專利名稱：基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線空間復(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)雜度多天線空間復(fù)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用多天線空間復(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檢測算法分為線性檢測(包括迫零檢測 ZF、最小均方誤差檢測應(yīng)SE等:)與非線性檢測(包括迫零加干擾抵消檢 測ZF-SIC、最小均方誤差加干擾抵消檢測畫SE-SIC等)。相比于線性檢 測，非線性檢測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 升是將非線性檢測付諸實際應(yīng)用的難點所在。
圖1描述了釆用順序干擾抵消的BLAST通信系統(tǒng)架構(gòu)。以下對線性與 非線性BLAST檢測算法做簡要說明。 線性檢測算法
設(shè)接收信號為
r = Hs + n ，
其中，H為iVxM信道矩陣，8為#維發(fā)送信號矢量，r為^維接收信號 矢量，n為W維獨立高斯白噪聲矢量，#與#分別為系統(tǒng)發(fā)送與接收天線數(shù)目。
對于ZF迫零檢測算法，
L =(HWH)-'Hwr = s + (HwH)_1Hwn 。 對于固SE最小均方誤差檢測算法，
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信號的始佳矢量。 非線性檢測算法
相比于線性檢測，非線性技術(shù)以運(yùn)算復(fù)雜度的增加為代價，可有效 提升系統(tǒng)性能。
以下簡要說明BLAST非線性檢測算法中的順序干擾抵消算法。該算法
的基本原理是在檢測當(dāng)前信號的過程中將來自于已檢測成分的干擾去
掉，從而減小干擾對較小信噪比數(shù)據(jù)的影響，該原理類似于判決反饋均 衡。
圖2描述了多天線BLAST通信系統(tǒng)中順序干擾抵消的檢測過程。
以下說明檢測過程
對于ZF-SIC檢測器，定義
G, =IT=(HWH) V， 對于畫SE-SIC檢測器，定義
G, 二H卞=(HwH + ctI)—'H"。
進(jìn)行以下過程一，可以得到一個判決信號
過程一& = arg min (G,)
其中，&, /t2,. .，*M為檢測過程中對發(fā)送天線的排序。
然后，進(jìn)行以下過程二，將己檢測信號的影響從接收信號中減去，
并確定新的偽逆陣，確定新的判決順序。
過程二.. r+| = r, - < (H),, G,+l = H卞- = arg min || (G ,+1); |卩。/ " +1
這樣形成了一個循環(huán)過程，循環(huán)進(jìn)行過程一及過程二，直到,、M。 至此，所有信號均判決完畢，循環(huán)過程結(jié)束。
由以上過程，對具有^t發(fā)送天線的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， 這也正是將非線性檢測付諸實際應(yīng)用的難點所在。
由于干擾抵消迭代次數(shù)過多導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度的顯著增加是將 非線性檢測付諸實際應(yīng)用的難點所在。需要改善的就是針對現(xiàn)有多天線 BLAST SIC通信系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度過高的問題，以較小的系統(tǒng)性能損失為代 價，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)送信號重構(gòu)的低復(fù)雜度BLAST SIC通信系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的， 一種基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線空間復(fù)用
系統(tǒng)，包括
調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301)，對傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；
信道質(zhì)量反饋模塊(302)，對發(fā)送端反饋發(fā)送天線信道質(zhì)量的相對 優(yōu)劣情況；
發(fā)送天線分組模塊(303)，對發(fā)送天線依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排 序，并依排序情況對發(fā)送天線兩兩分組；
信號重構(gòu)模塊(304)，對每一分組內(nèi)的兩根天線上的已調(diào)信號進(jìn)行 重構(gòu)；
BLAST檢測模塊(305)，對接收到的信號進(jìn)行BLAST檢測，并在接收 端實現(xiàn)發(fā)送端每個分組內(nèi)兩根天線上己檢測信號的兩兩加和；
數(shù)據(jù)判決模塊(306)，將-一組信號加和的的實部與虛部分開，并實 現(xiàn)一組內(nèi)兩個信號的同時判決；
干擾刪除模塊(307)，刪除接收信號中己判決數(shù)據(jù)帶來的干擾。
本發(fā)明的系統(tǒng)以較小的性能損失為代價，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，因此具有較高實用價值。


圖1是現(xiàn)有的采用順序干擾抵消檢測的BLAST通信系統(tǒng)架構(gòu)； 圖2是采用順序干擾抵消檢測的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是通過旋轉(zhuǎn)傳統(tǒng)QPSK星座圖進(jìn)行重構(gòu)的實例；
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。
以下對本發(fā)明系統(tǒng)的各個模塊予以說明
調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301):該模塊對傳統(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，任一星座點的實部與虛部加和是唯一的。
對傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)是滿足星座點實部與虛部加和唯一性準(zhǔn)則的重
