專利名稱：一種分層空時檢測方法及其接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通訊領(lǐng)域，特別是涉及多輸入多輸出系統(tǒng)、分層空時碼-正交頻分復用系統(tǒng)或類似系統(tǒng)中的信號分層空時檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著用戶規(guī)模擴大和業(yè)務(wù)種類多樣化，無線運營商對無線系統(tǒng)語音和高速數(shù)據(jù)提供能力的要求也相應(yīng)提高了許多，這就需要能夠提供給運營商更多的無線資源?？墒菬o線資源通常來說是有限的，不能無限制的占用，因而如何在有限的資源下實現(xiàn)盡可能高的傳輸速率，以最大程度地提高現(xiàn)有帶寬內(nèi)的容量，提高頻譜利用率已成為一個普遍關(guān)心的問題。
正是在這種情況下，貝爾實驗室提出了分層空時編碼傳輸方案(BLAST，Bell Labs Layered Space-Time)。與傳統(tǒng)的通信手段相比較，BLAST技術(shù)在發(fā)射端和接收端均使用多天線系統(tǒng)，在不增加現(xiàn)有系統(tǒng)資源的前提下能極大的提高系統(tǒng)的傳輸效率。實驗室結(jié)果表明，應(yīng)用BLAST技術(shù)的通信系統(tǒng)可以完成20～40bps/Hz，而這是其它通信系統(tǒng)所不能勝任的。
在無線通信系統(tǒng)中，從發(fā)射天線傳到接收天線的信號都要經(jīng)歷不同程度的多徑信道的影響。對于傳統(tǒng)通信手段，當發(fā)射端發(fā)送的信號經(jīng)過多徑傳播到達接收端時將會在接收端產(chǎn)生多個副本，這些信號副本的到達時間通常有一定的差異，從而會在接收端造成一定的符號串擾，降低系統(tǒng)性能，因而可以說多徑效應(yīng)對于傳統(tǒng)的通信方式來說是有害的。可是與傳統(tǒng)的通信手段不同，BLAST能夠有效的利用這些多徑，將傳播環(huán)境中的散射多徑看作多個并行獨立的子信道，從而增強而不是降低傳輸?shù)臏蚀_性。理論研究表明，在系統(tǒng)功率保持不變的前提下，在獨立的雷利(Rayleigh)散射環(huán)境中，BLAST的系統(tǒng)容量將會隨著天線數(shù)的增加而線性增長。
在BLAST系統(tǒng)中，要實現(xiàn)好的傳輸效果并且最大限度利用BLAST技術(shù)帶來的優(yōu)勢，就必須要有恰當?shù)男盘枡z測方法，不同的檢測方法將對信號檢測效果造成不同的影響，如何設(shè)計并選擇性能優(yōu)異的信號檢測方法將是設(shè)計BLAST接收裝置的。
目前已有許多文獻討論了BLAST的檢測方法，現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)BLAST檢測的方法如下一、作者G.D.Golden，C.J.Foschini，R.A.Valenzuela和P.W.Wolniansky在文獻“Detection algorithm and initial laboratory results usingV-BLAST space-time communication architecture”ELECTRONICS LETTERS7th January 1999 Vol.35 No.1中給出了BLAST信號檢測方法。這一方法首先通過后驗信噪比的計算確定要解調(diào)的信號的順序，然后依據(jù)最小均方誤差準則解調(diào)不同層的信號。二、在文獻“Combined ML and DFE decoding for theV-BLAST system”ICC 2000-IEEE International Conference on Communications，no.1，June 2000 pp.1243-1248中Won-Joon Choi等人給出了一種簡化的基于最大似然的BLAST檢測方法。這種方法首先對部分層的信號進行最大似然檢測，然后再對剩余的未檢測信號依照QR(正交-三角)分解的方法進行檢測。
