一种无线信号传输方法及无线通讯系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体集成电路无线通讯信号处理领域，具体涉及一种应用于60GHZ WiFi通讯的多输入多输出（MHTO)无线通讯系统及基于优化的Alamouti编码的无线信号传 输方法。
【背景技术】
[0002] 60GHz无线通信技术的传输速率能够达到数Gbps，保密性好，安全性高，传输速度 快、能量集中、方向性好、抗干扰能力强等优点。但也有其缺点，在传播过程中，障碍物会对 60GHz信号产生很强的吸收作用，60GHz信号的散射作用非常微弱，将多输入多输出（M頂0， Multiple-Input-Multiple-Output)技术用于60GHz无线通信系统，可以抑制60GHz信号较 大的路径损耗和严重的多径衰落，从而提高60GHz无线通信系统的性能。ΜΜ0技术在多径 衰落环境中，不仅可以实现高速传输，而且可以改善传输质量。改善优化的Alamouti正交 空时分组码算法可以有效的提高Mn?)-60GHZ无线通信系统的信道容量并能有效的降低通 讯信道的误码率。
[0003] 在实际的环境中，对于60GHz及以上的频率，由于很高的反射能量损失，散射作用 非常微弱，这就会导致空域相关性很大，非常不利于空间复用。60GHz信道之间往往不是相 互独立的，而是相关的。MMO-eOGHz无线通信系统为了减小相关性的影响，必须合理的设计 系统的多天线结构，因此天线间距、角度扩展、中心入射角等重要参数对多天线结构的设计 是非常重要的。
[0004] 中华人民共和国国家知识产权局于2012年10月10日公开了公开号为 CN102724028A的专利文献，名称是基于协作星座映射的Alamouti编码方法，其方法包括： 将发送端的比特流分为3组，生成调制星座对3组比特进行映射；构造协作调制符号并对其 进行组合得到发送符号，采用Alamouti空时码发送该符号；接收端在两个符号周期内接收 信号并构造复合接收信号向量，根据该向量计算迫零检测解向量；采用最大似然估计算法 对迫零检测解向量进行第一层判决；计算欧式距离并进行第二层判决，对判决结果进行星 座逆映射并组合得到比特流。此方案适用于两发一收的多天线系统，通信性能不够理想。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种解决60GHz Μ頂0通讯误码率及容 量问题的基于优化的Alamouti正交空时分组码算法的无线信号传输方法及无线通讯系 统，该方法能在改善60GHz Μ頂0通讯性能的基础上大幅提高网络的实际吞吐量，从而在保 证超高速通讯信号品质的同时，提高网络数据转发效率，并有效降低误码率，进而提高整个 60GHz网络的通信质量。
[0006] 本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种无线信号传 输方法，包括以下步骤：
[0007] S01、设定算法的初始参量；初始参量包括：收发天线数目、发射端的调制方式、角 度扩展Sigma初始值、天线距离初始值和算法的优化系数等；
[0008] S02、调制信号；
[0009] S03、按优化的正交空时分组编码方式对信号进行编码；并形成通道数据矩阵；
[0010] S04、传送通道数据矩阵；
[0011] S05、接收通道数据矩阵并解调；
[0012] S06、最大似然译码输出。
[0013] 作为优选，所述步骤S02中，调制信号具体为：将从信源来的二进制信息比特每q 个分为一组，将连续的两组映射到信号星座上，得到2个调制信号s。和s 1;q = log 2Q，Q为 调制方式所采用的进制的数值。
[0014] 作为优选，步骤S03具体为：将调制信号s。和调制信号s i送入编码器，得到以下编 码矩阵：
[0016] <为s。的复共辄，s ^为s 复共辄，右上角的的星号表示取复共辄。
[0017] 作为优选，所述步骤S04具体为：在时间连续的两个发射周期内将编码器的输出 发射出去，第一个发射周期中，发送天线0发射出去的信号是s。，发送天线1发射出去的信 号是s1;第二个发射周期中，发送天线〇发射出去的信号是-s Λ发送天线1发射出去的信 号是s。'
