專(zhuān)利名稱(chēng)：基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線(xiàn)空間復(fù)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多天線(xiàn)通信系統(tǒng)中的信息傳輸領(lǐng)域，特別涉及基于星座 圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線(xiàn)空間復(fù)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用多天線(xiàn)空間復(fù)用BLAST技術(shù)，可以在有限的頻譜資源條件下，有 效提升數(shù)據(jù)傳輸速率?，F(xiàn)有BLAST檢測(cè)算法分為線(xiàn)性檢測(cè)(包括迫零檢測(cè) ZF、最小均方誤差檢測(cè)應(yīng)SE等:)與非線(xiàn)性檢測(cè)(包括迫零加干擾抵消檢 測(cè)ZF-SIC、最小均方誤差加干擾抵消檢測(cè)畫(huà)SE-SIC等)。相比于線(xiàn)性檢 測(cè)，非線(xiàn)性檢測(cè)算法可有效提升系統(tǒng)性能。然而，運(yùn)算復(fù)雜度的顯著提 升是將非線(xiàn)性檢測(cè)付諸實(shí)際應(yīng)用的難點(diǎn)所在。
圖1描述了釆用順序干擾抵消的BLAST通信系統(tǒng)架構(gòu)。以下對(duì)線(xiàn)性與 非線(xiàn)性BLAST檢測(cè)算法做簡(jiǎn)要說(shuō)明。 線(xiàn)性檢測(cè)算法
設(shè)接收信號(hào)為
r = Hs + n ，
其中，H為iVxM信道矩陣，8為#維發(fā)送信號(hào)矢量，r為^維接收信號(hào) 矢量，n為W維獨(dú)立高斯白噪聲矢量，#與#分別為系統(tǒng)發(fā)送與接收天線(xiàn)數(shù)目。
對(duì)于ZF迫零檢測(cè)算法，
L =(HWH)-'Hwr = s + (HwH)_1Hwn 。 對(duì)于固SE最小均方誤差檢測(cè)算法，
S腦，=(HwH + ct21)—'HHr = s + (HwH + cr2I)—'H"n。 其中，；與SMA,,A.分別為不同算法下己檢測(cè)信號(hào)的始佳矢量。 非線(xiàn)性檢測(cè)算法
相比于線(xiàn)性檢測(cè)，非線(xiàn)性技術(shù)以運(yùn)算復(fù)雜度的增加為代價(jià)，可有效 提升系統(tǒng)性能。
以下簡(jiǎn)要說(shuō)明BLAST非線(xiàn)性檢測(cè)算法中的順序干擾抵消算法。該算法
的基本原理是在檢測(cè)當(dāng)前信號(hào)的過(guò)程中將來(lái)自于已檢測(cè)成分的干擾去
掉，從而減小干擾對(duì)較小信噪比數(shù)據(jù)的影響，該原理類(lèi)似于判決反饋均 衡。
圖2描述了多天線(xiàn)BLAST通信系統(tǒng)中順序干擾抵消的檢測(cè)過(guò)程。
以下說(shuō)明檢測(cè)過(guò)程
對(duì)于ZF-SIC檢測(cè)器，定義
G, =IT=(HWH) V， 對(duì)于畫(huà)SE-SIC檢測(cè)器，定義
G, 二H卞=(HwH + ctI)—'H"。
進(jìn)行以下過(guò)程一，可以得到一個(gè)判決信號(hào)
過(guò)程一& = arg min (G,)
其中，&, /t2,. .，*M為檢測(cè)過(guò)程中對(duì)發(fā)送天線(xiàn)的排序。
然后，進(jìn)行以下過(guò)程二，將己檢測(cè)信號(hào)的影響從接收信號(hào)中減去，
并確定新的偽逆陣，確定新的判決順序。
過(guò)程二.. r+| = r, - < (H),, G,+l = H卞- = arg min || (G ,+1); |卩。/ " +1
這樣形成了一個(gè)循環(huán)過(guò)程，循環(huán)進(jìn)行過(guò)程一及過(guò)程二，直到,、M。 至此，所有信號(hào)均判決完畢，循環(huán)過(guò)程結(jié)束。
由以上過(guò)程，對(duì)具有^t發(fā)送天線(xiàn)的BLAST SIC通信系統(tǒng)，在接收端需 進(jìn)行(,l)次順序干擾抵消過(guò)程，這意味著系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度的極大增加， 這也正是將非線(xiàn)性檢測(cè)付諸實(shí)際應(yīng)用的難點(diǎn)所在。