上面兩種技術(shù)盡管都可以得到比較好的結(jié)果，但是他們都有一定的缺陷。在現(xiàn)有技術(shù)一中，系統(tǒng)對于最先要解調(diào)的信號的準確度要求很高，盡管這一方法已經(jīng)考慮到了誤差傳播的問題，并按照后驗信噪比的大小順序依次檢測信號，但是如果第一個檢測值的估計有很大誤差，則對整個發(fā)送符號的檢測將依然是致命性的。在現(xiàn)有技術(shù)二中，首先利用最大似然檢測方法對任選的前p個子信道的信號進行聯(lián)合檢測，然后再對剩余的信號按照判決反饋均衡的過程解調(diào)。對于這種方法，當所選的前p個子信道的信號的信噪比較小時，將依然會遇到與現(xiàn)有技術(shù)一相似的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種接收機的分層空時檢測方法及其接收機，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)檢測中的誤差傳播問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分層空時檢測方法，用以有效減少系統(tǒng)檢測中的誤差傳播，以得到性能優(yōu)良的接收機，其特征在于，包括步驟一、在接收端首先對接收信號進行粗解調(diào)；步驟二、計算解調(diào)信號的信噪比，并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；步驟三、然后依照所排的順序重新調(diào)整信道傳輸矩陣，并對新得到的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及步驟四、最后對部分信號進行最大似然檢測，并對剩余的信號按照QR分解方法進行解調(diào)。
上述的分層空時檢測方法，其中，所述方法具體包括步驟1，獲取接收矢量；步驟2，通過信道傳輸矩陣計算抑制矩陣；步驟3，通過抑制矩陣得到抑制矢量；步驟4，利用抑制矢量和接收矢量得到發(fā)送端信號的粗解調(diào)值；步驟5，根據(jù)發(fā)送端信號的粗解調(diào)值計算發(fā)送端信號的信噪比；步驟6，根據(jù)信噪比對信號進行排序；步驟7，依據(jù)排序結(jié)果重新調(diào)整信道傳輸矩陣；步驟8，對新的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及步驟9，依據(jù)部分QR分解的結(jié)果，對部分發(fā)送信號進行最大似然檢測，對剩余的解調(diào)發(fā)送信號進行干擾抵消檢測。
上述的分層空時檢測方法，其中，根據(jù)最小均方誤差準則對所述接收信號進行粗解調(diào)。
上述的分層空時檢測方法，其中，要優(yōu)先解調(diào)的信號順序由接收信號和信道傳輸矩陣確定。
上述的分層空時檢測方法，其中，根據(jù)所述解調(diào)順序，對所述部分信號進行最大似然檢測和對剩余信號利用QR分解方法進行檢測。
上述的分層空時檢測方法，其中，所述發(fā)送端信號的信噪比決定進行最大似然檢測的信號。
上述的分層空時檢測方法，其中，所述信噪比為后驗信噪比。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用分層空時碼檢測方法的接收機，包括一編碼器，其特征在于，所述編碼器在接收端對接收信號進行粗解調(diào)；計算解調(diào)信號的信噪比，并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；依照所排的順序重新調(diào)整信道傳輸矩陣，并對新得到的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及對部分信號進行最大似然檢測，并對剩余的信號按照QR分解方法進行解調(diào)。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為分層空時系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明檢測方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1所示為BLAST系統(tǒng)框圖；其中，將輸入數(shù)據(jù)11輸入到分層空時編碼器(BLAST Encoder)110；發(fā)射天線130個數(shù)為M，接收天線140個數(shù)為N(M≤N)，發(fā)送端發(fā)送的M維列矢量為xr={x1,x2L,xM}T;]]>發(fā)射端120到接收端150的信道傳輸矩陣為HM×N＝(h1，h2，L，hM)，其中的元素hij是指從發(fā)射天線j到接收天線i的傳輸函數(shù)；接收端150收到的列矢量為yr={y1,y2L,yN}T,]]>加性噪聲為nr={n1,n2L,nN}T,]]>其方差為σn2；接收端150的信號經(jīng)過分層空時檢測器(BLASTDetection)160處理后，得到輸出數(shù)據(jù)12。
