一种基于多相似空时编码的无线传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多相似空时编码的无线传输方法，此方法利用多天线之间伪模拟传输的数据相似性，在复用系统中获得额外的分集增益。该方法包括以下步骤：(1)多相似数据的获取，既可以在空域也可以在频域，常见的应用场景包括多天线异构场景和多路视频传输等。(2)在发送端构造多相似空时编码码字。(3)在接收端，预测多相似空时码字的码字内部的平均差值。通过判决码字是否会带来多相似性能增益。如果满足判别条件则跳转到步骤(4)，否则跳转到步骤(5)。(4)做空时译码，将译码结果送入LLSE(线性最小平方误差)译码器。(5)将接收到的数据送到LLSE译码器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多相似空时编码的无线传输方法
本专利技术涉及一种无线通信系统中的多输入多输出方案，尤其是涉及一种基于多相似空时编码的无线传输方法。
技术介绍
多输入多输出(MIMO)是下一代无线通信统中的关键技术。传统的数字系统中的分集和复用增益折中的研究已经比较成熟。软传输技术因为其在广播场景下的优异表现，受到越来越多的人的关注，但是其分集和复用的研究还在起步阶段。由于软传输系统稠密的调制特性，噪声是直接叠加在发送的视频源的离散余弦变换系数上的，其发送数据本身就存在大量的相似性。此外在多天线异构或者多路立体视频传输的软传输场景下，多描述编码的提出更为相似性利用提供了可靠的应用场景。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出的一种基于多相似空时编码的无线传输方法。本专利技术的性能增益是通过构造多相似码字以及自适应译码器的方法来实现。其在恢复传输的多媒体信号主要是图像，视频信号上有优异的表现。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种无线通信系统中的多输入多输出方案，该方法包括以下步骤：(1)多相似数据的获取，既可以在空域也可以在频域，常见的应用场景包括多天线异构场景和多路视频传输等。(11)下采样，构造信源的多描述。(12)离散余弦变换，去相关。(13)分块，做功率分配。其中，N为分块数，xi为离散余弦系数。gi为功率分配系数。(2)在发送端构造多相似空时编码码字。(21)根据发送和接收的天线数目，选定参考的空时分组码字。(22)在参考的空时分组码字中，将相同的码字替换为相似码字，原则上，同一行码字要求从一个多相似描述中获得。(3)在接收端，预测多相似空时码字的码字内部的平均差值。通过判决码字是否会带来多相似性能增益。如果满足判别条件则跳转到步骤(4)，否则跳转到步骤(5)。(31)通过LLSE算法估计接收到的带噪多相似空时码字Xllse＝ΛCT(CΛC+∑)-1Y其中LLSE译码器各参数表示如下：Yr为接收到的带噪多相似空时编码码字，gi为功率分配系数，Hr为信道增益矩阵，λi为信源块能量，Ps为发送功率，SNR为信噪比。(32)计算带噪码字内部平均差值。R表示取复数实部，I表示取复数虚部。表示接收机接收到的Xllse后的带噪码字的每个数值。i表示接受天线维度，j表示时间维度。(33)通过接收机在接收端估计出信道的增益矩阵计算增益阈值。P(n)为信道噪声功率。H1＝(H1_1H1_2)，具体表示如下：(34)对阈值做修正。(35)通过判决器判决，如果多相似空时编码码字的估计噪声小于阈值，则执行(4)，否则执行(5)。(4)做空时译码，将译码结果送入LLSE(线性最小平方误差)译码器。(41)将输入的带噪信号，通过空时分组码译码器。其中，(42)将译码结果送入LLSE译码器。yc1,yc2为空时分组译码器输出，G为功率分配系数对角矩阵，Hhat为信道增益矩阵。(5)将接收到的数据送到LLSE(线性最小平方误差)译码器，做视频重构。(51)对于判决器判决为不能带来增益的多相似空时编码码字，LLSE的输入参数为：(52)对于判决为能带来增益的多相似空时编码码字，LLSE的输入参数为：与现有技术相比，本专利技术有以下优点：1)本专利技术能有效利用多相似码字内部的相似性，获得更高的信源重构性能。基于对多相似空时分组码字的理论分析，我们证明了，通过在接收端自适应的切换空时译码器和LLSE译码器能够获得更高效的视频译码质量。其关键在于提出多相似码字的相似度度量方法以及能够带来性能增益的相似度阈值。2)基于理论分析，我们提出了一个适用于无线广播场景的软传输框架。基于软传输的系统研究刚刚起步，有诸多需要研究的问题。本专利技术解决了多描述场景下，简单利用空时译码器存在的问题。建立了一种基于切换机制的高效译码方案。与一些传统框架相比，所提出的系统在峰值信噪比(PSNR)方面有明显增益。本专利技术重点利用了信源多描述的内部冗余，并将其加以利用，对抗信道噪声。本专利技术解决的多输入多输出无线传输系统的设计问题，必将促进该方案从理论研究进入到实用。附图说明图1为本专利技术发送端与接收端流程示意图图2为本专利技术中构造的长度为2的多相似空时编码码字与Alamounti码对比图3为本专利技术中不同信道条件下视频的平均性能比较。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。