由于干擾抵消迭代次數(shù)過(guò)多導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度的顯著增加是將 非線(xiàn)性檢測(cè)付諸實(shí)際應(yīng)用的難點(diǎn)所在。需要改善的就是針對(duì)現(xiàn)有多天線(xiàn) BLAST SIC通信系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度過(guò)高的問(wèn)題，以較小的系統(tǒng)性能損失為代 價(jià)，有效減少BLAST SIC系統(tǒng)的順序干擾抵消次數(shù)，從而達(dá)到降低系統(tǒng)運(yùn) 算復(fù)雜度的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以降低BLAST SIC通信系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度為目標(biāo)，提出了一種基 于調(diào)制星座圖與發(fā)送信號(hào)重構(gòu)的低復(fù)雜度BLAST SIC通信系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的， 一種基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線(xiàn)空間復(fù)用
系統(tǒng)，包括
調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301)，對(duì)傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；
信道質(zhì)量反饋模塊(302)，對(duì)發(fā)送端反饋發(fā)送天線(xiàn)信道質(zhì)量的相對(duì) 優(yōu)劣情況；
發(fā)送天線(xiàn)分組模塊(303)，對(duì)發(fā)送天線(xiàn)依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排 序，并依排序情況對(duì)發(fā)送天線(xiàn)兩兩分組；
信號(hào)重構(gòu)模塊(304)，對(duì)每一分組內(nèi)的兩根天線(xiàn)上的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行 重構(gòu)；
BLAST檢測(cè)模塊(305)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行BLAST檢測(cè)，并在接收 端實(shí)現(xiàn)發(fā)送端每個(gè)分組內(nèi)兩根天線(xiàn)上己檢測(cè)信號(hào)的兩兩加和；
數(shù)據(jù)判決模塊(306)，將-一組信號(hào)加和的的實(shí)部與虛部分開(kāi)，并實(shí) 現(xiàn)一組內(nèi)兩個(gè)信號(hào)的同時(shí)判決；
干擾刪除模塊(307)，刪除接收信號(hào)中己判決數(shù)據(jù)帶來(lái)的干擾。
本發(fā)明的系統(tǒng)以較小的性能損失為代價(jià)，使MxW BLAST SIC通信 系統(tǒng)的順序干擾抵消次數(shù)由傳統(tǒng)的(M-1)次降至(AZ/2-l)次，從而大幅降 低了系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度，因此具有較高實(shí)用價(jià)值。


圖1是現(xiàn)有的采用順序干擾抵消檢測(cè)的BLAST通信系統(tǒng)架構(gòu)； 圖2是采用順序干擾抵消檢測(cè)的BLAST通信系統(tǒng)接收端原理圖； 圖3是本發(fā)明提出的BLAST SIC通信系統(tǒng)架構(gòu)； 圖4是本發(fā)明提出系統(tǒng)發(fā)送端數(shù)據(jù)流程；
圖5是本發(fā)明提出系統(tǒng)接收端數(shù)據(jù)流程；
圖6是通過(guò)旋轉(zhuǎn)傳統(tǒng)QPSK星座圖進(jìn)行重構(gòu)的實(shí)例；
圖7是本發(fā)明提出系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)的BER性能仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)如圖3如示，該系統(tǒng)發(fā)送端與接收端的數(shù)據(jù)流程如 圖4與圖5所示。
以下對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)的各個(gè)模塊予以說(shuō)明
調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301):該模塊對(duì)傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)
準(zhǔn)則為在重構(gòu)后的星座圖中，任一星座點(diǎn)的實(shí)部與虛部加和是唯一的。
對(duì)傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)是滿(mǎn)足星座點(diǎn)實(shí)部與虛部加和唯一性準(zhǔn)則的重
構(gòu)方法之一。圖6為對(duì)傳統(tǒng)QPSK星座圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)重構(gòu)的實(shí)例。
信道質(zhì)量反饋模塊(302):該模塊由接收端反饋發(fā)送天線(xiàn)信道質(zhì)量 的相對(duì)優(yōu)劣情況。
