一種快時變信道條件下空時分組傳輸系統(tǒng)的均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)的接收技術(shù)，尤其涉及一種快時變信道條件下空時分組 傳輸系統(tǒng)的均衡方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 空時分組編碼（Space-timeBlockCoded，STBC)系統(tǒng)中最簡單的就是發(fā)射天線數(shù) 為2的場景，在此場景下我們可以獲得滿發(fā)射分集增益，然而，該方案通常認為在第1個發(fā) 送時隙和第2個發(fā)送時隙中發(fā)送信號所歷經(jīng)的信道是一樣的，即信道是時不變的，然而，隨 著科技的不斷發(fā)展，交通工具的速度越來越快，由此帶來的多普勒效應(yīng)也愈加明顯，造成了 信道的快時變特性，因此，我們不得不對此加以考慮。
[0003] 最小均方誤差（MinimumMean-squaredError，MMSE)均衡是一種傳統(tǒng)的塊均衡技 術(shù)，它考慮了噪聲的因素，根據(jù)信道狀態(tài)信息（ChannelStateInformation，CSI)得出均衡 系數(shù)，性能與迫零（ZeroForcing)均衡相比更好，但是，該方案由于存在矩陣求逆的操作， 運算復(fù)雜度為〇 (N3)，在傳輸塊較大時運算規(guī)模較大，不利于實際應(yīng)用。
[0004]STBC編碼方案通常認為在兩個發(fā)送時隙間隔內(nèi)發(fā)送信號所歷經(jīng)的信道是一樣的， 忽略了信道的時變性，而對于麗SE均衡技術(shù)，在傳輸塊較大時，其運算規(guī)模將增大到不可 接受的程度。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明的目的在于針對以上問題，提供了一種快時變信道條件下空時分組傳輸系 統(tǒng)的均衡方法，該方法可以根據(jù)實際系統(tǒng)的運算能力自適應(yīng)地調(diào)節(jié)運算精度，在保持一定 的系統(tǒng)性能的前提下有效地降低運算規(guī)模，以滿足實際應(yīng)用。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
[0007] -種快時變信道條件下空時分組傳輸系統(tǒng)的均衡方法，包括以下步驟：
[0008] 1)根據(jù)STBC系統(tǒng)，使用塊傳輸方式發(fā)送數(shù)據(jù)，得到時變信道矩陣，并且基于時變 信道的特點對時變信道矩陣進行近似處理；
[0009] 2)采用矩陣LDLH分解的方法，對步驟1)得到的近似處理后的信道矩陣進行分解， 得到一個下三角矩陣L和一個對角矩陣D;
[0010] 3)通過步驟2)得到一個下三角矩陣L和一個對角矩陣D解線性方程組，得出頻域 信號的估計值。
[0011] 本發(fā)明進一步的改進在于，步驟1)中，該STBC系統(tǒng)的發(fā)送端擁有2根天線，接收 端擁有1根天線；根據(jù)塊傳輸要求，將每N個經(jīng)過基帶調(diào)制后的發(fā)送符號組成一個傳輸塊X =[X。，...，xNJT，其中Xl，0彡i彡N-1，是經(jīng)過基帶調(diào)制后的發(fā)送符號，則每2N個發(fā)送符 號構(gòu)造出兩個傳輸塊Xl，x2;根據(jù)STBC系統(tǒng)的規(guī)則，第1個發(fā)送天線在第1個時隙發(fā)送Xρ 第2個發(fā)送天線在第1個時隙發(fā)送x2，第1個發(fā)送天線在第2個時隙發(fā)送-第2個發(fā)送 天線在第2個時隙發(fā)送<，同時在每次發(fā)送時都會添加循環(huán)前綴；
[0012] 在SBTC系統(tǒng)中，接收天線在第1個時隙的接收信號71為
[0013]Υ!=Η1x1+H2x2+v1 (3)
[0014] 其中：氏，H2分別為發(fā)送的兩路信號在第1個時隙中所歷經(jīng)的時變信道矩陣，v 加性高斯白噪聲；
[0015] 接收天線在第2個時隙的接收信號y2表示為
[0016] 〇… …
[0017] 其中：H3,H4分別為發(fā)送的兩路信號在第2個時隙中所歷經(jīng)的時變信道矩陣，v2為 加性尚斯白噪聲；
[0018] 通過DFT變換，將接收信號變換到頻域上，具體實現(xiàn)方法如下：
[0019] 1-1)設(shè)F為N階DFT矩陣，對第1時隙的接收信號做DFT變換
[0020]

[0021 ] 對第2時隙的接收信號，先取共輒再做DFT變換 [0022]
[0023]
[0024] 那么接收信號的頻域表示寫為：
[0027] 1-2)將Hi:分別與帶狀矩陣SB做哈達瑪積，其結(jié)果記為：[0028]
[0025]
[0026]
[0029] 其中SB是一個非零元均為1的帶狀矩陣，帶寬為B ;
[0030] 通過這一步驟，Η被簡化〉
[0031] 本發(fā)明進一步的改進在于，步驟2)中，具體實現(xiàn)方法如下：
[0032] 2-1) ^
[0033] 2-1)對U進行LDLH分解，如下：
[0034] 令U=LDLH，其中L為下三角矩陣，D為對角矩陣；
[0035] 采用以下步驟進行分解，得出下二#鉭陳Γ與對#鉭陣D :
[0036]I·進行初始化，令L = 1 2卜
[0037] II ·執(zhí)行以下運算
[0038]forp= 1: 2N
[0039]forq= 1 :p_l
[0040]z(q) =L(p,q)*D(q,q)
[0041] end
