循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法技术方案

循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法，属于无线通信技术领域。本发明专利技术通过消除符号间干扰和循环卷积的重构，使OFDM传输系统等效为N个并行的、具有不同增益的高斯信道，再利用天线间信道矩阵的正交性完成对STBC-OFDM符号的检测。对于两发一收的STBC-OFDM系统首先对第一时隙接收的数据进行符号间干扰消除，对两个时隙循环卷积的初次近似，然后利用空间信道矩阵的正交性和频域信道矩阵的对角性，完成对STBC-OFDM系统的数据检测，最后通过迭代对两个时隙数据的循环前缀加以修复，同时对第二时隙接收数据进行符号间干扰消除，提高数据检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法
本专利技术属于无线与移动通信
，具体涉及一种在STBC-OFDM系统中循环前缀缺失的条件下，采用符号间干扰消除和循环前缀的重构技术，并通过迭代进一步对符号间干扰消除和循环前缀重构的修复，进而到达理想的检测性能的信号检测方法。
技术介绍
空时分组码(SpaceTimeBlockCodes,STBC)技术作为一种有效的抗衰落发射分集技术，编译码实现相对简单，采用最大似然(ML)译码，这种译码只涉及简单的线性处理运算。但一般适用于窄带无线系统平坦衰落信道，对于有明显多径的信道，则需要复杂的信道均衡技术，系统设计将会变的非常复杂。而正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术能将高速串行数据流转化为低速并行数据流，可以将频率选择性衰落信道转换成并行平坦衰落子信道，同时，OFDM技术利用DFT(DiscreteFourierTransform)变换实现正交多载波调制，实现技术简单，并且能提高频谱效率，实用性受到广泛的关注，已经应用到LTE(LongTermEvolution)和地面广播数字系统中。本专利技术就是基于STBC和OFDM技术相结合。当信道存在恶劣的多径效应时，会引入符号间干扰(Inter-SymbolInterference，ISI)，而ISI会破坏OFDM系统的传输特性，造成系统性能的迅速恶化。因此，如何利用信道信息对OFDM数据进行有效检测，提高系统抗干扰能力是未来无线通信传输系统的核心技术之一。在无循环前缀保护的OFDM系统中，在多径时延较小时，残余符号间干扰消除算法(ResidualISIcancellation，RISIC)和循环前缀重构(CyclicPrefixReconstruction，CPR)算法能够有效的消除符号间干扰，达到对OFDM符号的有效检测。具体可参考文献：DukhyunKim；Stuber,G.L.ResidualISIcancellationforOFDMwithapplicationtoHDTVbroadcasting，IEEETrans.Commun.,vol.16,no.8,pp.1590-1599,Oct.1998；及Cheol-JinPark；Gi-HongIm；EfficientCyclicPrefixReconstructionforCodedOFDMSystems,IEEECommun.lett.,vol.8,no.5,pp.274-276,May.2004。但是这些方法都只运用在单发单收的系统中，对于两发一收的STBC-OFDM系统，鲜有作者对这种情况下检测方法进行分析。针对STBC技术的特点，利用时间进行分集，两个时隙数据作为一个组来处理，对于第二时隙干扰的消除部分是通过迭代完成的，具体不同时隙的干扰消除项的求法不同，以及迭代对循环前缀的修复部分也需区别分析，简而言之，收端对每组内的两个时隙采取不同的干扰消除和循环前缀重构方法，并通过迭代实现在无循环前缀保护下数据的有效检测。