專利名稱：在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼的方法。特
別是，基于多入多出正交頻分復(fù)用(MIM0-0FDM)技術(shù)，在無線通信系統(tǒng) 下行鏈路中構(gòu)造無約束成對正交碼的方法，及其在碼分多址技術(shù)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
多入多出(MIM0)技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域技術(shù)的重大突破。采用多根 發(fā)射和接收天線的無線通信系統(tǒng)通常被稱為多入多出(MIM0)系統(tǒng)。在無 線衰落環(huán)境中，MIMO系統(tǒng)的信道容量與接收/發(fā)射天線的數(shù)目成正比。也 就是說，通過增加天線的數(shù)量，可以成倍地提高無線通信系統(tǒng)的頻譜效 率。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種高效的寬帶接入技術(shù)，它能夠以較 低的代價(jià)有效地對抗頻率選擇性衰落。采用多根收發(fā)天線的正交頻分復(fù)用 系統(tǒng)就是所謂的多入多出正交頻分復(fù)用(MIMO-OFDM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合 了 MIM0技術(shù)和OFDM技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來高速無線通信系統(tǒng)的
主要物理層技術(shù)之一。
目前，針對MIM0-0FDM技術(shù)的研究主要集中在單用戶系統(tǒng)。然而，實(shí)
際的系統(tǒng)大部分是多用戶系統(tǒng)，要想在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用MIMO-OFDM技術(shù)， 必須考慮多用戶系統(tǒng)中存在的干擾、多用戶檢測等特殊問題，提出適用于 MIMO-OFDM系統(tǒng)的、簡單有效的多址技術(shù)。
傳統(tǒng)的多址技術(shù)包括時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分 多址(CDMA)。與前兩者相比，碼分多址技術(shù)的頻譜利用率高，系統(tǒng)容量 大，抗衰落、抗干擾能力強(qiáng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)高效、靈活的用戶接入。適用于 OFDM系統(tǒng)的常見碼分多址技術(shù)包括多載波直接序列碼分多址 (MC-DS-CDMA )、多載波碼分多址(MC-CDMA)和正交頻分碼分多址 (OFCDM)。對基于MIMO-OFDM的碼分多址技術(shù)而言，每一個數(shù)據(jù)信息均被擴(kuò)展至空間(天線)、時間和頻率(子載波)三個維度上。因此，在此，
稱這種技術(shù)為空時頻擴(kuò)展(Space-Time-Frequency Spreading: STFS)碼 分多址技術(shù)。傳統(tǒng)的基于OFDM系統(tǒng)的碼分多址技術(shù)無需額外處理均可直 接應(yīng)用于多用戶MIM0-0FDM系統(tǒng)。但是，這些方案最初都是針對采用一根 發(fā)射天線的OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，并未針對MIMO-OFDM的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。
在碼分多址系統(tǒng)中，利用相應(yīng)擴(kuò)頻碼對每個用戶進(jìn)行擴(kuò)頻。而空時頻 中的多用戶系統(tǒng)，可以用編碼矩陣中的一列作為一個用戶的空時頻擴(kuò)頻 碼。例如，對于12X12的編碼矩陣，其擴(kuò)頻因子為12，即一共可以支持 12個用戶?？梢苑謩e利用其中的一列元素作為一個用戶的空時頻擴(kuò)頻碼。 這樣，可以對該用戶在空時頻三維上進(jìn)行擴(kuò)頻。例如，每個用戶在空間上 可以使用三根天線，時間上可以使用四個時隙?；蛘呤褂萌炀€和四個 子載波進(jìn)行通信。