發(fā)送天線(xiàn)分組模塊(303):依據(jù)302模塊的反饋，對(duì)發(fā)送天線(xiàn)依信道 質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序。設(shè)排序前的發(fā)送天線(xiàn)為tx,，TX2,...， txa ，則
排序后的發(fā)送天線(xiàn)為T(mén)x;， tx;， ...， Tx二。在該模塊中，以Tx;和Tx;為
一組，設(shè)為G,，以TX;和TX:為一組，設(shè)為G,，以此類(lèi)推，直至TX:—2和 TX^為一組，設(shè)為(^/2。
信號(hào)重構(gòu)模塊(304):依據(jù)303模塊的分組結(jié)果，對(duì)每一組內(nèi)的已調(diào)
信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。設(shè)組G,中包括發(fā)天線(xiàn)TX:,和TX」，兩個(gè)天線(xiàn)上的已調(diào)信
號(hào)分別為《=x,:+力，《2=x,:+2+乂+2乂 。則重構(gòu)后的信號(hào)分別為 (o'":+乂j，其中信號(hào)":)'通過(guò)天線(xiàn)Tx:,發(fā)送'信號(hào)
W+,y通過(guò)天線(xiàn)Tx'^發(fā)送。
BLAST檢測(cè)模塊(305):首先對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行BLAST檢測(cè)，可采 用的算法包括ZF、畫(huà)SE等。設(shè)接收信號(hào)為
r = Hs + n ，
其中，H為iVxM信道矩陣，s為Mxl發(fā)送信號(hào)矢量，且 s = 7Va"wow([(^')',(s;)'，(《,)']),其中)'為已重構(gòu)的通過(guò)天線(xiàn)TX:發(fā)送的信號(hào)。r為W維接收信號(hào)矢量，n為yV維獨(dú)立高斯白噪聲矢量，#與#分別為 系統(tǒng)發(fā)送與接收天線(xiàn)數(shù)目。
對(duì)于ZF迫零檢測(cè)算法，設(shè)
=(HWH)-'Hwr = s + (HWH)-'H"n。
對(duì)于應(yīng)SE最小均方誤差檢測(cè)算法，設(shè)
S腿.=(HwH + cr2I)-'Hwr = s + (HwH + cr2I)_1Hwn 。
其中，；與分別為不同算法下已檢測(cè)信號(hào)的膽隹矢量。
w為M/2xW矩陣，且w=<formula>formula see original document page 7</formula>
則<formula>formula see original document page 7</formula>。
其中，<formula>formula see original document page 7</formula>或<formula>formula see original document page 7</formula>或<formula>formula see original document page 7</formula>。
數(shù)據(jù)判決模塊(306):由305模塊的結(jié)果，<formula>formula see original document page 7</formula>由上式，根據(jù)發(fā)送端調(diào)制星座點(diǎn)實(shí)部與虛部加和唯一性原理，依據(jù)接
信號(hào)實(shí)部虛部加和與星座點(diǎn)實(shí)部虛部加和距離最小準(zhǔn)則，將A的實(shí)部
與虛部分開(kāi)，對(duì)G,中發(fā)送天線(xiàn)TX;和TX;上的發(fā)送信號(hào)和同時(shí)進(jìn)行 數(shù)據(jù)判決。
干擾刪除模塊(307):刪除接收信號(hào)中由306模塊已判決數(shù)據(jù)帶來(lái) 的干擾，返回305模塊，至306模塊判決《中發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送的信號(hào)。以此 類(lèi)推，經(jīng)(A//2-l)次干擾刪除，直至判決完^/2中發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送的信號(hào)。
本實(shí)施例采用了由4個(gè)發(fā)送天線(xiàn)和4個(gè)接收天線(xiàn)組成的多天線(xiàn)BLAST通 信系統(tǒng)。信道為準(zhǔn)靜態(tài)平坦瑞利衰落信道。
兩系統(tǒng)均采用QPSK調(diào)制，調(diào)制在每天線(xiàn)上進(jìn)行。接收端采用ZF檢測(cè) 算法。在本發(fā)明提出系統(tǒng)中，QPSK星座圖旋轉(zhuǎn)角度為arctan(0.25)(參 見(jiàn)圖4)。
仿真結(jié)果如圖7所示。圖中橫坐標(biāo)為系統(tǒng)發(fā)送端總功率與接收端噪聲
的SNR，縱坐標(biāo)為系統(tǒng)誤比特率(BER)指標(biāo)。
