採用增強信號檢測的多天線空間復用系統的製作方法

2023-10-06 04:13:49

專利名稱：採用增強信號檢測的多天線空間復用系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及多天線通信系統中的信息傳輸領域，特別涉及多天線信 號的發送與檢測技術。
背景技術：
利用多天線空間復用BLAST技術，可以在有限的頻譜資源條件下， 有效提升數據傳輸速率。
現有BLAST檢測算法分為線性檢測(包括迫零檢測ZF、最小均方誤 差檢測MMSE等)與非線性檢測(包括迫零加幹擾抵消檢測ZF-SIC、最 小均方誤差加幹擾抵消檢測MMSE-SIC等)。
線性檢測方法實現相對簡單，但性能相對較差。相比於線性檢測，非 線性檢測方法可有效提升系統性能，但迭代幹擾抵消帶來的複雜度的顯 著提升是將非線性檢測付諸實際的難點所在。
以下對線性與非線性BLAST檢測算法做簡要說明。
線性檢測算法
設接收信號為
formula see original document page 4
其中，H為iVxM信道矩陣，s為M維發送信號矢量，r為7V維接收信號 矢量，n為7V維獨立高斯白噪聲矢量，M與7V分別為系統發送與接收天線數目。
對於ZF迫零檢測算法，formula see original document page 4 對於MMSE最小均方誤差檢測算法，
formula see original document page 4其中，；與SMWS￡分別為不同算法下已檢測信號的M維矢量。 非線性檢測算法
相比於線性檢測，非線性技術以運算複雜度的增加為代價，可有效 提升系統性能。
以下簡要說明BLAST非線性檢測算法中的順序幹擾抵消算法。該算 法的基本原理是在檢測當前信號的過程中將來自於已檢測成分的幹擾去 掉，從而減小幹擾對較小信噪比數據的影響，該原理類似於判決反饋均 衡。
以下說明檢測過程 對於ZF-SIC檢測器，定義
G,=lT=(HHH) 'H、 對於MMSE-SIC檢測器，定義
G, =IT =(HffH + crI)—'H"。 進行以下過程一，可以得到一個判決信號
過程一:A = arg min |(G, )y | w A, = (G,. \ ^ :v、 = w[ r, ^>= g ( )
其中，H…,^為檢測過程中對發送天線的排序。
然後，進行以下過程二，將已檢測信號的影響從接收信號中減去， 並確定新的偽逆陣，確定新的判決順序。
過程二: r+, = r' -(H)、 G,+1 = H匸=> 、+1 = argmin|| (G,+1); l卩W — / +1
這樣形成了一個循環過程，循環進行過程一及過程二，直到"M。 至此，所有信號均判決完畢，循環過程結束。
BLAST線性檢測方法實現相對簡單，但性能相對較差。相比於線性 檢測，非線性檢測方法可有效提升系統性能，但迭代幹擾抵消帶來的復 雜度的顯著提升是將非線性檢測付諸實際的難點所在
發明內容
本發明提供了一種採用增強信號檢測的BLAST系統。該系統複雜度 與採用傳統線性檢測器的BLAST系統接近，但性能優於採用順序幹擾抵 消非線性檢測器的BLAST系統。
為實現上述目的， 一種採用增強信號檢測的多天線空間復用系統， 包括
編碼調製模塊，用於對比特信息進行編碼與調製； 信號發送模塊，用於對己調信號進行發送； 接收信號模塊，進行信號接收；
信號形式變換模塊，用於對信道矩陣H與接收信號向量r進行形式變
換；
信號檢測模塊，用於對接收信號進行檢測；
信號重構模塊用於對203模塊的檢測結果進行重構，得到已檢測信號
解調解碼模塊，用於對204模塊的輸出進行解調解碼，輸出比特信息。
相比於ZF及ZF SIC檢測方法，本發明系統的BER及FER性能提升顯 著。考慮到本發明系統的性能提升及實現複雜度，相比於以上檢測方法， 本發明的系統更為優越。