已經(jīng)提出的耦合哈達(dá)瑪碼充分利用了 MIM0-0FDM的特點(diǎn)，帶來了空間 分集增益，在應(yīng)用于空時頻擴(kuò)展碼分多址時，提高了多用戶系統(tǒng)的性能。 但耦合哈達(dá)瑪碼的構(gòu)造僅限于使用傳統(tǒng)的沃爾什一哈達(dá)瑪矩陣來完成，其 碼字的構(gòu)造和長度具有較大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼 的方法，該方法應(yīng)用于空時頻擴(kuò)展碼分多址系統(tǒng)中，能夠帶來空間分集， 并有效地提高多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)的性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對 正交碼的方法，包括步驟
一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼的方法，包括步驟
a. 確定發(fā)射端的發(fā)射天線數(shù)量A以及時間或者頻率上的擴(kuò)頻因子數(shù)浙
b. 基于所確定的^和f構(gòu)成無約束正交碼的基本矩陣Ae識^M， Be9T""、且M2 ，使得無約束正交碼能夠?qū)崿F(xiàn)完全空間分集；
c. 基于所構(gòu)成的基本矩陣A和B，按照使得到的擴(kuò)頻碼矩陣S的列與 列之間正交的條件計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S;和
d. 將擴(kuò)頻碼矩陣S的每一列分成M個維數(shù)為 xl的列向量，并按照使構(gòu)造的矩陣的行與行之間為正交的方式構(gòu)成維數(shù)為 XM的矩陣S"，根
據(jù)矩陣Su構(gòu)造擴(kuò)頻碼矩陣S的第u歹ij，擴(kuò)頻碼矩陣S中的每一列由系統(tǒng)中
的一個用戶作為擴(kuò)頻碼使用。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成無約束成對正交碼的方法，可以有效地抵消無線衰落 的影響，減少多用戶干擾，平衡所有用戶的性能，并增強(qiáng)MIM0-0FDM多用 戶系統(tǒng)的整體性能。
另外，本發(fā)明的方法大大提高了頻率資源的利用率。這種成對正交碼 可直接應(yīng)用于傳統(tǒng)的碼分多址技術(shù)，也可用于諸如MC-DS-CDMA， MC-CDMA 和0FCDM之類的其它多用碼分多址系統(tǒng)中。


通過下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述及其
它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其中
圖1示出了采用空時頻擴(kuò)展碼分多址(STFS-CDMA)的多用戶
MIM0-0FDM系統(tǒng)的下行鏈路發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的示意圖2示出了地址碼在空間域、時間域和頻率域的碼片映射關(guān)系； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無約束成對正交碼的構(gòu)造流程圖； 圖4示出了在采用STFS-CDMA的多用戶MIM0-0FDM系統(tǒng)中的檢測算法
流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，在描述過程中省略 了對于本發(fā)明來說是不必要的細(xì)節(jié)和功能，以防止對本發(fā)明的理解造成混 淆。
下面通過附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1示出了采用STFS-CDMA的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)下行鏈路發(fā)射機(jī) 和接收機(jī)IOO的示意圖。
如圖1所示，在發(fā)射端，由數(shù)據(jù)源110產(chǎn)生用戶的數(shù)據(jù)流。所產(chǎn)生的 數(shù)據(jù)流被提供到編碼器及映射器112。編碼器及映射器112對所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼和調(diào)制，并將經(jīng)過編碼和調(diào)制的數(shù)據(jù)流輸出到串并行轉(zhuǎn)換單