本發(fā)明提出的方案，適用于基于分層空時碼及其相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)，以及基于BLAST與正交頻分復用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)。其特點是在接收端依據(jù)接收信號的信噪比，對不同層的信號進行比較排序，在此基礎(chǔ)上運用有限的最大似然檢測方法(ML，Maximum Likelihood)及迭代干擾抵消方法對接收信號進行檢測，從而有效地克服傳統(tǒng)的BLAST檢測方法中的誤差傳播問題，其主要方法是在接收端首先根據(jù)最小均方誤差準則對接收信號進行粗解調(diào)，在此基礎(chǔ)上計算解調(diào)信號的后驗信噪比并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；然后依照所排的順序重新調(diào)整信道矩陣并對新得到的信道矩陣進行部分QR分解，最后對部分信號進行最大似然檢測而對剩余的信號按照常規(guī)的QR分解方法進行解調(diào)。本發(fā)明的一個特點就是結(jié)合了排序法和最大似然檢測法兩種方法的優(yōu)點，從而減少了檢測中的誤差傳播問題。
圖2所示為本發(fā)明檢測方法的流程圖，該流程包括如下幾個步驟步驟201，通過接收前端150獲得接收矢量yr=HM×Nxr+nr;]]>步驟202，通過信道傳輸矩陣利用最小均方誤差方法求出抑制矩陣G=(HHH+σn2σd2I)-1HH,]]>其中(g)H表示共軛轉(zhuǎn)置，σd2/σn2為信噪比，I為單位矩陣；步驟203，計算抑制矢量wi=(G)iH,]]>這里(G)i，表示矩陣G的第i列；步驟204，對接收到的各層信號xi進行初步的估計得到xi%=desion(wiTyr);]]>步驟205，根據(jù)wi及 計算各層的后驗信噪比SNRi=|xi%|2/||wi||2,]]>按照SNRi從小到大的順序排列得到序列U＝(u1，u2，L，uM)，其中uk，(k＝1，2，L M)表示發(fā)送信號xuk的后驗信噪比在整個發(fā)送信號的后驗信噪比中依從小到大順序排第k位；步驟206，在此基礎(chǔ)上對原來的信道傳輸矩陣按列重新進行組合得到新的傳輸矩陣HN×M′＝(h1′，h2′，L，hM′，其中h‾k′=h‾uk·]]>令x′r=(xu1,xu2,L,xuM)T,]]>這時接收矢量 可以表示成式(1)yr=HN×M′x′r+nr---(1)]]>經(jīng)過這樣處理后就可以確保當按照后續(xù)步驟進行解調(diào)時可以始終先檢測出信號質(zhì)量最好的信號；步驟207，對上述得到的矩陣HN×M′進行部分QR分解得到式(2)HN×M′=QRHa0Hb---(2)]]>其中Q為N×N正交酉陣，R為(N-p)×(M-p)上三角矩陣，Hb為p×p矩陣；步驟208，對(1)式兩端乘以QH可以得到式(3)QHyr=yrayrb=RHa0Hbxa′rxb′r+nranrb---(3)]]>其中xra′=(xuM-P+1,xu2,L,xuM)T,xrb′=(xu1,xu2,L,xuM-P)T,]]>根據(jù)上式可以得到y(tǒng)rb=Hbxrb′+nrb---(4)]]>yra-Haxrb′=Rxrb′+nra---(5)]]>針對(4)式，應(yīng)用最大似然準則可以對 進行聯(lián)合檢測，在此基礎(chǔ)上根據(jù)(5)式解調(diào)出剩余的未檢測信號矢量 在上述的檢測步驟202中所用的部分QR分解方法為HN×M′＝(h1′，h2′，L，hM′)首先對于信道傳輸矩陣HN×M′的列向量組(h1′，h2′，L，hM-p′)，根據(jù)通常使用的施密特正交法則進行傳統(tǒng)的QR分解得到式(6)(h‾1′,h‾2′,L,h‾M-p′)=QaR---(6)]]>通過Qa可以找到與之正交的歸一化矩陣Qb，使得QbHQb=I,QbHQa=0·]]>定義Q＝(QaQb)，則通過下式(7)可以求得Ha，HbHaHb=QH(h‾M-p+1′,h‾2′,L,h‾M′)---(7)]]>這樣本發(fā)明就實現(xiàn)了對信道傳輸矩陣的不完全QR分解。本發(fā)明提出的檢測方法，充分結(jié)合了排序法和部分最大似然檢測方法的優(yōu)點，給出了一種性能優(yōu)良的接收機系統(tǒng)分層空時檢測方法，盡可能地克服了迭代檢測中出現(xiàn)的誤差傳播問題，使得接收端能夠更加準確的檢測出發(fā)射端發(fā)送的信號。