一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，包括如下步骤：(1)先采用预检测得到一个初始的检测结果

【技术实现步骤摘要】
一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法
本专利技术涉及无线移动通信
，尤其是一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法。
技术介绍
OFDM是现代无线移动通信系统(LTE，WiMAX，第五代移动通信系统等)常用的调制技术。在OFDM中，为了避免符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)，通过在每个发送符号的前端加上循环前缀(CyclicPrefix,CP)。CP的长度必须至少与信道的多径延迟长度一样大，以保证子载波间的正交性。这样接收端只需采用单抽头均衡补偿信道失真。但是，在有些信道环境下，信道冲激响应很长，采用充分CP会严重降低频谱效率。如果只采用常规CP长度，由于CP长度短于信道冲激响应，会引起ICI和ISI。在这种情况下，如果CP未覆盖的多径功率较强，传统的单抽头均衡有着较高的误码率平层。在发送消息是先验等概率的情况下，最大似然(ML)接收机可以等效为最佳检测器。但是，最大似然的计算量随着信息长度呈指数增长。在存在ISI和ICI的短CP场景的OFDM系统中，如果可以采用最大似然检测，利用ISI和ICI引起的目标子载波上叠加的其余子载波信息分量，而不是像传统接收机中只将其余子载波信息看作是需要抑制的干扰，这样可以收获额外的频率分集增益，甚至可能比CP充分条件下的传统OFDM单抽头均衡具有更好的性能。因此，有必要研究一种可以应用在短CP场景OFDM中减少状态且高性能的ML检测方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，能够在降低传统ML检测运算量的同时有效改善短循环前缀OFDM系统的误码率平层问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，包括如下步骤：(1)先采用预检测得到一个初始的检测结果其中0≤k≤K-1；(2)对OFDM符号进行减状态最大似然检测，得到最终检测值其中0≤k≤K-delay。优选的，步骤(1)中，预检测值为串行干扰抵消(SIC)检测的结果。优选的，步骤(2)中，对OFDM符号进行减状态最大似然检测，得到最终检测值具体包括如下步骤：(21)根据当前检测的k时刻(即第k个)OFDM符号的时域信道系数算出信道干扰矩阵其中：其中，N为OFDM子载波数，L为信道多径长度，Lcp为CP长度，CP为每个发送符号的前端加上的循环前缀，Lcp<L-1，φk,0,φk,1,…,φk,N-1是Φ(k)的行向量，φk,m＝[φk,m(0),φk,m(1),…,φk,m(N-1)]，0≤m≤N-1；(22)对于k＝0时刻OFDM符号，假设对当前OFDM符号在检测目标子载波时遍历附近Rc个子载波，其中1≤Rc≤N；在检测k＝0时刻OFDM符号的第n个子载波(0≤n≤N-1)时，当前OFDM符号中需要遍历的子载波集合A为检测k＝0时刻OFDM符号的第n个子载波(0≤n≤N-1)时的分支度量公式如下其中，Yk＝[Yk,0Yk,1…Yk,N-1]T是k时刻OFDM符号接收端FFT后的频域信号，φk,i是k时刻OFDM符号对应的信道干扰矩阵Φ(k)的第i行行向量，矩阵H(k)和G为对角阵，其中：即，表示N×L维度的F阵，Xk,i和Xk,m(0≤m≤N-1)的计算公式如下表示对第m个子载波的预检测值，表示对第m个子载波遍历所有可能性；累积度量为∧(k+1)＝∧(k)+λ(k)其中∧(0)＝0；使用累积度量∧(1)对k＝0时的OFDM符号的N个子载波进行临时判决，记为(23)检测k(k≥1)时刻OFDM符号的第n个子载波(0≤n≤N-1)时，设k时刻OFDM符号遍历Rc个子载波，k-1时刻OFDM符号遍历Rs个子载波，0≤Rs≤Rc≤N；k时刻OFDM符号需要遍历的子载波集合为k-1时刻OFDM符号需要遍历的子载波集合为检测k时刻OFDM符号的第n个子载波(0≤n≤N-1)时的分支度量公式如下其中Xk-1,m(0≤m≤N-1)的计算公式如下其中是k-1时刻的OFDM符号依据当前的累积度量做出的临时判决值；定义时刻k的状态S[k]为累积度量使用累积度量∧(S[k+1],k+1)对k≥1时刻OFDM符号的N个子载波进行临时判决，记为(24)重复步骤(23)直至时刻k＝delay-1，delay是Viterbi算法的判决延迟，在OFDM中可令delay＝5；(25)时刻k＝delay-1开始，进行减状态最大似然检测的判决，此时在检测时刻k对应的第k个OFDM符号的第n个子载波(0≤n≤N-1)时，找到此时条幸存路径中累积度量最小路径对应的(k-delay+1)时刻的OFDM符号的第n个子载波信息，判为其中M是OFDM的调制阶数；当k-delay+1时刻的OFDM符号的0≤n≤N-1共N个子载波都完成判决时，k-delay+1时刻的OFDM符号的最终判决结果表示为(26)最终，当时刻k＝K-1时，完成减状态最大似然检测，最终判决结果为本专利技术的有益效果为：(1)当Rc和Rs较小且N较大时，可以显著降低传统MLSE的计算复杂度；(2)通过采用预检测作为当前符号未遍历的子载波的预判值和采用更为精确的Viterbi临时判决值作为上个符号未遍历的子载波的预判值，实现了在降低MLSE复杂度的同时仍可以达到可观的BER性能；(3)在存在ISI/ICI时，因为可以获得额外的分集增益，所以其检测性能可能会好于CP充分时的单抽头均衡的性能。附图说明图1为本专利技术的方法流程示意图。图2为本专利技术的实施例一的BER仿真曲线图。图3为本专利技术的实施例二的BER仿真曲线图。具体实施方式如图1所示，一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，包括如下步骤：(1)先采用预检测得到一个初始的检测结果其中0≤k≤K-1；(2)对OFDM符号进行减状态最大似然检测，得到最终检测值其中0≤k≤K-delay。本专利技术提供一种适用于短循环前缀OFDM的减少状态的最大似然(Reduced-stateML，RSML)检测方法，只对OFDM所需检测的目标子载波的附近一些子载波进行遍历，其余子载波直接用预检测值代替。本专利技术可以在降低传统ML检测运算量的同时有效改善短循环前缀OFDM系统的误码率平层问题。下面具体建模介绍本专利技术：对于第k个OFDM符号，假设发送端IFFT之前的频域信号为Xk＝[Xk,0Xk,1…Xk,N-1]T，时域信道系数为信道条件在单个OFDM符号时间内不变，但是对于连续的OFDM符号是不同的。则接收端FFT后的频域接收信号Yk为Yk＝H(k)Xk-Φ(k)GXk+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)先采用预检测得到一个初始的检测结果