元114。串并行轉(zhuǎn)換單元114將串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行子數(shù)據(jù)流。子數(shù)據(jù)流被提供給空時頻擴(kuò)展單元116。在空時頻擴(kuò)展單元116中，子數(shù)據(jù)流被地址碼擴(kuò)展到空間域、時間域和頻率域，然后疊加在一起。擴(kuò)頻信號被輸入到交織單元118，對擴(kuò)頻信號進(jìn)行交織處理。經(jīng)過交織處理的信號被提供給快速傅立葉反變換(IFFT)單元120，對信號進(jìn)行快速傅立葉反變換，以便將頻域信號變換到時域。此后，變換到時域的信號被傳送到加保護(hù)間隔單元122，以對編號后的信號加入保護(hù)間隔。然后，由射頻單元124將經(jīng)過上述處理的基帶信號轉(zhuǎn)換成射頻(RF)信號。最后，系統(tǒng)中所有用戶的射頻信號通過天線單元陣列126a到126g發(fā)射出去。
在接收端，由接收天線陣列128a至128h接收發(fā)射端發(fā)射的信號。所接收的信號被送到射頻解調(diào)器130。射頻解調(diào)器130將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，并將轉(zhuǎn)換成的基帶信號再提供給去保護(hù)間隔單元132。被去除保護(hù)間隔的基帶信號被輸入到快速傅立葉變換單元134?？焖俑盗⑷~變換單元134對基帶信號進(jìn)行快速傅立葉變換，以便把時域信號變換成頻域信號，并把變換后的基帶信號提供給解交織單元136，并由解交織單元136對基帶信號進(jìn)行解交織處理。經(jīng)過解交織處理的數(shù)據(jù)流被送入指定用戶的檢測器138，由檢測器138檢測出所接收的數(shù)據(jù)流中針對特定用戶的并行數(shù)據(jù)流。將所檢測出的并行數(shù)據(jù)流提供給并串轉(zhuǎn)換單元140。并串轉(zhuǎn)換單元140將用戶的并行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，并將所轉(zhuǎn)換的串行數(shù)據(jù)流提供給解碼器和解映射單元142。解碼器和解映射單元142對串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼和解映射處理，恢復(fù)得到原始信號，并將恢復(fù)的原始信號提供給數(shù)據(jù)接收單元144。
在STFS-CDMA系統(tǒng)中，擴(kuò)頻模塊的輸入輸出關(guān)系可以用下面的表達(dá)式
(1)表示
y = HSx + s (1)其中S-[s, s2…sj，表示擴(kuò)頻碼矩陣；t/為激活的用戶數(shù)，、為用戶w的長度為尸的擴(kuò)頻碼，因此，擴(kuò)頻塊中所能容納的最大用戶數(shù)也為尸；
x二[x, x2…；c」"，表示激活用戶的數(shù)據(jù)符號向量，x"表示第"個用戶的符號(卜f表示轉(zhuǎn)置算子)；s =
￡, ￡，
1
表示噪聲向:
表示發(fā)射天線的數(shù)目，s4 (* = 1,2，...，尸/ )表示第A個時頻隙上的維數(shù)為
",xl的噪聲向量，",為接收天線的數(shù)目；y =
y
，h表
示第A個時頻隙上維數(shù)為 xl的接收信號向量；H是一個時頻塊上的等效
基帶信道矩陣，可以由下面的表達(dá)式(2)表示
H,0 00H2 、
0
0 0
(2)
H
其中HA表示第A個時頻隙上的信道矩陣，& = 1，2，一,尸/""應(yīng)該指出的是，
這里，擴(kuò)頻碼長被限制為尸二 M， M是在時域和頻域的擴(kuò)頻因子。艮P，
尸應(yīng)當(dāng)為 的倍數(shù)。這里， 和M這兩個數(shù)值的選擇決定了擴(kuò)頻碼的長
度。也就是說，所需要的擴(kuò)頻長度和天線數(shù)決定時間或頻域上的擴(kuò)頻因子。
將擴(kuò)頻碼長限制為尸是為了消除傳統(tǒng)正交碼以及現(xiàn)有技術(shù)的耦合正交碼在
長度上所受到的2的冪次方的限制。
圖2示出了地址碼在空間域、時間域和頻率域的碼片映射關(guān)系的一個
實(shí)例200。在STFS-CDMA系統(tǒng)中，每個數(shù)據(jù)符號不僅僅被擴(kuò)展到時間域和
頻率域(子載波)上，同時也被擴(kuò)展到空間域(天線)上。
STFS-CDMA的碼片映射處理包括兩個步驟1 )將用戶"的擴(kuò)頻碼、分
成尸/ 個子碼，每個子碼對應(yīng)一個發(fā)射天線，從而使得每個天線上的子碼