[0042]z(p) =U(p，p)_L(p，l:p-l)z(l:p_l)
[0043]D(p,p) =z(p)
[0044]
[0045] end
[0046] 本發(fā)明進一步的改進在于，步驟3)中，具體實現(xiàn)方法如下：
[0047] 令g = HfrfY，依次解下列線性方程組
[0048]Le=g
[0049]Df=e (11)
[0050]
[0051]進而得出頻域信號的估計值，其中LH為下三角矩陣L的共輒轉(zhuǎn)置，g、e、f均 為2NX1的向量。
[0052] 本發(fā)明進一步的改進在于，對頻域信號的估計值：^^5￡.進行DFT反變換，得出原始 發(fā)送信號的估計值。
[0053] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0054] 本發(fā)明一種快時變信道條件下空時分組傳輸系統(tǒng)的均衡方法，該方法可以根據(jù)實 際需要調(diào)節(jié)運算精度，在保持一定的系統(tǒng)性能的前提下有效地降低運算復(fù)雜度?，F(xiàn)有的 STBC系統(tǒng)一般認為信道是時不變的，在低速情況下是可以做這樣的近似的，但是隨著交通 工具速度的日益增長，多普勒效應(yīng)也越來越明顯，導(dǎo)致這樣的近似越來越不貼近于真實情 況，針對這一問題，在步驟1)中，本發(fā)明考慮了時變信道的場景，模型更符合真實情況，并 根據(jù)時變信道的數(shù)字特征，利用哈達瑪積抽取其主要部分進行處理。常見的MMSE均衡方法 其運算復(fù)雜度為〇(N3)，運算規(guī)模較大，不利于在實際中應(yīng)用，而在步驟2)中本發(fā)明對近似 處理后的信道矩陣進行了LDLH分解，并通過步驟3)進行線性方程組的求解，使得均衡過程 的運算復(fù)雜度降為〇(BN2)。
【附圖說明】：
[0055] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0056] 圖2為結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057] 圖3為U的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058] 圖4為L的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0059]圖5為系統(tǒng)誤碼率示意圖。
【具體實施方式】：
[0060] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0061] 本方案復(fù)雜度的降低正是由于以上三步計算過程中各個矩陣的特殊結(jié)構(gòu)造成的。
[0062] 如圖1，考慮一個STBC系統(tǒng)傳輸場景，發(fā)送端擁有2根天線，接收端擁有1根天線； 根據(jù)塊傳輸要求，將每N個經(jīng)過基帶調(diào)制后的發(fā)送符號組成一個傳輸塊X= [X。，...，xNJ τ，其中Xl，0 <i<N-1是經(jīng)過基帶調(diào)制后的發(fā)送符號，則每2N個發(fā)送符號構(gòu)造出兩個傳輸 塊Xl，x2;根據(jù)STBC系統(tǒng)的規(guī)則，發(fā)送天線1在第1個時隙發(fā)送Xi，發(fā)送天線2在第一個時 隙發(fā)送x2，發(fā)送天線1在第2個時隙發(fā)送-發(fā)送天線2在第2個時隙發(fā)送 <，同時，為了 避免產(chǎn)生碼間串擾，在每次發(fā)送時都會添加循環(huán)前綴（CyclicPrefix，CP);發(fā)送數(shù)據(jù)各自 歷經(jīng)一個時變信道到達接收端。
[0063] 在單入單出（SingleInputSingleOutput，SIS0)的塊傳輸時變信道模型中，對 于每一個發(fā)送的數(shù)據(jù)塊X= [X。，. . .，XNJT，其接收信號去除CP后可以表示為
[0064]
Π) 1:=0
[0065] 其中：h(n，1)是多徑時變信道沖激響應(yīng)，其沖激響應(yīng)的長度為L;vn是加性高斯白 噪聲。令y = [y。，…，yNi]T，v=[V。，…，vNJτ，信道矩陣Hn,i=h(η, <n-l>N)，〈· >N為模N運算，則（1)式可改寫為矩陣形式
[0066] y=Hx+v (2)
[0067] 根據(jù)（2)式，在上述SBTC系統(tǒng)中，接收天線在第1個時隙的接收信號為
[0068] Υ!=Η1x1+H2x2+v1 (3)
[0069] 其中：氏，H2分別為發(fā)送的兩路信號在第1個時隙中所歷經(jīng)的時變信道，vi為加性 尚斯白噪聲。
[0070] 傳統(tǒng)的STBC方案通常認為在第1個時隙與第2個時隙的傳輸過程中信道保持不 變，但由于此處考慮的是時變信道，即第2個時隙的信道衰落與第1個時隙不同，不失一般 性，接收天線在第2個時隙的接收信號表示為
[0071]
[0072] 其中：H3,H4分別為發(fā)送的兩路信號在第2個時隙中所歷經(jīng)的時變信道，v2為加性 尚斯白噪聲。
[0073] 本發(fā)明一種快時變信道條件下空時分組傳輸系統(tǒng)的均衡方法，具體步驟如下：
[0074] 步驟1通過DFT變換，將接收信號變換到頻域上。
[0075] 設(shè)F為N階DFT矩陣，對第1時隙的接收信號做DFT變換
[0076]
[0077]對第2時隙的接收信號，先取共輒再做DFT變換
[0078]
[0079][0080] 那么接收信號的頻域表示可以寫為：
[0081]
[0082] .1-