圖1是本發明提出系統發送端系統架構； 圖2是本發明提出系統接收端系統架構與信號流程； 圖3是實施例1誤幀率(FER)性能； 圖4是誤比特率(BER)性能。
具體實施例方式
本發明提出系統的架構與信號流程如圖1及圖2所示。
以下對該系統架構加以說明編碼調製模塊:該模塊對比特信息進行編碼與調製。
信號發送模塊:該模塊對已調信號進行發送。該模塊遵循以下準則
待發送信號為s，設準靜態衰落信道H在相鄰時間塊A與r2內保持恆定。
在時間塊r,內，發送信號^^Re(s) + 乂Im(s)，在時間塊r2內，發送信號 sT2 =Im(s) + _/Re(s)。其中Re(s)表示覆信號實部，Im(s)表示覆信號虛部。
接收信號模塊:該模塊進行信號接收，r,-Hs,+iv 1V2=HS&+IV2。
^號形式變換模塊:該模塊對信道矩陣H與接收信號向量r進行形式formula see original document page 7
言號檢測模塊:該模塊對接收信號進行檢測Re(5) = 0.5x[H;H;]
其中Re(§)為己檢測信號實部，Im 為已檢測信號
Im(S) = 0.5x[H; H;]虛部。
這formula see original document page 7+退化為formula see original document page 7，這將極大減
號重構模塊:該模塊對信號檢測結果進行重構，得到已檢測信號" 重構準則為S = Re(S) + 7'Im(S)。
解調解碼模塊:該模塊對已檢測信號進行解調解碼，輸出比特信息。 由以上過程，在該系統進行信號檢測的過程中，將偽逆檢測矩陣由
傳統檢測算法中的
少檢測過程中的噪聲抬升，從而實現系統性能的顯著提升。同時該系統 的複雜度相對於傳統線性檢測算法沒有明顯提升，且複雜度遠低於順序 幹擾抵消非線性檢測算法。
以下對本發明提出系統的信號流程合理性予以證明-.
在以下證明過程中，[r表示矩陣偽逆，[廣表示矩陣轉置共軛。
在系統接收端， 設r"^Hs"+^， rr2=Hsr2+nr2 (1)
對式(1)進行等價變換formula see original document page 8formula see original document page 9
由式(8)及式(11)，可以得到 Re(§) = 0,5x[H: H;]
同理可得
則己檢測信號 formula see original document page 9本實施例採用了4發4收天線組成的多天線BLAST通信系統。信道為
準靜態平坦瑞利衰落信道。在連續時間塊j;及7;內，設信道保持恆定。
在該實施例內，分別對本發明所提系統、採用ZF檢測及ZF SIC檢測器的BLAST系統性能進行了仿真。為保證性能對比的公平性，在發送端，本 發明所提系統採用16QAM調製，ZF及ZF SIC算法發送端均採用QPSK調
制。仿真中，所有算法均採用l/3Turbo編解碼。
權利要求
1.一種採用增強信號檢測的多天線空間復用系統，包括編碼調製模塊(101)，用於對比特信息進行編碼與調製；信號發送模塊(102)，用於對已調信號進行發送；接收信號模塊(201)，進行信號接收；信號形式變換模塊(202)，用於對信道矩陣H與接收信號向量r進行形式變換；信號檢測模塊(203)，用於對接收信號進行檢測；信號重構模塊(204)用於對203模塊的檢測結果進行重構，得到已檢測信號 top= "109" left = "38"/>；解調解碼模塊(205)，用於對204模塊的輸出進行解調解碼，輸出比特信息。
2. 按權利要求l所述的系統，其特徵在於所述信號發送模塊發送信號遵循以下準則待發送信號為s，設準靜態衰落信道H在相鄰時間塊r，與r2內保持恆定；在時間塊T,內，發送信號^ =Re(s) + _/Im(s);在時間塊7;內，發送信號^-Im(s) + yRe(s)，其中Re(s)表示覆信號實 部，Im(s)表示覆信號虛部。
3. 按權利要求l所述的系統，其特徵在於對信道矩陣H和接收信號向 量r進行變換的規則為formula see original document page 2
4.按權利要求l所述的系統，其特徵在於所述信號檢測模塊對接收《 號進行檢測的規則為-formula see original document page 3，其中Re(S)為己檢測信，Im(^0.5x[H: H;]號實部，Im(5)為已檢測信號虛部。
5.按權利要求l所述的方法，其特徵在於所述信號重構模塊對信號 檢測結果進行重構的規則為-formula see original document page 3
6.按權利要求l所述的通信系統，其特徵在於所述天線為多發多收 天線。
全文摘要
一種採用增強信號檢測的多天線空間復用系統，包括編碼調製模塊(101)，用於對比特信息進行編碼與調製；信號發送模塊(102)，用於對已調信號進行發送；接收信號模塊(201)，進行信號接收；信號形式變換模塊(202)，用於對信道矩陣H與接收信號向量r進行形式變換；信號檢測模塊(203)，用於對接收信號進行檢測；信號重構模塊(204)用於對203模塊的檢測結果進行重構，得到已檢測信號S；解調解碼模塊(205)，用於對204模塊的輸出進行解調解碼，輸出比特信息。相比於ZF及ZF SIC檢測方法，本發明系統的BER及FER性能提升顯著。考慮到本發明系統的性能提升及實現複雜度，相比於以上檢測方法，本發明的系統更為優越。
文檔編號H04L25/02GK101286775SQ20071009589
公開日2008年10月15日 申請日期2007年4月12日 優先權日2007年4月12日
發明者金勇鶴, 鵬 陳 申請人:北京三星通信技術研究有限公司;三星電子株式會社