序列之間也是正交的，以保證空間分集的實(shí)現(xiàn)；2)將子碼中的不同碼片
分別分配到天線上對應(yīng)的時頻隙上，從而盡可能大地實(shí)現(xiàn)時間和頻域上的
分集，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。 一個擴(kuò)頻碼在所有天線上所占用的時頻隙集
合被稱為一個時頻塊。此時，時頻塊中包含了尸Av個時頻隙。這里，可以
以發(fā)射天線的數(shù)量為4，擴(kuò)頻碼長度為2么即 =4，尸=24為例，進(jìn)行
說明。應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于，而是可以應(yīng)用到其它的天線的數(shù)量和擴(kuò)頻碼長度。當(dāng) =4，尸=24時，根據(jù)尸/"r可以得出此時一個時頻塊中包含了 6個碼片。這些碼片可以分布在2個子載波和3個時隙上。應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于此，也可以采用其它的碼片分布方式，只要其乘積為6即可。
因此， 一個長度為24的碼字向量可以用下面的矩陣表達(dá)式(3)來表示
、1S"5了w,21
、2、6 ' 、22
&S"7 , ，23
、4、8 ' S"，24
(3)
上式中的數(shù)字表示一個地址碼中時頻隙的指標(biāo)，矩陣中的第"行碼片被映射到第"個天線上，同時第/列的碼片被分配到第/個時頻隙上(/ = 1,2,,-.,尸/ )。
圖2示出了在四個發(fā)射天線(1， 2， 3， 4)的情況，分配給每個發(fā)射天線的子碼210， 212， 214，和216的碼片分布。從上面的表達(dá)式(3)中可以看出，分配給發(fā)射天線1的子碼210的分布為碼片1， 5， 9， 13， 17，和21;分配給發(fā)射天線2的子碼212的碼片分布為2， 6， 10， 14， 18，和22;分配給發(fā)射天線3的子碼214的碼片分布為3， 7， 11， 15， 19，和23;分配給發(fā)射天線4的子碼216的碼片分布為4， 8， 12, 16， 20，和24 (如圖2所示)。
根據(jù)本發(fā)明的無約束成對正交碼的雙正交性體現(xiàn)在兩個方面 一方面，不同激活用戶的地址碼之間相互正交，這也是傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)的基本要求；另一方面，每個用戶的地址碼在不同天線上傳輸?shù)拇a字之間也保持正交。在圖2中，子碼210分別與子碼212、 214和216正交。
下面參考圖3描述無約束成對正交碼的生成過程。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無約束成對正交碼的構(gòu)造流程圖。如圖3所示，首先在步驟S412生成正交矩陣Ae9^w， Be9l"""、其中"r表示發(fā)射天線的數(shù)量，M表示時間或者頻率上的擴(kuò)頻因子數(shù)，且M2/v。正交矩陣A e 5RMxM和B e 9T『，在某種程度上決定了無約束正交碼的特性。一方面，這兩個矩陣的大小決定了最后生成的擴(kuò)頻碼序列的長度。如果不約束這兩個矩陣的大小，生成的擴(kuò)頻碼序列的長度則只受M^ 這個約束的影響。另一方面，這兩個矩陣是構(gòu)造無約束正交碼的基本矩陣，它們所具有的性質(zhì)，無約束正交碼也同樣具有。對于M2 的條件，是為了保證無約束正交碼能夠?qū)崿F(xiàn)完全空間分集，從而帶來比較大的性能增益。為了
9保證碼序列的正交性，矩陣中每個元素的絕對值分別為1/M和 1。此后，
在步驟S414，利用X:Trans(A)的函數(shù)關(guān)系，可以構(gòu)造一個維數(shù)為M、M
的矩陣X?？梢酝ㄟ^下面描述的方式獲得函數(shù)"Trans(〕"。
為此，可以構(gòu)成矩陣MeC^"，使i^為矩陣M的第n列，
/7二1,2，…,W。矩陣M"eC"^可由下面的表達(dá)式(4)給出。
]^"蘭[m" m"+1 … m, m2 … m—,1 (4)
新的矩陣MeC^"可由下面的表達(dá)式(5)構(gòu)造而成。
W蘭Trans (M)=
M2
(5)
由此可以獲得函數(shù)"TmnsO"。
另外，可以構(gòu)成矩陣EeC(柳—和FeC婦，使(e)為矩陣E的第m 行，附=1,2,''.,層，E(")eC仏M表示由矩陣E的第{(" —l)M + l}行 (e)(n—,)則到第"M行(eL所組成的矩陣，"",2，…,W。如下面的表達(dá)式
(6)所示。
