Turbo-BLAST双迭代检测方法技术

本发明专利技术以下一代移动通信为背景，涉及Turbo-BLAST双迭代检测设计方法。将比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)思想与Turbo-BLAST系统相结合，给出一种基于双迭代的Turbo-BLAST系统模型，提出一种基于检测器与译码器之间外层迭代检测、解调器与译码器之间内层迭代译码的Turbo-BLAST双迭代检测方法。本发明专利技术有效地将BICM-ID思想用于Turbo-BLAST系统，通过双迭代检测达到进一步改善Turbo-BLAST系统误比特率的目的。仿真表明，与Turbo-BLAST迭代检测相比，采用所提的Turbo-BLAST双迭代检测方法可以进一步提高系统的BER性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信领域，涉及无线通信的迭代检测设计方法，更具体的说涉及Turbo-BLAST双迭代检测的设计方法。
技术介绍
随着通信技术的飞速发展，数字通信正逐步地在通信领域占据了主导地位。如何解决噪声干扰、衰落、功率利用率、频谱利用率等问题来提高通信系统的性能变得尤为重要。1992年，Zehavi提出了比特交织编码调制(BICM)技术，通过比特随机交织来增加分集阶数，从而达到对抗衰落的目的。该方案具有复杂度低、灵活性强等优势，因此在通信系统中得到了广泛应用。受Turbo码迭代译码思想的启发，李晓东和Ritcey在BICM技术的基础上提出了比特交织编码调制迭代译码(BICM-1D)方案，其原理就是通过解调器与软输入软输出(SISO)译码器之间的联合迭代来改善系统性能。BICM-1D具有较高的频谱利用率且实现复杂度较低，同时适用于高斯信道和衰落信道，可以提高无线通信传输的功率谱效率和频谱效率，这些优势使其得到了业界学者们的广泛关注。由上述分析可知，BICM-1D的关键技术就是将Turbo码思想用到BICM中。Turbo码自1993年被提出后便迅速成为业界研究的焦点，因为它在低信噪比(SNR)时就能够接近Shannon极限。基于此，A.V.Zels等人给出了 Turbo-BLAST系统的结构并对其性能做了分析，Turbo-BLAST系统就是将Turbo迭代译码的思想和多天线系统中的垂直分层空时结构(V-BLAST)联合起来而构成的，是多天线系统中提高吞吐量的一种方案。2002年，M.Sellathurai等人研究了 Turbo-BLAST系统的迭代检测算法的原理及其性能,基于此，MengYingTsai等人提出了一种均衡考虑系统性能和计算复杂度的检测算法，在降低算法复杂度的同时也损失了部分性能。近年来，关于BICM-1D技术与多天线系统结合的研究很层出不穷，Lee L等人研究了 BICM-1D技术在MM0-0FDM系统中的应用并给出了系统的性能分析。在此基础上，张睿等人研究了链路自适应技术在BICM-1D-MM0-0FDM系统中的应用，可根据信道状况自适应地选择编码调制方案，还可以根据编码调制方案选取最合适的映射方式，有效改善了系统性能。已有研究中，关于BICM-1D技术与Turbo-BLAST系统相结合的研究较少，本专利技术将在Turbo-BLAST迭代检测的基础上，研究一种基于解调器与译码器之间进行内层迭代译码、检测器与译码器之间进行外层迭代检测的Turbo-BLAST双迭代检测设计方法，以此来改善系统的误比特率(BER)性能。与传统的Turbo-BLAST迭代检测方案相比，采用Turbo-BLAST双迭代检测可以使系统的BER性能得到进一步改善。以下将通过具体实施例结合附图对本专利技术的目的及特性进行详细描述，这些具体实施是说明性的，不具有限制性。
技术实现思路
本专利技术是针对Turbo-BLAST双迭代检测系统，研究了 Turbo-BLAST双迭代检测设计方法。目的是通过接收端的双迭代检测，在传统Turbo-BLAST迭代检测的基础上进一步改善系统的BER性能。本专利技术提出的Turbo-BLAST双迭代检测设计方法采用了以下步骤:(I)给出Turbo-BLAST双迭代系统模型。附图1给出了 Turbo-BLAST双迭代检测的系统模型。在发送端，来自信源的二进制比特流依次经过信道编码、随机交织、调制与空时编码后通过M根天线发送出去。在接收端，首先由检测模块对接收信号进行检测，然后软解调模块对检测输出的符号进行比特似然解调，得到的对数似然信息经过解交织后送入SISO译码模块进行信道译码。根据设置好的内迭代与外迭代次数，完成解调器与译码器之间的内迭代译码、检测器与译码器之间的外迭代检测。假设信道条件为准静态平坦瑞利衰落，发送端有M根发送天线，接收端有N根接收天线，假设各发送天线与接收天线之间相互独立，则某一时刻的接收信号为y=Hx+n,表达式 1其中，x=(x1; X2,…，xM)T为发送信号矢量，y=(y1; y2,…，yN)T为接收信号矢量，H为信道矩阵，其元素满足&~C^(0，1)，其中，CW(a，o2)表示均值为a方差为O2的复高斯分布，n=(ni，n2，…，nN)T表示加性高斯白噪声，其元素服从分布C^(0,<7?2)。(2)给出基于软干扰抵消的线性检测方法。由于采用最大似然检测方法存在计算复杂度太高的问题，为兼顾系统性能与计算复杂度，本专利技术采用基于软干扰抵消的线性检测方式。其关键之处就是根据最小均方误差准则计算出最优的干扰估计和检测用的权向量矩阵。检测器与SISO译码器之间进行第一次迭代检测时，假设发送符号等概率分布，则第k个发送符号的估计毛为本文档来自技高网...

