序列进行正交变换，即，对其中的第奇数个码片求负，然后，交换其中的第奇数和第偶数个码片的顺序，得到正交变换后的第二路的第一和第二扩频序列。最后在步骤S38，将上述第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换后的第二路的第二和第二扩频序列相加，分别从各自的发送天线上发送出去。

图4示出了根据本发明实施例的接收方法的流程图。

如图4所示，在步骤S41对从接收天线接收的信号进行解扩，输出第一符号流和第二符号流。然后，在步骤S42，直接利用STTD的检测算法进行解码，得到发送的符号流。

以上说明的是采用两个发送天线的情况，本发明可以采用超过两个的发送天线。图5示出了采用超过两个发送天线的发送系统的示意性方框图。

如图5所示，例如，需要从多根发送天线1-4上发送两个用户终端的数据，需要在分组单元51中对从数据源输入的符号流和天线进行分组，把输入的符号流分成第一用户终端的符号流和第二用户终端的符号流，并且把每两个发送天线分成一组。但是，如果来自数据源的符号流已经是各个用户终端的符号流，则无需对符号流进行划分，仅仅需要针对各个用户终端的符号流选择天线就可以了。

接下来，把各个符号流输入串并转换单元52中，转换成用户第一用户终端的第一符号流s₁和第二符号流s₂，以及用于第二用户终端的第三符号流s₃和第四符号流s₄。这里，第一符号流s₁和第二符号流s₂输入STTD扩频部分53A中进行扩频处理，第三符号流s₃和第四符号流s₄输入STTD扩频部分53B中进行扩频处理，这里的STTD扩频部分53A和53B与图1所示的STTD扩频部分19的结构相同，这里不再赘述。

要注意的是，为了保证空间分集的性能，在对发送天线进行分组时，最好将距离较远的两个发送天线分为一组，这样做的目的是为了充分利用MIMO系统空间分集的特性，最大可能地保证传输同一个符号两个发送天线不同时处于深度衰落。

从理论上讲，实现发送天线组合的最佳标准要依据天线信道衰落的统计特性，系统求解一段时间中，每两个天线信道衰落的相关性，选取总体相关性最低的作为天线分组方式。

为了提高传输速率，不同组的发送天线上传输不同的信号，为了保证接收系统能够得到充分的信息，估计出各个发送天线发送的内容，接收天线数应大于天线组数。当接收天线仍只有一个时，不同组的发送天线应选择不同的扩频码。为了保证更多的用户即时通信，系统则应根据具体情况，调整一些用户的信号传输速率。

当系统有多个接收天线时，仍应先对接收信号进行解扩，之后按照两发多收STTD系统的检测算法求解各个发送符号，这里不再赘述。

对于多用户下的MIMO系统，其它用户不可采用(2)式中最右矩阵的行向量作为扩频码，否则会带来用户间干扰，这样就减少不同用户可用的扩频码。然而，在CDMA系统中，为了保证通信质量，所允许的用户数是远低于扩频增益，系统会存在一些冗余扩频码，因此，对于其它用户选择扩频码的约束也是合理的。比如，当一个用户以9600bps速率进行语音通信时，CDMA的信道带宽是1,228,800Hz，处理增益为1,228,800Hz/9600＝128＝21db。以此推算，每当用户数增加一倍，信道处理增益下降3db，当用户数达到32个时，信噪比接近底线。另外，可根据系统中同时通话的用户数和各个用户所需的传输速率，折中考虑各个用户的传输方式和速率。

图6和图7给出了本发明的发送系统的Monte Carlo仿真结果，实验次数为300000次。噪声为零均值高斯白噪声，能量可变，整个MIMO系统有2个发射天线，1个接收天线，各个发射天线到接收天线间信道衰落相互独立。

图6所示为单用户情况下，扩频增益为4和8时误码率随信噪比变化曲线。从图中可以看出，对于STTD扩频系统，扩频增益提高一倍，系统性能将增加2-3dB。

图7为扩频增益为8时，一个用户和两个用户时，误码率随信噪比变化曲线，该多用户系统为同步多用户系统。

本发明的在不增加接收天线个数的情况下，利用CDMA系统的扩频信号，实现多路复用和空间分集，提高系统的符号传输速率。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (34)

1、一种发送系统，包括：

串并转换装置，用于对输入的符号流进行串并转换，输出第一符号流和第二符号流；

第一扩频装置，用于利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；

STTD编码装置，用于对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；

第二扩频装置，用于用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；

正交变换装置，用于把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；

合并装置，用于把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

2、如权利要求1所述的发送系统，其特征在于，还包括：

设置在串并转换装置和第一扩频装置之间的第一归一化装置，用于对第一符号流和第二符号流进行归一化处理；

设置在STTD编码装置和第二扩频装置之间的第二归一化装置，用于对经过STTD编码的第一符号流和第二符号流进行归一化处理。

3、如权利要求2所述的发送系统，其特征在于，所述第一归一化装置和第二归一化装置由乘法器构成。

4、如权利要求1所述的发送系统，其特征在于，所述合并装置由加法器构成。

5、如权利要求1所述的发送系统，其特征在于，所述STTD编码装置如下对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行编码：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}-s_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right)$

其中上标‘*’表示共轭。

6、如权利要求1所述的发送系统，其特征在于，所述第一扩频装置通过把所述特定的扩频码与第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第一路的第一和第二扩频序列。