E(")蘭
(e)("—一+2
(e)
(6)
同樣，可以構(gòu)造矩陣F的第"行為(f)"， 通過下面的表達(dá)式(7)產(chǎn)生。
E(神)，
新的x 矩陣可以
E(2) (f)2
(7)
E(豐(f、
接下來，在步驟S416，對在步驟S414得到的矩陣X，提取矩陣X的第1列到第 M列，并計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S二(X)， w Mx1B，其中運(yùn)算符"(E)
i一 Mxl
的運(yùn)算方式如上面的表達(dá)式(7)所示。
上述變換可以保證無約束成對正交碼如下的兩個正交性質(zhì)
1) 矩陣的列與列之間是正交的，也就是說，不同用戶的碼序列之間 是正交的；
2) 對于矩陣的每一列，將它構(gòu)造成一個 xM的小矩陣，那么這個 小矩陣的行之間也是正交的，也就是說，將這個碼序列擴(kuò)展在不同的發(fā)射 天線后，天線上的碼序列之間也是正交的。
這種雙正交性不僅抑制了多用戶系統(tǒng)的多址干擾，而且充分利用了多 天線資源，實(shí)現(xiàn)了完全天線分集。
此后，在步驟S418，設(shè)定要被擴(kuò)頻的第一個用戶，即"-7。在步驟S420， 將擴(kuò)頻碼矩陣S的每一列分成M個維數(shù)為 xl的列向量，即
{sum|w = l，2,.、M}=par(sK，M)， w = l，2,'.，/7rM 。在此，par表示將一個
列向量從上至下分成M個小的列向量。
為此，可以設(shè)定0) = 「0「 co…a)LTeCO'，這里(0,，(02,…，0^
是Wxl的列向量。用？&"10,肘)表示將向量(0等分成0)1,0)2,''',0^個列向
量，如下面的表達(dá)式(8)所示
par(Q),M)蘭(G),.l!、l,2，…,M) (8)
另外，可以設(shè)定M-[m, m2…mJeC仏 這里，mi,m2,.",mw
是Mxl的列向量。可以將M的向量表達(dá)式設(shè)定為如下面的表達(dá)式(9) 所示。
vec(M)全[m m…m;丫 (9)
另外，可以設(shè)定向量矩陣v^vv…《]、C^1，這里v,，V2,…,Vw 是Wxl的列向量。利用下面的表達(dá)式(10)計(jì)算
mat(v)蘭[v, v2…vw] (10)此后，在步驟S422，利用上面的表達(dá)式(10)，通過S:^mat(s" 可以構(gòu)造一個維數(shù)為 xM的矩陣S"。
經(jīng)過上述處理過程，生成的擴(kuò)頻碼矩陣S已經(jīng)具有了無約束成對正交 碼的特性。所生成的擴(kuò)頻碼矩陣S中的每一列可由系統(tǒng)中的一個用戶作為 擴(kuò)頻碼使用。
為了簡化接收端的信號處理，可以對擴(kuò)頻碼矩陣S中每一列的碼字進(jìn)
行順序調(diào)整。為此，在步驟S424,通過s"-vec(Sj將矩陣S"的所有列拉
直為一個(",M)xl的列向量s"。由此得到了針對用戶"的擴(kuò)頻碼。接下來，
在步驟S426，將用戶端序號加l，即準(zhǔn)備構(gòu)成針對下一個用戶的擴(kuò)頻碼。
在步驟S428，判斷是否針對所有要擴(kuò)頻的用戶計(jì)算了擴(kuò)頻碼。如果沒有針
對所有的用戶計(jì)算擴(kuò)頻碼，流程返回步驟S420，重復(fù)步驟S420至S426
的步驟。另外，如果在步驟S428判斷已經(jīng)針對所有要擴(kuò)頻的用戶計(jì)算了
擴(kuò)頻碼。流程則進(jìn)行到步驟S430，構(gòu)造一個( M)x( M)維的矩陣S'為
S'=[s; s2…s'"一]。此處'S'是一個維數(shù)為 Mx M的無約束成對
正交矩陣，S'的每一列都是一個長度為",M的無約束成對正交碼。由此為
要擴(kuò)頻的所有用戶構(gòu)成擴(kuò)頻碼。
根據(jù)本發(fā)明提出的成對正交碼，產(chǎn)生的地址碼碼長為",M，且
M2 22。應(yīng)該指出，設(shè)定M》 22的條件不是必要的，設(shè)定大于等于 2只是說明用于多天線系統(tǒng)。但是，本發(fā)明也可以用于單天線系統(tǒng)，只是 不存在空間的正交性而已。這種情況下，與目前存在的碼字類似了。
在傳統(tǒng)的碼分多址系統(tǒng)中，使用的是沃爾什--哈達(dá)瑪碼，其碼長在2 的冪范圍內(nèi)變化，即碼長是2， 4， 8， 16等等。碼字傳輸速率也是在2的 冪值的倍數(shù)的符號傳輸速率范圍內(nèi)變化。這種性質(zhì)導(dǎo)致在實(shí)際系統(tǒng)中浪費(fèi) 大量的頻帶資源。
