专利名称：一种简化的多元ra编码的mimo迭代均衡方案的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是MIMO(多天线发多天线收)系统中的一种级联方案，特别是在频 率选择性信道下多元RA码与基于软干扰消除的迭代检测相结合的方案，特别是在空间相 关和非相关信道下均适用的一种方案，特别是在发送端编码域大于调制域的一种改进发送 方案下的级联方案，特别是在高阶调制下为了降低检测复杂度而引入了复数列表球形译码 的一种方案。
背景技术：
MIMO系统在发送端和接收端都采用多天线阵列，这样充分利用了空间资源，能在 不增加系统带宽和发射功率的情况下，成倍的提高系统容量。研究证明，MIMO系统的信道 容量随着发射天线数的增加呈近似线性的增长，这为MIMO通信方式在移动通信中的应用 提供了坚实的理论基础。
图1给出了 MIMO系统的结构框图。由图1可见，在发送端一般经 过编码、交织、调制这几个阶段，然后发送数据被映射到发射天线再通过信道发送出去。接 收端接收到信号后，一般要将经过解调、解交织和译码这样几个阶段。多元RA码是一种基于准循环RA结构的多元LDPC码(见图2)。它具有和随机 LDPC码同样好的性能，同时因其准循环RA结构的特点，降低了编码实现复杂度，节省了存 储空间，方便编译码的硬件实现。其译码算法可以采用多元LDPC码的FFT-BP和EMS等。MIMO发送端的编码域和调制域的阶数未必相同，当采用多元码时，编码域大于调 制域时会带来分集增益。由于信号传输过程中的反射、散射以及移动台的移动等因素，在同一信号的传输 链路上会形成多径。这会造成在接收端接收到的信号是多个路径到达的信号的叠加。当信 道时延小于符号的持续时间时，接收端多径的叠加仅仅是同一发送符号经历不同的衰落过 程后的叠加，从频域上看，信道的带宽是大于信号的带宽的，这样，信道是频率平坦衰落的； 但当信道的时延大于符号的持续时间时，接收端多径的叠加就会造成符号间的干扰(ISI)， 这在频域上看，信道的带宽小于信号带宽，信号只有部分带宽获得通过，这样，信道就是频 率选择性衰落的。而由于MIMO系统是一个多天线系统，在实际环境中，由于天线间距离和 天线周围散射体分布的局限，使得MIMO的子信道间还存在一定的信道相关性。对于频率选择性衰落信道(以下简称频选信道)，如何消除ISI对于接收端检测造 成的影响，目前，相关研究已经提出了接收端迭代软干扰消除、OFDM等几种方法。基于软干扰消除的TURBO迭代技术的核心思想在于通过软信息的传递利用滑动 窗口模型下的MMSE，消除其他符号对当前被检测符号的影响。但它是逐符号的检测方式，即 按照发送天线的顺序挨个符号的进行检测。无论是迭代软干扰消除、OFDM还是其他方式，它们大多是基于空间非相关信道下 的解决方案。在存在空间相关影响的频选信道的MIMO接收端如何获得较低的误码率性能， 是个难题。针对于此，我们采用在迭代软干扰消除技术的基础上的改进方案基于联合天线 MMSE检测的迭代软干扰消除技术(JAD MMSE)。它在空间相关和非相关的频选信道下均能获得良好的性能，具有很大的实际意义和应用价值。球形译码是一种近似最大似然检测方式，它的优势就是复杂度比最大似然方式 低。其主要思想是将接收值y与发送值S的关系，通过变换转化成为发送值S和一个定值 S’的关系，这样如果要求与y最近的S，就相当于求解与S’最近的S的问题，那么问题就转 化成了在某个球内搜索与S’距离最近的S的问题。当前，球形译码的许多简化算法被提出， 这里借鉴一种迭代搜索算法。对于发送符号集为复数元素集合的球形译码，可以采用将复 数系统转化为实数系统的形式，也可以直接采用复数球形译码方式。本发明给出了一种简化的多元RA编码的MIMO迭代均衡方案。主要包括空间相关 和非相关信道均适用的多元RA编码的MIMO迭代联合检测方案，有效降低误码率的改进的 编码域大于调制域的发送方案以及降低检测复杂度的近似最大似然译码。
