[发明专利]多载波码分多址系统中分层空时非线性预编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及多载波码分多址系统中分层空时非线性预编码方法，属于多输入多输出多载波系统空间复用分层空时发射技术领域。

背景技术

广义的多输入多输出MIMO技术涉及广泛，主要包括发射分集技术和空间复用技术。其中空间复用技术是在不同的天线上发射不同的信息，贝尔实验室的V-BLAST码是空间复用技术的典型应用；而发射分集技术是在不同的天线上发射包含同样信息的信号，从而达到空间分集的效果。基于发射分集的空时编码技术由于将空间域上的发射分集和时间域上的编码相结合，能够很大程度地克服信道衰落、提高系统性能，因而备受关注。

目前，多载波CDMA方案主要三种，MC/DS-CDMA、MT-CDMA和MC-CDMA。MC/DS-CDMA是由多伦多大学V.Dasilva和E.S.Sousal提出，它是将发送数据序列首先经过串并变换成多路并行输出，然后并行的每路数据由相同的短扩频码扩频，最后对这多路数据进行OFDM调制；MT-CDMA是由比利时的L.Vandendorpe提出，它也是利用给定扩频序列在时域内扩展经串并变换后的数据流，与前者不同的是，MT-CDMA采用与载频成比例的长扩频序列，使系统可容纳更多的用户；而MC-CDMA最早是由美国的Linnartz、Yee、Fettweis和德国的Fazel、Papke各自独立提出的，它是每个信息符号由一个特定的扩频码片进行扩频，然后将每个扩频信号调制到相应的子载波上，因此，若扩频码的长度为N，那么对应的这N个子载波传输的是相同的信息数据。其中MC-CDMA具有最佳的频谱分布，抗干扰能力强，而且发射机的实现较简单。

多输入多输出MIMO系统采用空时编码技术能够极大地提高无线通信系统的容量，并有效改善无线通信系统的性能。多载波码分多址MC-CDMA方案结合CDMA与OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用调制）技术的优点，能够有效地对抗由频率选择性多径信道引起的符号间串扰。将MIMO与MC-CDMA技术相结合，可以进一步提高系统的性能和传输速率。为进一步提高系统接收机性能及降低其复杂度，新型的信号处理技术成为业内研究的热点，预编码技术就是在发射端利用完全信道状态信息或部分信道状态信息对发送符号进行相应预处理，以提高系统容量或降低系统误码率等为目的的现代信号处理技术。

目前，在MIMO-MC-CDMA系统中针对由贝尔实验室提出的垂直分层空时码VBLAST检测的研究主要集中在进一步提高检测器性能和降低复杂度上，传统的检测方法主要有迫零方法(ZF)、最小均方误差方法(MMSE)等。MIMO-MC-CDMA系统基于排序迭代干扰消除方法，以取得更好的性能；基于低复杂度MIMO-MC-CDMA接收机，同时获得相应的性能改善。上述两种检测方法虽然在接收机性能获得了相应该改善，但缺点是复杂度高而且性能不是最优，存在误层传输效应，同时接收机的复杂度随着性能改善而提高。基于发射端信道预编码技术可以克服传统接收端检测方法的缺点，采用线性预编码，虽然可以降低接收机的复杂度，但仍不能消除误层传输效应；采用非线性THP预编码，不但降低了接收机的复杂度，而且有效消除误层传输效应，但传统THP预编码方法大多基于QR三角分解方法，会将信道分解为具有不同对角元素值的三角信道，使子信道具有不同的增益，从而导致一定的系统性能损失；基于几何均值分解预编码方案，由于所有对角元素值均等于信道矩阵特征值的几何均值，使得子信道获得等增益；本发明将非线性预编码的思想引入到MIMO-MC-CDMA分层空时方案中，并提出了一种MIMO-MC-CDMA下行链路系统中VBLAST非线性模代数THP预编码方法，仿真结果表明本发明所提出的方法比传统方法有效降低了系统的误码性能，并降低下行接收机复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种多载波码分多址系统中分层空时非线性预编码方法，以解决MIMO-MC-CDMA系统中垂直分层空时方案传统检测存在误层传输效应及译码复杂度高的问题。