用于移动通信系统的４天线闭环发射分集方法技术方案

用于移动通信系统的４天线闭环发射分集方法，属无线移动通信技术领域，由发射机和接收机实现，发射机的发射天线采用４天线扩展正交空时编码方式。本发明专利技术从联合优化闭环ＥＯＳＴＢＣ方案的功率分配和符号相位调整入手，构建了一种新的４天线闭环发射分集方案，并给出了相应的接收机反馈参数获得方法。本发明专利技术不仅可以提供更好的发射分集性能，而且接收机的线性译码复杂度并没有受影响；另外所提反馈参数具有显式数学表达式，相对于迭代优化算法，可以大大简化接收机实现的复杂度；反馈参数仅为四个实变量，并与接收天线数目无关，这对简化闭环反馈开销具有明显优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属 于无线移动通信领域，涉及一种多天线闭环发射分集方法，特别涉及一种基于 4 天线扩展正交空时编码(E0STBC-Extended-Orthogonal Space-Time BlockCoding)的发射机闭环发射分集实现方法及接收机反馈参数获得方法。
技术介绍
多输入多输出(MIMO)技术通过在发射机和接收机采用多根天线，能够有效减少 信号的衰减，提升无线网络的传输效率。MIMO技术已被公认为未来无线移动通信系统的核 心竞争技术之一。空时编码技术，作为一种有效而实用的多天线发射分集技术，可以显著提高系统 的容量和传输性能，目前，在主流的移动通信标准(如LTE，WiMAX等)中，都已采用了空时 编码发射分集技术，但在实现形式上以2天线的正交空时编码(OSTBC)为主，少见支持更多 天线的发射形式。究其原因是因为同时具备全分集增益和满额传输速率的正交空时编码只 有在发射天线数目为2的情况下成立，从而限制了正交空时编码在更多天线配置下的实际 应用。为此，科研人员也一直在努力寻找其他形式的准正交空时编码形式。扩展正交空时 编码(EOSTBC)就是一种准正交空时编码形式，它通过将2天线的正交空时编码方案进行简 单组合，从而实现4天线的分集发射传输，其优点是可以采用类似于2天线正交空时编码方 案的简单线性译码方法，但是它的缺点也很明显，因为对于每个发射符号，在同一个符号传 输时间内，总有两根天线在同时传输，反映在接收机，该符号对应的复合信道增益是分别对 应两根发射天线的实际信道增益的叠加，而这种没有控制的叠加，其结果有可能是正面的， 也有可能是负面的，从而影响了空时编码的分集性能。改进措施之一就是在发射机引入加 权因子，通过调整各发射天线间的发射功率和符号相位，提高空时编码的分集性能。这正是 本专利技术所关注的核心问题。目前，针对扩展正交空时编码(EOSTBC)闭环发射分集的研究，可见J. Akhtar 和D. Gesbert于2004年11月发表在IEEE Trans. Wireless. Com第3卷上的文献 Extendingorthogonal block codes with partial feedback，， 艮道，文中提出了——禾中基 于GCC(group-coherent codes)的扩展正交空时编码方法，可以获得满发射分集增益，但 是该方法由于组合系数仅限定于+1或-1，因此会损失一定的天线间联合处理增益，即空时 编码增益；又可见由N. M. Eltayeb等人发表在IEEE VTC2007_Spring上的文献“A Phase FeedbackBased Extended Space-Time Block Code for Enhancement of Diversity，，J艮 道，文中提出了一种基于相位反馈的扩展正交空时编码方法，不仅可以获得满发射分集增 益，同时由于反馈相位是一实数量，可以一定程度上克服上述基于GCC(group-coherent