構(gòu)方法之一。圖6為對傳統(tǒng)QPSK星座圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)重構(gòu)的實例。
信道質(zhì)量反饋模塊(302):該模塊由接收端反饋發(fā)送天線信道質(zhì)量 的相對優(yōu)劣情況。
發(fā)送天線分組模塊(303):依據(jù)302模塊的反饋，對發(fā)送天線依信道 質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序。設(shè)排序前的發(fā)送天線為tx,，TX2,...， txa ，則
排序后的發(fā)送天線為Tx;， 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,，以此類推，直至TX:—2和 TX^為一組，設(shè)為(^/2。
信號重構(gòu)模塊(304):依據(jù)303模塊的分組結(jié)果，對每一組內(nèi)的已調(diào)
信號進(jìn)行重構(gòu)。設(shè)組G,中包括發(fā)天線TX:,和TX」，兩個天線上的已調(diào)信
號分別為《=x,:+力，《2=x,:+2+乂+2乂 。則重構(gòu)后的信號分別為 (o'":+乂j，其中信號":)'通過天線Tx:,發(fā)送'信號
W+,y通過天線Tx'^發(fā)送。
BLAST檢測模塊(305):首先對接收到的信號進(jìn)行BLAST檢測，可采 用的算法包括ZF、畫SE等。設(shè)接收信號為
r = Hs + n ，
其中，H為iVxM信道矩陣，s為Mxl發(fā)送信號矢量，且 s = 7Va"wow([(^')',(s;)'，(《,)']),其中)'為已重構(gòu)的通過天線TX:發(fā)送的信號。r為W維接收信號矢量，n為yV維獨立高斯白噪聲矢量，#與#分別為 系統(tǒng)發(fā)送與接收天線數(shù)目。
對于ZF迫零檢測算法，設(shè)
=(HWH)-'Hwr = s + (HWH)-'H"n。
對于應(yīng)SE最小均方誤差檢測算法，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信號的膽隹矢量。
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)制星座點實部與虛部加和唯一性原理，依據(jù)接
信號實部虛部加和與星座點實部虛部加和距離最小準(zhǔn)則，將A的實部
與虛部分開，對G,中發(fā)送天線TX;和TX;上的發(fā)送信號和同時進(jìn)行 數(shù)據(jù)判決。
干擾刪除模塊(307):刪除接收信號中由306模塊已判決數(shù)據(jù)帶來 的干擾，返回305模塊，至306模塊判決《中發(fā)送天線發(fā)送的信號。以此 類推，經(jīng)(A//2-l)次干擾刪除，直至判決完^/2中發(fā)送天線發(fā)送的信號。
本實施例采用了由4個發(fā)送天線和4個接收天線組成的多天線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)制在每天線上進(jìn)行。接收端采用ZF檢測 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)雜度多天線空間復(fù)用系統(tǒng)，包括調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊(301)，對傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；信道質(zhì)量反饋模塊(302)，對發(fā)送端反饋發(fā)送天線信道質(zhì)量的相對優(yōu)劣情況；發(fā)送天線分組模塊(303)，對發(fā)送天線依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序，并依排序情況對發(fā)送天線兩兩分組；信號重構(gòu)模塊(304)，對每一分組內(nèi)的兩根天線上的已調(diào)信號進(jìn)行重構(gòu)；BLAST檢測模塊(305)，對接收到的信號進(jìn)行BLAST檢測，并在接收端實現(xiàn)發(fā)送端每個分組內(nèi)兩根天線上已檢測信號的兩兩加和；數(shù)據(jù)判決模塊(306)，將一組信號加和的的實部與虛部分開，并實現(xiàn)一組內(nèi)兩個信號的同時判決；干擾刪除模塊(307)，刪除接收信號中已判決數(shù)據(jù)帶來的干擾。
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)則為星座點實部 與虛部加和是唯一的。
3. 按權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于對已調(diào)信號進(jìn)行重構(gòu)的準(zhǔn)則為兩個信號的I路重構(gòu)為一個信號的I路與Q路發(fā)送； 兩個信號的Q路重構(gòu)為一個信號的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檢測模塊使用ZF-SIC檢測器或麗SE-SIC檢測器。
全文摘要
基于星座圖重構(gòu)的低復(fù)雜度多天線空間復(fù)用系統(tǒng)，調(diào)制星座圖重構(gòu)模塊，對傳統(tǒng)星座圖進(jìn)行重構(gòu)；信道質(zhì)量反饋模塊，對發(fā)送端反饋發(fā)送天線信道質(zhì)量的相對優(yōu)劣情況；發(fā)送天線分組模塊，對發(fā)送天線依信道質(zhì)量由優(yōu)到劣進(jìn)行排序，并依排序情況對發(fā)送天線兩兩分組；信號重構(gòu)模塊，對每一分組內(nèi)的兩根天線上的已調(diào)信號進(jìn)行重構(gòu)；BLAST檢測模塊，對接收到的信號進(jìn)行BLAST檢測，并在接收端實現(xiàn)發(fā)送端每個分組內(nèi)兩根天線上已檢測信號的兩兩加和；數(shù)據(jù)判決模塊，將一組信號加和的實部與虛部分開，并實現(xiàn)一組內(nèi)兩個信號的同時判決；干擾刪除模塊，刪除接收信號中已判決數(shù)據(jù)帶來的干擾。本發(fā)明以較小的性能損失為代價，降低了系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度。
文檔編號H04B7/04GK101207424SQ20061016764
公開日2008年6月25日 申請日期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 申請人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司;三星電子株式會社