在网络中传送数据符号的方法和系统技术方案

技术编号:13998622 阅读:278 留言:0更新日期:2016-11-15 12:11
一种方法和系统在非相干多输入多输出(MIMO)双选择性信道中实现可靠的无线通信。该方法利用多维基扩展模型(BEM)、判定重排序、以及固定数量的尚存的候选使用格拉斯曼空时频块码和迭代的广义似然比检验(GLRT)。根据码长度和调制字母的大小,非相干MIMO均衡器的计算复杂性变成线性的。使用最坏情况信道统计或瞬时信道状态优化码本、字母大小、比特标记以及块功率。该方法可以使用来自错误校正码的软信息反馈,诸如低密度奇偶校验码以提高性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及数字通信,并且更特别地,涉及通过无线通信信道发送高速数据。
技术介绍
在无线通信中,双选择性信道(doubly-selective channel)遭受时变多径衰落,这在采用多载波传输方案时导致载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI)。这在具有移动收发器的宽带无线网络(例如,在通信实体的速度可以很大并且将造成无线信道的快速变化的车辆通信网络和毫米波蜂窝网络)中尤其是问题。自适应均衡和导频符号通常用于补偿这些衰落效应。然而,考虑到有限的射频资源,导频符号降低了频谱效率和数据传输速率。此外,导频符号仅对较慢的衰落信道有效。由于ISI和ICI的存在,在双向选择性衰落信道中,用于获得信道状态信息(CSI)的信道估计更加困难。包括差分调制在内的若干传输数据格式可以用于不依赖于任何导频的非相干通信。这样的调制格式对时间选择性慢衰落信道或频率选择性衰落信道均工作良好。然而,对于时域和频域二者中的高选择性衰落(即,双选择性衰落),常规的非相干传输方案显著下降。基扩展模型(BEM:basic expansion model)被用于近似单选择性衰落信道。基于预期和最大化(EM:expectation-and-maximization)过程,BEM用于迭代半盲均衡器。在纠错码(ECC)的帮助下,BEM能够实现具有相对较少数量的导频符号的准非相干通信。然而,该技术仍依赖于导频符号和ECC软判定反馈,并且在双选择性衰落信道上的纯非相干通信中工作而没有任何导频符号的技术是未知的。无线通信中的另一重要技术是降低信道同时在所有分集支路上深度衰落的可能性的空间、时间和频率分集技术。已证实了使用多个发送和接收天线进行空间分集或复用的多输入多输出(MIMO)技术可以显著提高通信可靠性或信道容量。对于先进的无线电通信,大多数收发器通常配备有多个天线以实现MIMO增益。对于MIMO平坦衰落信道上的非相干通信,理论上显示格拉斯曼流形上的正交空时块码(STBC)能够实现信道容量。然而,由于较强的ISI和ICI,STBC对非相干MIMO双选择性衰落信道的表现不佳。由于ISI和ICI造成严重的误码平层,最大频谱效率受到严重限制。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供了一种用于经由经受时变衰落和多路径延迟的多输入多输出(MIMO)双选择性信道的无线通信的方法和系统。实施方式实现了完全不依赖导频符号的非相干MIMO通信。实施方式使用多维基扩展模型(BEM)以应对双选择性衰落信道,和基于广义似然比检测(GLRT)的线性复杂盲均衡。在一个实施方式中,具有BEM的GLRT盲均衡被扩展至利用信道统计的最大似然(ML)盲均衡。时域选择性由勒让德多项式基来表示,并且频域选择性由傅立叶基来表示。实施方式还使用格拉斯曼时空频率块码(STFBC)和软判定反馈盲均衡。根据信道统计,设计差分STFBC的一些不同的映射方案。为了抑制接收器中的错误传播,通过GLRT或ML盲均衡自适应地优化判定时序。本专利技术的一个实施方式使用了来自诸如低密度奇偶校验(LDPC)码的前向纠错(FEC)码的软信息反馈以提高性能。在另一实施方式中,利用变化的功率分配和随时间或频率的调制电平使用差分酉STFBC以进一步抑制错误传播。考虑到典型的、最坏情况、或瞬时信道统计,针对ISI和ICI调节星座和标记。附图说明[图1]图1是本专利技术的方法的流程图,其是根据本专利技术的实施方式的双选择性衰落MIMO信道上的非相干通信的示意图。[图2]图2是根据本专利技术的实施方式的用于双选择性衰落信道的盲均衡的过程的流程图。[图3]图3是根据本专利技术的实施方式的使用傅立叶勒让德基函数的多维BEM的示意图。[图4]图4是根据本专利技术的实施方式的判定定序的示意图,其中,基于BEM外推法由预期的SINR确定下一均衡块的。[图5]图5是根据本专利技术的实施方式的用于ISI/ICI感知块码本设计的过程的流程图。[图6]图6是根据本专利技术的实施方式的基于具有用于较低和较高SNR情况的多达6.5bps/Hz的优化参数的大小为2x2的两个旋转矩阵的酉星座的示意图。[图7]图7是根据本专利技术的实施方式的具有优化参数的网格编码酉星座的示意图。[图8]图8是根据本专利技术的实施方式的基于贪婪集合划分的标记优化以及基于梯度更新的星座细化的示意图。[图9]图9是根据本专利技术的实施方式的STBC、SFBC和STFBC的示意图,其中,沿着时域和频域中的不同顺序执行差分编码。[图10]图10是根据本专利技术的实施方式的非均匀星座和功率分配以减轻ISI、ICI及判定错误传播的示意图。