附图1为本专利技术的发送端和接收端流程框图。具体实现方法包括如下步骤：步骤(1)多相似数据的获取，既可以在空域也可以在频域，常见的应用场景包括多天线异构场景和多路视频传输等。步骤(11)通过对信源视频做1/2下采样构造信源的2个相似描述。步骤(12)采用离散余弦变换去除各个描述的相关性。步骤(13)将每个信源描述分成64块，按块做功率分配，每块大小为96*128*8。其中，N为分块数，xi为离散余弦系数。gi为功率分配系数。步骤(2)在发送端构造多相似空时编码码字。步骤(21)以2发2收为例，选定参考的空时分组码字为正交Alamounti码。步骤(22)将参考的空时分组码字中，相同的码字替换为相似码字，原则上，同一行码字要求从一个多相似描述中获得，附图2为空时编码码字和多相似空时编码码字的对比图。步骤(3)在接收端，预测多相似空时码字的码字内部的平均差值。通过判决码字是否会带来多相似性能增益。如果满足判别条件则跳转到步骤(4)，否则跳转到步骤(5)。步骤(31)通过LLSE算法估计接收到的带噪多相似空时码字Xllse＝ΛCT(CLC+∑)-1Y其中，Yr为接收到的带噪多相似空时编码码字，gi为功率分配系数，Hr为信道增益矩阵，λi为信源块能量，Ps为发送功率，SNR为信噪比。步骤(32)计算带噪码字内部平均差值。R表示取复数实部，I表示取复数虚部。步骤(33)通过接收机在接收端估计出信道的增益矩阵计算增益阈值。P(n)为信道噪声功率。H1＝(H1_1H1_2)，具体表示如下：步骤(34)对阈值做修正。其中hij表示信道矩阵H第i行，第j列的值，σ2是信道噪声功率。Ntxant是发送端天线数目。步骤(35)通过判决器判决，如果多相似空时编码码字的估计噪声小于阈值，则执行(4)，否则执行(5)。所述的一种基于多相似空时编码的无线传输方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：步骤(41)将输入的带噪信号，通过空时分组码译码器。其中，步骤(42)将译码结果送入LLSE译码器。步骤(5)将接收到的数据送到LLSE(线性最小平方误差)译码器，做视频重构。步骤(51)对于判决器判决为不能带来增益的多相似空时编码码字，LLSE的输入参数为：步骤(52)对于判决为能带来增益的多相似空时编码码字，LLSE的输入参数为：步骤(53)将译码结果重构为视频信号，其与信源的峰值信噪比性能见附图3。以上所述，仅是本专利技术的较佳实例，本专利技术所主张的权利范围并不局限于此。本专利技术还有其他多种实施例，在不背离本专利技术精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本专利技术作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本专利技术所附的权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多相似空时编码的无线传输方法，其特征在于，利用多天线之间伪模拟传输的数据相似性，在复用系统中获得额外的分集增益；该方法包括以下步骤：(1)多相似数据的获取，既可以在空域也可以在频域，常见的应用场景包括多天线异构场景和多路视频传输等；(2)在发送端构造多相似空时编码码字；(3)在接收端，预测多相似空时码字的码字内部的平均差值。通过判决码字是否会带来多相似性能增益。如果满足判别条件则跳转到步骤(4)，否则跳转到步骤(5)；(4)做空时译码，将译码结果送入LLSE译码器；(5)将接收到的数据送到LLSE(线性最小平方误差)译码器。

【技术特征摘要】
1.一种基于多相似空时编码的无线传输方法，其特征在于，利用多天线之间伪模拟传输的数据相似性，在复用系统中获得额外的分集增益；该方法包括以下步骤：(1)多相似数据的获取，既可以在空域也可以在频域，常见的应用场景包括多天线异构场景和多路视频传输等；(2)在发送端构造多相似空时编码码字；(3)在接收端，预测多相似空时码字的码字内部的平均差值。通过判决码字是否会带来多相似性能增益。如果满足判别条件则跳转到步骤(4)，否则跳转到步骤(5)；(4)做空时译码，将译码结果送入LLSE译码器；(5)将接收到的数据送到LLSE(线性最小平方误差)译码器。2.根据权利要求1所述的一种基于多相似空时编码的无线传输方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体为：(21)根据发送和接收的天线数目，选定参考的空时分组码字；(22)在参考的空时分组码字中，将相同的码字替换为多相似码字，原则上，同一行码字要求从一个多相似描述中获得。3.根据权利要求1所述的一种基于多相似空时编码的无线传输方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为：(31)通过LLSE算法估计接收到的带噪多相似空时码字Xllse＝ΛCT(CΛC+∑)-1Y，其中，Yr为接收到的带噪多相似空时编码码字，gi为功率分配系数，H...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，吴健，王睿，于威，赵卫东，方志军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31