【技术特征摘要】
1.一种适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先采用预检测得到一个初始的检测结果其中0≤k≤K-1；
(2)对OFDM符号进行减状态最大似然检测，得到最终检测值其中0≤k≤K-delay。


2.如权利要求1所述的适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，其特征在于，步骤(1)中，预检测结果为串行干扰抵消(SIC)的检测值。


3.如权利要求1所述的适用于短循环前缀OFDM的减状态最大似然检测方法，其特征在于，步骤(2)中，对OFDM符号进行减状态最大似然检测，得到最终检测值具体包括如下步骤：
(21)根据当前检测的k时刻OFDM符号的时域信道系数算出信道干扰矩阵其中：









其中，N为OFDM子载波数，L为信道多径长度，Lcp为CP长度，CP为每个发送符号的前端加上的循环前缀，Lcp<L-1，φk,0,φk,1,…,φk,N-1是Φ(k)的行向量，φk,m＝[φk,m(0),φk,m(1),…,φk,m(N-1)]，0≤m≤N-1；
(22)对于k＝0时刻OFDM符号，假设对当前OFDM符号在检测目标子载波时遍历附近Rc个子载波，其中1≤Rc≤N；在检测k＝0时刻OFDM符号的第n个子载波时，当前OFDM符号中需要遍历的子载波集合A为



检测k＝0时刻OFDM符号的第n个子载波时的分支度量公式如下



其中，0≤n≤N-1，Yk＝[Yk,0Yk,1…Yk,N-1]T是k时刻OFDM符号接收端FFT后的频域信号，φk,i是k时刻OFDM符号对应的信道干扰矩阵Φ(k)的第i行行向量，矩阵H(k)和G为对角阵，其中：






即，FN×L表示N×L维度的F阵，Xk,i和X...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春明，时伟，姜明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32