由仿真結(jié)果，兩系統(tǒng)在低信噪比條件下有約ldB的BER性能差距，隨 著信噪比的提升，兩系統(tǒng)的性能差距趨于減小，直至兩條性能曲線(xiàn)接近 貼合。而相比于傳統(tǒng)BLAST SIC系統(tǒng)，本文提出的系統(tǒng)復(fù)雜度低、運(yùn)算量 小，因此在實(shí)用性方面更為優(yōu)越。
權(quán)利要求
1. 一種基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線(xiàn)空間復(fù)用系統(tǒng)，包括調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301)，對(duì)傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；信道質(zhì)量反饋模塊(302)，對(duì)發(fā)送端反饋發(fā)送天線(xiàn)信道質(zhì)量的相對(duì)優(yōu)劣情況；發(fā)送天線(xiàn)分組模塊(303)，對(duì)發(fā)送天線(xiàn)依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序，并依排序情況對(duì)發(fā)送天線(xiàn)兩兩分組；信號(hào)重構(gòu)模塊(304)，對(duì)每一分組內(nèi)的兩根天線(xiàn)上的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)；BLAST檢測(cè)模塊(305)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行BLAST檢測(cè)，并在接收端實(shí)現(xiàn)發(fā)送端每個(gè)分組內(nèi)兩根天線(xiàn)上已檢測(cè)信號(hào)的兩兩加和；數(shù)據(jù)判決模塊(306)，將一組信號(hào)加和的的實(shí)部與虛部分開(kāi)，并實(shí)現(xiàn)一組內(nèi)兩個(gè)信號(hào)的同時(shí)判決；干擾刪除模塊(307)，刪除接收信號(hào)中已判決數(shù)據(jù)帶來(lái)的干擾。
2. 按權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述重構(gòu)準(zhǔn)則為星座點(diǎn)實(shí)部 與虛部加和是唯一的。
3. 按權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)的準(zhǔn)則為兩個(gè)信號(hào)的I路重構(gòu)為一個(gè)信號(hào)的I路與Q路發(fā)送； 兩個(gè)信號(hào)的Q路重構(gòu)為一個(gè)信號(hào)的I路與Q路發(fā)送。
4. 按權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述BLAST檢測(cè)模塊使用ZF-SIC檢測(cè)器或麗SE-SIC檢測(cè)器。
全文摘要
基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線(xiàn)空間復(fù)用系統(tǒng)，調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊，對(duì)傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；信道質(zhì)量反饋模塊，對(duì)發(fā)送端反饋發(fā)送天線(xiàn)信道質(zhì)量的相對(duì)優(yōu)劣情況；發(fā)送天線(xiàn)分組模塊，對(duì)發(fā)送天線(xiàn)依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序，并依排序情況對(duì)發(fā)送天線(xiàn)兩兩分組；信號(hào)重構(gòu)模塊，對(duì)每一分組內(nèi)的兩根天線(xiàn)上的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)；BLAST檢測(cè)模塊，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行BLAST檢測(cè)，并在接收端實(shí)現(xiàn)發(fā)送端每個(gè)分組內(nèi)兩根天線(xiàn)上已檢測(cè)信號(hào)的兩兩加和；數(shù)據(jù)判決模塊，將一組信號(hào)加和的實(shí)部與虛部分開(kāi)，并實(shí)現(xiàn)一組內(nèi)兩個(gè)信號(hào)的同時(shí)判決；干擾刪除模塊，刪除接收信號(hào)中已判決數(shù)據(jù)帶來(lái)的干擾。本發(fā)明以較小的性能損失為代價(jià)，降低了系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04B7/04GK101207424SQ20061016764
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者付景興, 鵬 陳 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司;三星電子株式會(huì)社