codes)的扩展正交空时编码方法在进行+1或-1组合时所带来的编码增益损失，然而，本 方法仅仅限于符号相位调整，而不涉及天线间的功率优化配置，因此也会存在空时编码增 益的损失；而进行天线间的功率优化配置的扩展正交空时编码方法可见由Ilhwan Choi和 Jong-Kyu Kim 等人于 2009 年 10 月份发表在 IEEE Communications Letters 第 13 卷的文献“Alamouti-codesbased four-antenna transmission schemes with phase feedback，， 报道，但是本方法仅仅限于天线间的功率优化配置，而缺少符号间的相位调整，因此也会存 在空时编码增益的损失。
技术实现思路
针对目前4天 线闭环EOSTBC发射分集方法的不足，为进一步提高闭环EOSTBC发 射分集性能，本专利技术从联合优化闭环EOSTBC方案的功率分配和符号相位调整入手，构建了 一种新的4天线闭环发射分集方案，并给出了相应的接收机反馈参数获得方法。本专利技术方法的技术方案如下—种，由发射机和接收机实现，发 射机的发射天线为4根，采用4天线扩展正交空时编码方式，并联合采用功率分配和符号相 位调整，发射机和接收机之间的信号传输载体为空口链路，反馈链路是接收机为实施信息 反馈而由发射机为其提供的反馈传输资源，其中发射机由编码调制模块、闭环EOSTBC发射 模块与中频和射频发射模块顺序连接而成；接收机由中频和射频接收模块、闭环EOSTBC接 收模块与解调解码模块顺序连接而成；发射机闭环EOSTBC发射模块包括EOSTBC编码子模 块、加权因子计算子模块和编码符号加权子模块；接收机闭环EOSTBC接收模块包括信道估 计子模块、EOSTBC解码子模块和反馈参数计算与反馈子模块，该方法步骤如下(1)接收机通过信道估计子模块进行信道估计，获得信道估计信息；(2)接收机中的反馈参数计算与反馈子模块根据信道估计信息计算反馈信息；反馈信息具体包括发射功率调整参数3(0<^2<|)与符号相位调整参Φ ！ (0 ^ Φ! ^ 231), φ2(0 ^ Φ2 ^ 231)；(3)接收机中的反馈参数计算与反馈子模块对计算所得反馈信息进行量化并实施 反馈，其中对每个反馈参数实施大于2比特的量化即可获得满意的闭环发射分集效果；(4)发射机通过反馈链路获得反馈信息，由加权因子计算子模块根据反馈信息计 算加权因子；加权因子计算方式为-M1 = cos ( θ J、a2 = cos ( θ 2)、a3 = sin ( θ J exp (j Φ ^ 和a4 = sin( θ 2)exp(j φ2)，其中，ai、a2、a3和a4分别标识对应发射天线1、2、3和4的加权 因子，用于发射功率和符号相位调整；(5)发射机经编码调制模块处理后的调制信号进入闭环EOSTBC发射模块，由 EOSTBC编码子模块进行扩展正交空时编码(EOSTBC)，然后利用加权因子计算子模块获得 的加权因子分别对EOSTBC编码后的符号进行加权处理，经加权处理后的发送符号矩阵可表达为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动通信系统的４天线闭环发射分集方法，由发射机和接收机实现，发射机的发射天线为４根，采用４天线扩展正交空时编码方式，并联合采用功率分配和符号相位调整，发射机和接收机之间的信号传输载体为空口链路，反馈链路是接收机为实施信息反馈而由发射机为其提供的反馈传输资源，其中发射机由编码调制模块、闭环ＥＯＳＴＢＣ发射模块与中频和射频发射模块顺序连接而成；接收机由中频和射频接收模块、闭环ＥＯＳＴＢＣ接收模块与解调解码模块顺序连接而成；