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有技术在向STBC多天线推广时存在的问题，提出一种循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法，如图2所示，包括如下步骤：S1：由于信道状态信息可以通过信道估计得到，接收端对第i-1帧数据已经完成检测，所以这两个量都是已知的；利用已知的信道状态信息和前一帧数据，得到第i帧数据响应yi中的符号间干扰其中0≤k≤L；设天线1第i帧发送的频域符号数据表示为天线2第i帧发送的频域符号数据表示为由于通信系统是STBC-OFDM系统，则天线1第i+1帧发送的频域符号数据为天线2第i+1帧发送的频域符号数据为分别对和作长度为N的IFFT变换有：设接收端第i帧的数据响应表示为yi，由于在慢时变信道下，连续两个OFDM符号数据持续时间内信道CIR基本不变，因此：其中，i表示接收端数据响应帧的序号，k表示OFDM数据单元内第k+1个采样点，N表示OFDM数据单元长度；表示接收端第i帧的数据响应中第k+1个采样点的噪声；h1,l表示发射天线1到接收天线间的信道信息，h2,l表示发射天线2到接收天线间的信道信息，l表示归一化的第l条多径信道，L表示归一化的最大多径信数量；第i帧数据响应yi中的符号间干扰部分可以表示为：S2：利用第i+1帧时刻接收数据的前样本L对yi进行循环前缀初次重构；yi+1的前L个样本可以表示为：根据干扰功率最小准则，得到比例系数为：S3：对进行干扰消除和初次循环前缀重构得到S4：由于第i帧数据尚未检测得到，无法对第i+1帧数据进行符号间干扰消除，只能进行循环前缀的初次重构，有：其中表示接收端第i+2帧前L个样本；S5：对进行干扰消除和初次循环前缀重构得到S6：对步骤S3得到的和步骤S3得到的进行傅里叶变换，得到频域响应和S7：信道均衡和信号检测；因为前面对接收数据进行符号间干扰的消除和循环前缀的重构，所以有：其中h1,eqv和h2,eqv都是循环移位矩阵，分别代表发射天线1和发射天线2到接收天线间的等价信道矩阵，其形式可以表示为：则的频域响应为：其中：这里H1,H2都是对角矩阵；同理，接收的第i+1帧数据的频域响应为：得到：式子左右乘以等效信道矩阵完成信道均衡，再基于最小均方误差准则判决得到发送的信号和再做N点的IFFT得到发送的时域信号和S8：对的循环前缀重构部分进行修正，有：其中：S9：对进行干扰消除和循环前缀修正，表示为：其中：S10：更新；利用迭代后更新的接收数据响应和返回步骤S6，分别更新频域响应和重复执行S6至S10得到迭代后检测数据和继续迭代，直到达到事先设置的迭代次数M，记最后检测数据为和本专利技术的有益效果：本专利技术提出的方法解决了循环前缀缺失下SISO-OFDM系统信号检测向STBC-OFDM系统推广时存在的问题，对于STBC要求第i,i+1帧作为一组来处理的技术特点，分别对第i,i+1帧进行符号间干扰消除和循环卷积重构，特别是第i+1帧的符号间干扰消除是通过迭代更新来完成的，从而实现循环前缀缺失下STBC-OFDM系统有效的信号检测。附图说明图1为本专利技术采用的数据结构模型示意图。图2为本专利技术流程示意图。具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施实例。需要说明的是：实例中的参数并不影响本专利技术的一般性。循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法，如图2所示，包括如下步骤：S1：由于信道状态信息可以通过信道估计得到，接收端对第i-1帧数据已经完成检测，所以这两个量都是已知的；利用已知的信道状态信息和前一帧数据，得到第i帧数据响应yi中的符号间干扰其中0≤k≤L；设天线1第i帧发送的频域符号数据表示为天线2第i帧发送的频域符号数据表示为由于通信系统是STBC-OFDM系统，则天线1第i+1帧发送的频域符号数据为天线2第i+1帧发送的频域符号数据为分别对和作长度为N的IFFT变换有：设接收端第i帧的数据响应表示为yi，由于在慢时变信道下，连续两个OFDM符号数据持续时间内信道CIR基本不变，因此：其中，i表示接收端数本文档来自技高网...

