[发明专利]一种简化的多元RA编码的MIMO迭代均衡方案

说明书

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 MMSE)应运而生。多元RA码的编码结构见图2。