7、如权利要求1所述的发送系统，其特征在于，所述第二扩频装置通过把所述特定的扩频码与经过编码的第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第二路的第一和第二扩频序列。

8、一种接收系统，包括：

解扩装置，用于对从接收天线输入的信号进行解扩，输出第一符号流和第二符号流；

STTD解码装置，用于对所述第一符号流和第二符号流进行STTD解码，输出解码的符号流。

9、如权利要求8所述的接收系统，其特征在于，所述解扩装置利用相应的解扩矩阵和接收到的符号中码片向量相乘，对第一符号流和第二符号流进行解扩。

10、如权利要求8所述的接收系统，其特征在于，所述STTD解码装置通过把接收的符号流中的符号所组成的向量与信道矩阵相乘，来对第一符号流和第二符号流进行解码。

11、一种发送方法，包括步骤：

对输入的符号流进行串并转换，输出第一符号流和第二符号流；

利用特定的扩频码对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；

对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；

用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；

把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；

把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

12、如权利要求11所述的发送方法，其特征在于，还包括步骤：

对第一符号流和第二符号流进行归一化处理；

对经过STTD编码的第一符号流和第二符号流进行归一化处理。

13、如权利要求11所述的发送方法，其特征在于，如下对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行编码：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}-s_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right)$

其中上标‘*’表示共轭。

14、如权利要求11所述的发送方法，其特征在于，通过把所述特定的扩频码与第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第一路的第一和第二扩频序列。

15、如权利要求11所述的发送方法，其特征在于，通过把所述特定的扩频码与经过编码的第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第二路的第一和第二扩频序列。

16、一种接收方法，包括步骤：

对从接收天线输入的信号进行解扩，输出第一符号流和第二符号流；

对所述第一符号流和第二符号流进行STTD解码，输出解码的符号流。

17、如权利要求16所述的接收方法，其特征在于，利用相应的解扩矩阵和接收到的符号中码片向量相乘，对第一符号流和第二符号流进行解扩。

18、如权利要求16所述的接收方法，其特征在于，通过把接收的符号流中的符号所组成的向量与信道矩阵相乘，来对第一符号流和第二符号流进行STTD解码。

19、一种发送系统，包括：

分组装置，把每两个发送天线分成一组，用于相应的用户终端；

串并转换装置，对各个用户终端的符号流进行串并转换，针对每个用户终端输出第一符号流和第二符号流；

多个STTD扩频部分，每个STTD扩频部分都包括：

第一扩频装置，用于利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；

STTD编码装置，用于对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；

第二扩频装置，用于用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；

正交变换装置，用于把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；

合并装置，用于把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

20、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述分组装置还把来自数据源的符号流划分成各个用户终端的符号流。

21、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述分组装置把距离较远的两个发送天线分为一组。

22、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述STTD编码部分还包括：

设置在串并转换装置和第一扩频装置之间的第一归一化装置，用于对第一符号流和第二符号流进行归一化处理；

设置在STTD编码装置和第二扩频装置之间的第二归一化装置，用于对经过STTD编码的第一符号流和第二符号流进行归一化处理。

23、如权利要求22所述的发送系统，其特征在于，所述第一归一化装置和第二归一化装置由乘法器构成。

24、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述合并装置由加法器构成。

25、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述STTD编码装置如下对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行编码：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}-s_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right)$

其中上标‘*’表示共轭。

26、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述第一扩频装置通过把所述特定的扩频码与第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第一路的第一和第二扩频序列。

27、如权利要求19所述的发送系统，其特征在于，所述第二扩频装置通过把所述特定的扩频码与经过编码的第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第二路的第一和第二扩频序列。

28、一种发送方法，包括步骤：

把每两个发送天线分成一组，用于相应的用户终端；

对各个用户终端的符号流进行串并转换，针对每个用户终端输出第一符号流和第二符号流；

针对每个用户终端的第一符号流和第二符号流：

利用特定的扩频码来对第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第一路的第一和第二扩频序列；

对第一符号流和第二符号流进行STTD编码，输出编码的第一符号流和第二符号流；

用所述特定的扩频码对编码的第一符号流和第二符号流进行扩频，输出第二路的第一和第二扩频序列；

把第二路的第一和第二扩频序列中的第奇数个码片求负，然后交换第奇数和第偶数个码片的顺序，输出正交变换的第一和第二扩频序列；

把第一路的第一和第二扩频序列分别与正交变换的第一和第二扩频序列相加，并把相加结果从各自的天线上发送出去。

29、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，把来自数据源的符号流划分成各个用户终端的符号流。

30、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，把距离较远的两个发送天线分为一组。

31、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，还包括步骤：

对第一符号流和第二符号流进行归一化处理；

对经过STTD编码的第一符号流和第二符号流进行归一化处理。

32、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，如下对第一符号流s₁和第二符号流s₂进行编码：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)\⇒\left(\begin{array}{c}-s_2^{*}\\ s_1^{*}\end{array}\right)$

其中上标‘*’表示共轭。

33、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，通过把所述特定的扩频码与第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第一路的第一和第二扩频序列。

34、如权利要求28所述的发送方法，其特征在于，通过把所述特定的扩频码与经过编码的第一符号流和第二符号流中的各个符号相乘，来输出第二路的第一和第二扩频序列。

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