发射机闭环ＥＯＳＴＢＣ发射模块包括ＥＯＳＴＢＣ编码子模块、加权因子计算子模块和编码符号加权子模块；接收机闭环ＥＯＳＴＢＣ接收模块包括信道估计子模块、ＥＯＳＴＢＣ解码子模块和反馈参数计算与反馈子模块，该方法步骤如下：（１）接收机通过信道估计子模块进行信道估计，获得信道估计信息；（２）接收机中的反馈参数计算与反馈子模块根据信道估计信息计算反馈信息；反馈信息具体包括发射功率调整参数θ↓［１］（０≤θ↓［１］≤π／２）、θ↓［２］（０≤θ↓［２］≤π／２）与符号相位调整参数φ↓［１］（０≤φ↓［１］≤２π）、φ↓［２］（０≤φ↓［２］≤２π）；（３）接收机中的反馈参数计算与反馈子模块对计算所得反馈信息进行量化并实施反馈，其中对每个反馈参数实施大于２比特的量化即可获得满意的闭环发射分集效果；（４）发射机通过反馈链路获得反馈信息，由加权因子计算子模块根据反馈信息计算加权因子；加权因子计算方式为：ａ↓［１］＝ｃｏｓ（θ↓［１］）、ａ↓［２］＝ｃｏｓ（θ↓［２］）、ａ↓［３］＝ｓｉｎ（θ↓［１］）ｅｘｐ（ｊφ↓［１］）和ａ↓［４］＝ｓｉｎ（θ↓［２］）ｅｘｐ（ｊφ↓［２］），其中，ａ↓［１］、ａ↓［２］、ａ↓［３］和ａ↓［４］分别标识对应发射天线１、２、３和４的加权因子，用于发射功率和符号相位调整；（５）发射机经编码调制模块处理后的调制信号进入闭环ＥＯＳＴＢＣ发射模块，由ＥＯＳＴＢＣ编码子模块进行扩展正交空时编码（ＥＯＳＴＢＣ），然后利用加权因子计算子模块获得的加权因子分别对ＥＯＳＴＢＣ编码后的符号进行加权处理，经加权处理后的发送符号矩阵可表达为＊＊＊，其中矩阵行代表发送时隙，列代表发送天线；ｘ↓［１］，ｘ↓［２］分别表示待发送的两个调制复信号；＊＊＊代表ＥＯＳＴＢＣ编码后的输出调制符号矩阵；（.）↑［＊］表示对参变量取共轭运算；处理后的信号送入中频和射频发射模块进行信号发射之前的上变频、功率放大处理，然后...

【技术特征摘要】
一种用于移动通信系统的4天线闭环发射分集方法，由发射机和接收机实现，发射机的发射天线为4根，采用4天线扩展正交空时编码方式，并联合采用功率分配和符号相位调整，发射机和接收机之间的信号传输载体为空口链路，反馈链路是接收机为实施信息反馈而由发射机为其提供的反馈传输资源，其中发射机由编码调制模块、闭环EOSTBC发射模块与中频和射频发射模块顺序连接而成；接收机由中频和射频接收模块、闭环EOSTBC接收模块与解调解码模块顺序连接而成；发射机闭环EOSTBC发射模块包括EOSTBC编码子模块、加权因子计算子模块和编码符号加权子模块；接收机闭环EOSTBC接收模块包括信道估计子模块、EOSTBC解码子模块和反馈参数计算与反馈子模块，该方法步骤如下(1)接收机通过信道估计子模块进行信道估计，获得信道估计信息；(2)接收机中的反馈参数计算与反馈子模块根据信道估计信息计算反馈信息；反馈信息具体包括发射功率调整参数与符号相位调整参数φ1(0≤φ1≤2π)、φ2(0≤φ2≤2π)；(3)接收机中的反馈参数计算与反馈子模块对计算所得反馈信息进行量化并实施反馈，其中对每个反馈参数实施大于2比特的量化即可获得满意的闭环发射分集效果；(4)发射机通过反馈链路获得反馈信息，由加权因子计算子模块根据反馈信息计算加权因子；加权因子计算方式为a1＝cos(θ1)、a2＝cos(θ2)、a3＝sin(θ1)exp(jφ1)和a4＝sin(θ2)exp(jφ2)，其中，a1、a2、a3和a4分别标识...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东风，张彭，张海霞，周晓天，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]