[发明专利]一种多天线交通通信网络系统及信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通通信网络中时频双选信道的信道估计与信号检测技术，特别是涉及无线通信领域的多天线技术和球形检测技术。

背景技术

交通通信系统通过车与车和车与路边单元之间的有效通信，可为车辆广播路况信息，提供自适应导航等，从而保障车辆行驶的安全性。IEEE802.11p(又称Wireless Access in the Vehicular Environment，WAVE)是由IEEE 802.11标准修改扩充的通信协议，主要用于车载电子无线通信，以支持高速移动环境中车与车、车与路边单元进行通信。在高速移动的车载环境下除了要提供传统的数据业务外，最主要的是要传送适时的安全与管理消息，以提高车辆运行的安全性。IEEE 802.11p通过在物理层上扩大数据帧的保护间隔，使得能可容忍的均方根时延更大，这样可以支持更高的移动速度。

然而，IEEE 802.11p的数据速率最高为27Mbps，相对于802.11a/g的54Mbps减半，这一数据速率对于当前车辆通信主要传输安全消息和一般数据服务来说基本是够用的，但对于我国交通现状以及发展趋势，这样的原始数据速率显然不够；另外为了提高车辆出行的安全性以及道路的通行能力，交通信息的准确传递及实时交互也是交通通信网络的必然需要。提升交通信息可靠性和传输数据速率最有效的方式就是多天线(MIMO)技术的应用。而MIMO的应用会带来一系列问题，比如说检测复杂度问题。MIMO系统最简单的接收技术是迫零(Zero Forcing，ZF)和最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)检测，这两种检测方法实现简单，但是对于多天线系统，它们只能获得分集阶数(diversity order)为1，不能达到有效利用MIMO系统优势的目的。而最大似然检测(Maximum Likelihood，ML)方法能够获得最优性能，但是具有很高的计算复杂度，不利于实际应用。

发明内容

本发明采用MIMO系统的空分复用(Spatial Multiplexing)技术来有效地提高数据传输速率。假设发送天线数为N_T，接收天线数为N_R，则空分复用阶数(Spatial Multiplexing Gain)可表示为：N_s＝min(N_T，N_R)。即，N_s个数据流可以同时并行传输，从而提高频谱利用率。

为此，本发明提出了一种多天线交通通信网络系统，其包括：

发送端，其采用多输入多输出系统的空分复用技术，通过在车载节点或路侧节点上安装多根发送天线，利用MIMO信道传输交通通信信号；

接收端，其通过在车载节点或路侧节点上安装多根接收天线接收信号，并通过合并各个天线上接收到的信号来联合检测信号；

其中，在接收端采用基扩展模型对交通通信信道进行建模，基于该信道模型，采用信道估计方法估计基系数，从而得到信道信息；然后根据得到的信道信息，利用球形检测方法进行信号检测。

本发明还提供了一种利用上述多天线交通通信网络系统接收端的信号检测方法，其包括：

步骤S1：初始化阈值d²＝∞，k＝m表示发送信号矩阵中的第k个节点；m＝2N_T为发送信号矩阵，N_T为发送天线个数；将所有可能的信号星座点建模为树形结构，根据发送天线数目N_T建模为2N_T层的树结构；根节点为需要检测的信号向量X中的第2N_T个元素，每一层的叶子节点为实数调制集合中的星座点，每层表示每根天线上发送信号的实部和虚部信号所有可能的元素；

步骤S2：检验k是否等于1；若是，进行步骤S12；若否，进行步骤S3：