具体实施方式系统和方法概述如图1所示,本专利技术的实施方式提供了一种用于经由经受时变衰落和多路径延迟的非相关MIMO双选择性信道的发送器100与接收150之间无线通信的方法和系统。时变衰落造成载波间干扰(ICI),而多路径延迟造成符号间干扰(ISI)。即使对于收发器极速移动的情况(例如,在高速列车和飞机中携带的移动电话),该系统也能够发送高速数据。发送器100中的编码器110使用纠错码(ECC)115对数据符号101的序列进行编码110以产生编码的数据符号111。编码器可以使用容量接近(capacity-approaching)的前向纠错(FEC)码,例如,低密度奇偶校验(LDPC)码、turbo码、重复累积码、或其它类似码。针对对延迟要求严格的情况,可应用诸如BCH码、雷德密勒码(Reed-Muller)以及里德-所罗门(Reed-Solomon)码的短长度FEC码。编码的数据符号通过格拉斯曼块码125被逐块地调制120至射频(RF)信号121。块码可包括酉空时块码(STBC)、酉空频块码(SFBC)、或酉空时频块码(STFBC)。块码还可包括准酉β分布式空时调制,并且可以与网格编码级联。这些块码可以实现不需要导频符号的非相干通信。因此,可以避免来自导频插入开销的频谱效率损失。尽管如此,一些离散的导频符号还可被插入以提高性能。为了抑制ISI的影响,可使用多载波正交频分复用(OFDM)。为去除块间干扰,我们可使用循环前缀或补零保护间隔。可同时应用具有功率和速率优化的其他预编码和滤波。RF信号经由双选择性信道140发送至接收器150。接收器使用具有多维基扩展模型(BEM)的广义似然比检验(GLRT)165来检测160来自所述信道的输出161。输出170被解码170以再生数据符号。使用利用用于LDPC码的置信传播的解码。重复检测和解码直至达到(Y)终止条件180。终止条件可基于数据似然度的收敛,或预定数量的迭代。详细说明非相干双选择性MIMO信道当收发器快速移动时,无线信道的状态可在很少时间迅速变化以造成时间选择性衰落和ICI。此外,由于多路径延迟,宽带信号传输经受ISI,这造成了频率选择性衰落。双选择性无线通信信道经受ISI和ICI二者。为了避免深度信号衰落,在时域和频域上使用分集技术。为了利用空间分集的益处,除了时间和频率分集的域,收发器可配置有多个天线,例如,M个发送天线和N个接收天线,其中,M和N的值是等于或大于二的整数。本专利技术还适用于单天线系统,即,M=N=1。为了实现非相干通信,根据本专利技术的实施方式,发送器发送具有精心设计的调制格式的数据,包括差分酉空时调制(STM)的格拉本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于在网络中传送数据符号的方法,该方法包括:由发送器使用用于非相干传输的块码的调制发送数据符号;以及检测接收到的信号,其中,所述检测使用具有软入软出空时频基扩展的广义似然比检验(GLRT)以再生所述数据符号,其中,使用多维基扩展模型(BEM)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 US 14/221,4051.一种用于在网络中传送数据符号的方法,该方法包括:由发送器使用用于非相干传输的块码的调制发送数据符号;以及检测接收到的信号,其中,所述检测使用具有软入软出空时频基扩展的广义似然比检验(GLRT)以再生所述数据符号,其中,使用多维基扩展模型(BEM)。2.根据权利要求1所述的方法,该方法包括以下步骤:在所述发送器中编码所述数据符号以为前向纠错(FEC)产生编码的数据符号;使用用于分集的空时频块码来调制所述编码的数据符号;使用循环前缀预编码所调制的信号;使用带通滤波器过滤所调制的信号以产生射频(RF)信号;经由信道向所述接收器发送所述RF信号;将所述输出解码以再生所述数据符号;以及迭代所述检测和解码,直至达到终止条件。3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述信道是经受时变衰落和多路径延迟的双选择性衰落信道,并且使用非相干技术。4.根据权利要求2所述的方法,其中,从由酉空时块码(STBC)、酉空时频块码(STFBC)、差分空时频网格块码(STFTBC)、格拉斯曼块码以及非酉β-分布式STBC组成的组选择所述块码,使得所述接收器能够检测所述数据符号而没有明确地估计经由所述信道发送的信道形态的导频符号。5.根据权利要求2所述的方法,其中,从由低密度奇偶校验(LDPC)码、turbo码、重复累积码构成的组选择所述FEC。6.根据权利要求2所述的方法,其中,所述解码使用置信传播(BP)或线性编程(LP)迭代。7.根据权利要求1所述的方法,该方法还包括:预编码所述数据符号,其中,从由用于正交频分复用(OFDM)的离散的逆傅里叶变换、用于单载波传输的单位矩阵、用于多音频传输的小波变换、Hadamard矩阵、以及信道统计匹配的自适应滤波器组成的组选择预编码矩阵。8.根据权利要求1所述的方法,该方法还包括:使用空时频基扩展对所述信道建模,以表示由于多路径延迟造成的符号间...

【专利技术属性】
技术研发人员:秋浓俊昭菲利普·奥尔利克
申请(专利权)人:三菱电机株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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