[发明专利]一种OFDM系统的信号分集的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种OFDM系统的信号分集的方法，确切地说，涉及一种 OFDM系统中的采用旋转调制和信道编码的简单实用的信号分集方法，从而能 很好地综合利用衰落信道下的时间分集、频率分集和调制分集以及信道编码增 益降低系统的误帧率，属于数据通信中的分集技术领域。

背景技术

1982年Ungerboeck提出网格编码调制TCM(Trellis Code Modulation) 技术后，编码调制CM(Coded Modulation)技术始终是个热门的研究课题。TCM 的基本思想是将编码器和调制器作为一个统一的整体进行综合设计，使得编码 器和调制器级联后产生的编码信号序列具有最大的欧式自由距离。目前的理论 和实践均已表明TCM在加性白高斯信道(AWGN Channel)中可以达到最佳性 能。然而，在将TCM用于移动衰落信道时发现：此时其性能变得很差。于是， 如何在衰落信道中寻找最佳的编码调制方案就成为近年来的研究热点。

TCM编码方法的优势是将编码信号序列的欧氏距离最大化，这在AWGN 信道中能够起到良好的效果。但是对于衰落信道，性能的提高取决于增加分集 数和增大积距离，这使得TCM编码方法在衰落信道传输中不存在性能优势。

1992年Zehavi最先提出比特交织编码调制算法BICM(Bit Interleave Code  Modulation)，该算法与传统的TCM相比较，在瑞利信道下的性能有显著提高。 1996年G Caire等人在理想交织的情况下计算了BICM方案的容量，证明了具 有Gray映射的大多数信号集的容量几乎等于信号集本身的容量。这样就从理 论上说明了BICM可以获得与TCM相同的编码增益，而不仅仅只是一种次最 佳的编码方案。

在BICM算法中起决定作用的比特交织技术增大了编码调制的时间分集度， 然而，其在高斯信道下的性能则又由于最小欧氏距离的减小而恶化。

正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种 宽带多载波技术。它是通过将高速传输的数据流转换为一组低速并行传输的数 据流，使得系统对多径衰落信道频率选择性的敏感程度大大降低，从而具有良 好的抗噪声和抗多径干扰的能力，适用于在频率选择性衰落信道中进行高速数 据传输。如果能够将OFDM与BICM方式相互结合，可进一步提高通信质量。

在衰落信道中，“分集”的作用非常重要。在最佳分集情况下，错误概率会 随着平均信噪比的增加而呈指数下降。在BICM算法中，虽然比特交织技术增 大了编码调制的时间分集度，但是，由于最小欧氏距离的减小，又使该方案在 高斯信道下的传输性能变得恶化。因此，如何解决这个技术难题，成为业内科 技人员关注的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种OFDM系统的信号分集的方法，该方 法通过改变调制星座图的旋转角度引入信号分集，以增加系统传输时的分集数； 同时，通过旋转调制的方式，将传输的数据扩散分布到不同的分量上，使不同 分量的数据各自在信道上单独衰落，再引入OFDM频率分集和交织分集，从而 能够有效地提高系统性能；同时通过选择最优旋转角度，获取性能提升的最大 化。

为了达到上述目的，本发明提供了一种OFDM系统的信号分集的方法，其 特征在于：该方法包括下列操作步骤：

(1)发送端对数据进行初始化处理：发送端根据设定的编码方式和调制方 式对每个用户准备发送的数据块分别进行编码和调制处理，再依照设定的旋转 角度对调制后的数据块符号进行旋转调制处理，然后对旋转调制后的数据块符 号进行存储；

(2)发送端按照设定的用户个数对存储器中多个用户的数据块符号进行分 组和时频交织处理、正交频分复用OFDM时频资源分配与Q路交织处理；该 步骤包括下述操作内容：

(21)发送端每次对存储器中的P个不同用户数据块符号进行时频交织处 理，时频交织规则为：以按行写入方式发送一组信息进入以P×L格式存储器 构成的交织器后，再按列取出，完成时频交织变换；这样不同用户的数据以首 尾相接方式排列，则第q位的数据经过时频交织重排后的位置为：从而将突发差错的有记忆信道变成无记忆的独立差错信道；其中， L是每次传输的数据块符号长度，P、L、q皆为自然数，表示对其的商向上 取整；