【技术保护点】
循环前缀缺失下STBC?OFDM系统的信号检测方法，包括如下步骤：S1：由于信道状态信息可以通过信道估计得到，接收端对第i?1帧数据已经完成检测，所以可以假设这两个量都是已知的；利用已知的信道状态信息和前一帧数据，得到第i帧数据响应yi中的符号间干扰设天线1第i帧发送的频域符号数据表示为天线2第i帧发送的频域符号数据表示为由于通信系统是STBC?OFDM系统，则天线1第i+1帧发送的频域符号数据为天线2第i+1帧发送的频域符号数据为分别对和作长度为N的IFFT变换有：x1i=FNHX1i,x2i=FNHX2i,x1i+1=-FNH(X2i)*,x2i+1=FNH(X1i)*---(1)设接收端第i帧的数据响应表示为yi，由于在慢时变信道下，连续两个OFDM符号数据持续时间内信道CIR基本不变，因此：yki=Σl=0kh1,lx1,<k-l>Ni+Σl=0kh2,lx2,<k-l>Ni+Σl=k+1Lh1,lx1,<k-l>Ni-1+Σl=k+1Lh2,lx2,<k-l>Ni-1+nki0≤k<L&Sigma;l=0Lh1,lx1,<k-l>Ni+Σl=0Lh2,lx2,<k-l>Ni+nkiL≤k<N---(2)其中，k表示OFDM数据单元内第k+1个采样点，N表示OFDM数据单元长度；表示发射天线1到接收天线间的信道信息，表示发射天线2到接收天线间的信道信息，l表示归一化的第l条多径信道，L表示归一化的最大多径信数量；第i?1帧数据对第i帧数据干扰部分可以表示为：yRe_ISIi(k)=Σl=k+1Lh1,lx1,<k-l>Ni-1+Σl=k+1Lh2,lx2,<k-l>Ni-1---(3)S2：利用第i+1帧时刻接收数据的前样本L对yi进行循环前缀初次重构；yAddi(k)=ξkyki+1,0≤k<L---(4)yi+1的前L个样本可以表示为：yki+1=Σl=0kh1,lx1,<k-l>Ni+1+Σl=0kh2,lx2,<k-l>Ni+1+Σl=k+1Lh1,lx1,<k-l>Ni+Σl=k+1Lh2,lx2,<k-l>Ni+nki0≤k<L---(5)根据干扰功率最小准则，得到比例系数为：ξk=Σl=k+1L|h1,l|2+Σl=k+1L|h2,l|2Σl=0L|h1,l|2+Σl=0L|h2,l|2---(6)S3：对进行干扰消除和初次循环前缀重构得到y~ki=yki-yRe_ISIi(k)+yAddi(k),0≤k<Lyki,L≤k<N---(7)S4：由于第i帧数据尚未检测得到，无法对第i+1帧数据进行符号间干扰消除，只能进行循环前缀的初次重构，有：yAddi+1(k)=ξkyki+2,,0≤k<L---(8)其中表示接收端第i+2帧前L个样本；S5：对进行干扰消除和初次循环前缀重构得到y~ki+1=yki+1+yAddi+1(k),0≤k<Lyki+1,L≤k<N---(9)S6：对步骤S3得到的和步骤S3得到的进行傅里叶变换，得到频域响应和S7：信道均衡和信号检测；因为前面对接收数据进行符号间干扰的消除和循环前缀的重构，所以有：y~ki=h1,eqvx1i+h2,eqvx2i---(10)其中h1,eqv和h2,eqv都是循环移位矩阵，形式可以表示为：heqv=h00···hL···h1h1h0·········h2h2h1h0······h3········&Center...

【技术特征摘要】
1.循环前缀缺失下STBC-OFDM系统的信号检测方法，包括如下步骤：S1：由于信道状态信息可以通过信道估计得到，接收端对第i-1帧数据已经完成检测，所以这两个量都是已知的；利用已知的信道状态信息和前一帧数据，得到第i帧数据响应yi中的符号间干扰其中0≤k≤L；设天线1第i帧发送的频域符号数据表示为天线2第i帧发送的频域符号数据表示为由于通信系统是STBC-OFDM系统，则天线1第i+1帧发送的频域符号数据为天线2第i+1帧发送的频域符号数据为分别对和作长度为N的IFFT变换有：设接收端第i帧的数据响应表示为yi，由于在慢时变信道下，连续两个OFDM符号数据持续时间内信道CIR基本不变，因此：其中，i表示接收端数据响应帧的序号，k表示OFDM数据单元内第k+1个采样点，N表示OFDM数据单元长度；表示接收端第i帧的数据响应中第k+1个采样点的噪声；h1,l表示发射天线1到接收天线间的信道信息，h2,l表示发射天线2到接收天线间的信道信息，l表示归一化的第l条多径信道，L表示归一化的最大多径信数量；第i帧数据响应yi中的符号间干扰部分可以表示为：S2：利用第i+1帧时刻接收数据的前样本L对yi进行循环前缀初次重构；yi+1的前L个样本可以表示为：根据干扰功率最小准则，得到比例系数为：S3：对进行干扰消除和初次循环前缀重构得到S4：由于第i帧数据尚未检测得到，无法对第i+1帧数据进行符号间干扰消除，只能进行循环前缀的初次重构，有：

【专利技术属性】
技术研发人员：雷霞，曹海波，乐荣臻，孔昭富，李垠泽，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：