根據(jù)本實(shí)施例中構(gòu)成擴(kuò)頻碼的方法，雖然無法將傳輸速率設(shè)定為任意 自然數(shù)，但能夠?qū)⑾拗品艑捴?的整數(shù)倍，且 可選擇任意自然數(shù)。因此 可以產(chǎn)生 整數(shù)倍的地址碼。例如，當(dāng) =3且^ = 4時，無約束成對地 址碼的長度為12。因此，無約束成對正交碼的構(gòu)造方法打破了雙正交碼的
長度限制，能夠提高頻譜效率，并且沒有性能損失。
另外，無約束成對正交碼的一個突出特點(diǎn)是，碼矩陣可以由一般的正交矩陣生成，比如離散傅立葉轉(zhuǎn)換矩陣，限制條件是每個元素的絕對值為
^'。例如，當(dāng) =2， ^ = 3時，使用離散傅立葉轉(zhuǎn)換碼來產(chǎn)生維數(shù)為6x6 的無約束成對正交碼，如下面的矩陣S'所示。
<formula>formula see original document page 13</formula>
應(yīng)該指出，無約束成對正交碼進(jìn)一步擴(kuò)寬了對擴(kuò)頻因子的限制條件， 可以構(gòu)造任意非質(zhì)數(shù)維數(shù)的成對正交碼。
圖4示出了在采用STFS-CDMA的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)中的檢測算法 流程圖。根據(jù)發(fā)射天線的數(shù)量 和接收天線的數(shù)量 之間的比例關(guān)系的不 同，STFS-CDMA系統(tǒng)中所容納的最大用戶數(shù)是不同的。下面對進(jìn)行詳細(xì)說 明。
1. S",(發(fā)射天線數(shù)量小于或等于接收天線數(shù)量) 在發(fā)射天線數(shù)量小于或等于接收天線數(shù)量的情況下，STFS-CDMA方案
在使用長度為M,M的成對正交碼時，最多可以容納 M個用戶，碼字占用 M個時頻隙。
2. 〉 (發(fā)射天線數(shù)量大于接收天線數(shù)量)
通常，最大用戶數(shù)必須小于或者等于接收信號向量y的元素?cái)?shù)。因此， 在STFS—CDMA系統(tǒng)中，采用長度為 M的成對正交碼最多可以支持 M 個用戶?？梢约僭O(shè)在判決過程中用戶只知道自己的地址碼而不知道其他激 活用戶的地址碼(這也是實(shí)際系統(tǒng)中的情況)。這種情況下，檢測算法的 步驟如圖4所示。首先，在步驟S512，對信道矩陣H(表示為A)進(jìn)行估 算，以獲得信道信息。在步驟S514，根據(jù)獲得的信道信息計(jì)算判決統(tǒng)計(jì)。
在此，可以使用正交恢復(fù)合并(ORC)算法來檢測數(shù)據(jù)符號，即如下 面的表達(dá)式(11)所示。;f,sfHty (11) 其中臺t^diag(Hf H; …Hj^)， (.)t表示Moore-Penrose逆，6*表示 對I^的估計(jì)，A = l,2,...,/V"r ， ^表示、的判決統(tǒng)計(jì)。
另外，也可以由最小均方誤差合并(薩SEC)算法來獲得數(shù)據(jù)符號， 如下面的表達(dá)式(12)所示。
^二sfH^Ai^+《1)—'y (12)
其中^為噪聲方差。
此后，在步驟S516，通過對判決統(tǒng)計(jì)進(jìn)行硬判決來恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)。應(yīng)
該指出，如果判決算法中要求軟信息，那么同樣可以把軟信息傳遞到解碼器。
通過將使用離散傅立葉轉(zhuǎn)換碼或轉(zhuǎn)換矩陣構(gòu)造的無約束成對正交碼 與傳統(tǒng)的離散傅立葉轉(zhuǎn)換碼的性能進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)，無約束成對正交 碼均優(yōu)于用綠色表示的傳統(tǒng)離散傅立葉轉(zhuǎn)換碼。另外，其擴(kuò)頻長度具有更 大的靈活性，充分體現(xiàn)了本發(fā)明所提出成對正交碼的無約束性。此外，擴(kuò) 頻長度與用戶數(shù)正比例地增大時，無約束成對正交碼的性能趨勢保持不 變。
上面以離散傅立葉轉(zhuǎn)換碼或轉(zhuǎn)換矩陣為例描述了無約束成對正交碼 的構(gòu)成方法。應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于此，也可以使用諸如HouseHolder 矩陣之類的其它方式來構(gòu)成無約束成對正交碼。