发明内容
JAD MMSE虽然能改善系统的误码率性能，但仍然有提升的空间，特别是在相关信 道下，误码率仍较高。这就迫使性能更好的编码方式和发送方式的出现。而它们又必须能 与现有的检测方案兼容。因此，发送端编码域大于调制域的多元RA码与JAD MMSE的级联 方案(RA+JAD匪SE)应运而生。多元RA码的编码结构见图2。图3给出了 RA+JAD/MMSE方案的实现框图。基于编码域大于调制域的多元RA码 的发送方式，能获得发送端的分集增益。图中发送端的分解器将高阶码字拆分成低阶的若 干部分，然后将它们送到调制器以低阶调制方式调制成符号，再送到发射天线。接收端的合 并器用于将软信息以与分解器相反的方向合并成与码字对应的软信息。接收端的分解器与 发送端分解器具有相同的功能，只是它处理的对象是从译码器输出的软信息。JAD/MMSE的 核心思想在于联合天线的MMSE检测之后进行高斯信道等价，将多径频选信道等价成单径 平坦信道，然后在此基础上进行进一步的最大似然检测，以进一步提高检测的性能，它主要 在均衡器处实现，均衡器的结构见图4。下面给出RA+JAD/MMSE方案下的JAD MMSE的基本 原理。假定MIMO系统的发送天线数为Nt，接收天线数为N,，发送序列s为_)’…’、(k)]， 接收序列y为[“iWXV幻，……，η中元素的噪声方差为σ 2。假定频选信道的时延长度为 L。当对&(*)，···，％ W检测时，我们使用当前时刻k及其相邻2(L-1)个时刻的发送符号信息， 对应的接收向量组合为r’(k) = [rx{k + L- 1)...乂 (k + L-1)..….r,{k)rK {k)]T，这样，相应的滑窗矩阵H(k)为(H(k)须列满秩)
权利要求
1.本发明是基于频率选择性信道的MIMO系统下的发送端和接收端的一种结合方案。
2.在如权利要求1所述的方案中，采用了系统多元RA码，它是基于RA结构的多元LDPC码。
3.在如权利要求1所述的方案的发送端采用了编码域大于调制域的发送方案，本发明 中给出了实现此功能的分集器的原理，以及相对应的接收端的合并器的原理。
4.针对复数系统，如权利要求1所述的方案在接收端的迭代检测中引用了复数列表球 形译码的方案，此时，这种方案较LSD更简化，并能进一步简化软信息的求解，另外，本发明 中给出了列表球形译码的流程图。
5.针对于权利要求3所述的编码域大于调制域的发送方式，在迭代检测中的软信息的 求解上，本发明给出了具体的求解方式。
全文摘要
本发明给出了一种简化的多元RA编码的MIMO迭代均衡方案。主要包括空间相关和非相关信道均适用的多元RA编码的MIMO迭代联合检测方案，有效降低误码率的改进的编码域大于调制域的发送方案以及降低检测复杂度的近似最大似然译码。本说明书首先介绍了MIMO系统结构，RA编码方式及其优点，接着介绍了在发送端采用编码域大于调制域的可行性及优势，再接着介绍了联合天线TURBO迭代检测方案(JAD MMSE)以及球形译码的检测方式，在这些之后，接着给出了改进的RA码结合发送端编码域大于调制域发送方案与JAD MMSE相结合的级联系统，并给出了降低复杂度的球形译码代替最大似然检测的具体方法。最后，给出了一个具体实例。
文档编号H04L1/00GK101997791SQ20091016430
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者于清苹, 史治平, 燕兵 申请人:电子科技大学