[0018] 作为优选，在两个发射周期内，信道衰落保持不变，定义发送天线0到接 收天线0的信道衰落为h。，发送天线1到接收天线0的信道衰落为hi，发送天线0 到接收天线1的信道衰落为h2，发送天线1到接收天线1的信道衰落为h3，则有
β。，β i，β 2, β 3是算 法的优化系数，θ。，θ1; θ2, θ3是中心入射角，中心入射角为多次实验得到的数据，j为虚 数单位；进而
[0023] n。，叫，n2,叫为接收端的干扰和噪声的复随机变量，由实验得到，r。是接收天线0在 第一个接收周期内接收到的信号，A是接收天线0在第二个接收周期内接收到的信号，^是 接收天线1在第一个接收周期内接收到的信号，r3是接收天线1在第二个接收周期内接收 到的信号；
[0024] 所述步骤S05具体为：接收天线0和接收天线1将接收到的信号输入到合并器，信 道估计器将信道衰落h。、hp hJP h 3输入到合并器中，合并器输出两路信号為和尾，
[0027] Δ u Δ 2是校正函数，
，Φ是彳目号矢量系数和噪声矢 量系数归一化因子，d为天线之间的距离，Φ和d都为初始参量的一种，；
[0029] m为矩阵的行编号；k为矩阵的列编号，Μ为天线元件个数，K为波束数量；floor函 数表示取小于或者等于括号内指定表达式的最大整数，mod表示取余运算函数，mod(X，Y) 为X除以Y所得的余数。
[0030] 作为优选，步骤S06具体为：将合并器的输出信号输入到最大似然检测器，得到输 出信号?0和乏
[0033] 式中，Γ1; Γ2是校正函数，
pJP P2为信号矢量系数，Ω jP Ω 2为噪声矢量系数；
[0034] 输出信号足和^即为与调制信号s。和调制信号s i对应的信号。
[0035] -种无线通讯系统，包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括调制器、编码 器、发送天线〇和发送天线1，所述调制器的输入端连接信源，输出端连接编码器，编码器连 接发送天线〇和发送天线1 ;所述接收部分包括接收天线〇、接收天线1、第一信道估计器、 第二信道估计器、合并器和最大似然检测器，所述接收天线〇分别连接第一信道估计器和 合并器，所述接收天线1分别连接第二信道估计器和合并器，所述第一信道估计器、第二信 道估计器和合并器的输出端都连接到最大似然检测器。
[0036] 本发明应用在超高带宽60GHz无线收发器芯片的控制程序中。
[0037] 本发明基于优化的Alamouti天线算法，在多个接收天线的情况下，可以获得较好 的容量性能，而且与最优天线选择算法的差距不是很大，不仅保持了 Mn?)-60GHZ无线通信 系统很好的分集效果，而且可以降低系统编码的复杂度。基于优化的Alamouti天线算法可 以很好的适用于室内环境的60GHz信道。
[0038] 在60GHz无线通信系统的实际应用中，由于外部干扰阻挡的存在，如发送和接收 之间瞬间被障碍物阻挡等等，天线接收到的信号中可能存在某种比较少见、一般情况不 考虑的干扰信号，以及其他无法预知的有效信号迅速衰减，通过本方法使用Mnro-60GHz Alamouti空时分组编码，可以抑制60GHz信号较大的路径损耗和严重的多径衰落，实现高 速传输，并且改善传输质量，大幅度地提高整个网络的吞吐量，从而提升整个网络的性能， 并能有效提高信号的抗干扰能力，提升对误码率的抑制。
[0039] 本发明对改善应用于60GHz WiFi通讯的信道容量、误码率和促进超高速无线通讯 集成电路发展有积极作用。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明的一种无线信号传输方法流程图；
[0041] 图2是本发明的一种信号传输处理过程及接收部分结构示意图；
[0042] 图3是本发明的一种发射部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0044] 实施例：本实施例的无线通讯系统，包括两根发送天线，两根接收天线，系统模型 如图2所示。ΜΜ0系统的发射天线为两根天线，发射分集增益能够获得最大值。从两根天 线上发射出去的信号是相互正交的，在接收端只需要通过最大似然译码，就