至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它的改變、 替換和添加。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)該被理解為被局限于上述特定實(shí)施 例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1. 一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼的方法，包括步驟a. 確定發(fā)射端的發(fā)射天線數(shù)量nT以及時間或者頻率上的擴(kuò)頻因子數(shù)M；b. 基于所確定的nT和M構(gòu)成無約束正交碼的基本矩陣，且M≥nT，使得無約束正交碼能夠?qū)崿F(xiàn)完全空間分集；c. 基于所構(gòu)成的基本矩陣A和B，按照使得到的擴(kuò)頻碼矩陣S的列與列之間正交的條件計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S；和d. 將擴(kuò)頻碼矩陣S的每一列分成M個維數(shù)為nT×1的列向量，并按照使構(gòu)造的矩陣的行與行之間為正交的方式構(gòu)成維數(shù)為nT×M的矩陣Su，根據(jù)矩陣Su構(gòu)造擴(kuò)頻碼矩陣S的第u列，擴(kuò)頻碼矩陣S中的每一列由系統(tǒng)中的一個用戶作為擴(kuò)頻碼使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S的步驟進(jìn)一步 包括構(gòu)造一個維數(shù)為M2xM的矩陣X，提取矩陣X的第1列到第 M列，并計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S = 5潤B的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟d包括提取擴(kuò)頻碼矩陣 S中的一列，將其按照從上到下的順序分成 個長度為M的列向量，以將 列向量轉(zhuǎn)置后作為矩陣Su的每一行的方式構(gòu)造矩陣Su，然后將矩陣S"的 所有列拉直為( M)xl的列向量s'^由此得到了一個用戶"的擴(kuò)頻碼的步 驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟b中構(gòu)成的正交矩陣 A e 9^xM ， B e9T『中每個元素的絕對值分別為和"廣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述擴(kuò)頻碼的碼長尸等于 M 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括將用戶"的擴(kuò)頻碼s"分成 尸Av個子碼，每個子碼對應(yīng)一個發(fā)射天線的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括將子碼中的不同碼片分別 分配到天線上對應(yīng)的時頻隙上的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生的地址碼是"r整數(shù)倍。
全文摘要
一種在碼分多址系統(tǒng)中構(gòu)成無約束成對正交碼的方法，包括步驟確定發(fā)射端的發(fā)射天線數(shù)量n_T以及時間或者頻率上的擴(kuò)頻因子數(shù)M；基于所確定的n_T和M構(gòu)成無約束正交碼的基本矩陣A∈R^M×M，B∈R，且M≥n_T，使得無約束正交碼能夠?qū)崿F(xiàn)完全空間分集；基于所構(gòu)成的基本矩陣A和B，按照使得到的擴(kuò)頻碼矩陣S的列與列之間正交的條件計(jì)算擴(kuò)頻碼矩陣S；和將擴(kuò)頻碼矩陣S的每一列分成M個維數(shù)為n_T×1的列向量，并按照使構(gòu)造的矩陣的行與行之間為正交的方式構(gòu)成維數(shù)為n_T×M的矩陣S_u，根據(jù)矩陣S_u構(gòu)造擴(kuò)頻碼矩陣S的第u列，擴(kuò)頻碼矩陣S中的每一列由系統(tǒng)中的一個用戶作為擴(kuò)頻碼使用。
文檔編號H04B7/06GK101459458SQ20071030096
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者劉元安, 加山英俊, 戰(zhàn) 張, 瑋 王, 王亞琛, 剛 謝 申請人:株式會社Ntt都科摩