【技术保护点】
Turbo?BLAST双迭代检测设计方法，其特征在于包括步骤如下：(1)针对Turbo?BLAST双迭代检测系统，考虑到最大似然检测方法的计算复杂度随着发送天线数和调制阶数的增加呈指数级增长，均衡算法复杂度与性能，采用基于软干扰抵消的MMSE检测方法对接收信号进行线性检测以抑制天线间干扰。(2)根据Turbo?BLAST双迭代检测系统模型，将软干扰抵消线性检测器输出的发送符号的估计传送至软解调器，由软解调器计算输出编码比特的比特似然信息。(3)编码比特的对数似然信息经过解交织运算，然后传送至软输入软输出译码器进行信道译码，得到信息比特和编码比特的后验概率信息。(4)根据预先设置的内迭代次数和外迭代次数，在软解调器和译码器之间完成内层迭代译码，在检测器与译码器之间完成外层迭代检测，从而完成整个双迭代检测过程。

【技术特征摘要】
1.Turbo-BLAST双迭代检测设计方法，其特征在于包括步骤如下: (1)针对Turbo-BLAST双迭代检测系统，考虑到最大似然检测方法的计算复杂度随着发送天线数和调制阶数的增加呈指数级增长，均衡算法复杂度与性能，采用基于软干扰抵消的丽SE检测方法对接收信号进行线性检测以抑制天线间干扰。 (2)根据Turbo-BLAST双迭代检测系统模型，将软干扰抵消线性检测器输出的发送符号的估计传送至软解调器，由软解调器计算输出编码比特的比特似然信息。 (3)编码比特的对数似然信息经过解交织运算，然后传送至软输入软输出译码器进行信道译码，得到信息比特和编码比特的后验概率信息。 (4)根据预先设置的内迭代次数和外迭代次数，在软解调器和译码器之间完成内层迭代译码，在检测器与译码器之间完成外层迭代检测，从而完成整个双迭代检测过程。2.根据权利要求1所述的Turbo双迭代检测设计方法，其特征在于所述步骤(1)包括: (1a)外迭代次数为一时，假设发送符号等概率分布，即ε(xk)=0。软输入软输出译码器输出的后验概率信息等于零，此时的MMSE检测过程与普通的MMSE检测过程一致。 (1b)从第二次外迭代开始，根据软输入软输出译码器反馈的前一次检测符号的后验概率信息来估计发送符号，并且用估计出的发送符号的期望来进行软干扰抵消。随着迭代次数的增加，检测出的信号越来越逼近其均值，ε(xf)- Xk。3.根据权利要求1所述的Turbo双迭代检测设计方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小敏，于晓丹，虞湘宾，朱益民，谭伟，钱克苍，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：