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于接收機的分層空時檢測方法，其特征在于，包括步驟一、在接收端首先對接收信號進行粗解調(diào)；步驟二、計算解調(diào)信號的信噪比，并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；步驟三、然后依照所排的順序重新調(diào)整信道傳輸矩陣，并對新得到的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及步驟四、最后對部分信號進行最大似然檢測，并對剩余的信號按照QR分解方法進行解調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分層空時檢測方法，其特征在于，所述方法具體包括步驟1，獲取接收矢量；步驟2，通過信道傳輸矩陣計算抑制矩陣；步驟3，通過抑制矩陣得到抑制矢量；步驟4，利用抑制矢量和接收矢量得到發(fā)送端信號的粗解調(diào)值；步驟5，根據(jù)發(fā)送端信號的粗解調(diào)值計算發(fā)送端信號的信噪比；步驟6，根據(jù)信噪比對信號進行排序；步驟7，依據(jù)排序結(jié)果重新調(diào)整信道傳輸矩陣；步驟8，對新的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及步驟9，依據(jù)部分QR分解的結(jié)果，對部分發(fā)送信號進行最大似然檢測，對剩余的解調(diào)發(fā)送信號進行干擾抵消檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分層空時檢測方法，其特征在于，根據(jù)最小均方誤差準則對所述接收信號進行粗解調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分層空時檢測方法，其特征在于，要優(yōu)先解調(diào)的信號順序由接收信號和信道傳輸矩陣確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分層空時檢測方法，其特征在于，根據(jù)所述解調(diào)順序，對所述部分信號進行最大似然檢測和對剩余信號利用QR分解方法進行檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的分層空時檢測方法，其特征在于，所述發(fā)送端信號的信噪比決定進行最大似然檢測的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的分層空時檢測方法，其特征在于，所述信噪比為后驗信噪比。
8.一種采用分層空時碼檢測方法的接收機，包括一編碼器，其特征在于，所述編碼器在接收端對接收信號進行粗解調(diào)；計算解調(diào)信號的信噪比，并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；依照所排的順序重新調(diào)整信道傳輸矩陣，并對新得到的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及對部分信號進行最大似然檢測，并對剩余的信號按照QR分解方法進行解調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收機，其特征在于，根據(jù)最小均方誤差準則對所述接收信號進行粗解調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收機，其特征在于，要優(yōu)先解調(diào)的信號順序是由接收信號和信道傳輸矩陣確定；并根據(jù)所述解調(diào)順序，對所述部分信號進行最大似然檢測和對剩余信號利用QR分解方法進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分層空時檢測方法及其接收生機，該方法包括步驟一、首先在接收端對接收信號進行粗解調(diào)；步驟二、計算解調(diào)信號的信噪比，并依次對要解調(diào)信號按從大到小的順序排序；步驟三、然后依照所排的順序重新調(diào)整信道傳輸矩陣，并對新得到的信道傳輸矩陣進行部分QR分解；及步驟四、最后對部分信號進行最大似然檢測，并對剩余的信號按照QR分解方法進行解調(diào)。采用該方法的接收機可以解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)檢測中的誤差傳播問題。
文檔編號H04L1/06GK1801685SQ20041010391
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者呂浚哲, 謝玉堂 申請人:中興通訊股份有限公司