[发明专利]多输入多输出系统中基于混合空时块编码的解码方法

摘要

本发明涉及一种多输入多输出系统中基于混合空时块编码的解码方法，属于无线通信技术领域。首先采用分块逆矩阵递归分离方法分离并检测出采用STBC结构发射的数据流，然后将这些数据流的信号从接收信号中减掉，最后采用传统的SDM－MIMO系统的迫零检测方法检测出采用单天线发射的数据流。本发明方法的优点是对混合STBC结构的接收信号进行了变换，使得用于多路STBC结构的解码方法都可以直接应用于混合STBC结构的解码，该变换利用了混合STBC结构发射结构的特点，采用分块矩阵递归求逆的方法，大大降低了数据流解码的复杂度，可适用于MIMO系统中任意混合STBC结构数据流的解码。

主权项

1、一种多输入多输出系统中基于混合空时块编码的解码方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将基于混合空时块编码的多输入多输出系统中接收到的信号表示为：$Y=\left[\begin{array}{cc}{y}^k& y^{k+1}\end{array}\right]=H\left[\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{STBC}}\\ X_{\mathrm{SDM}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{n}^k& n^{k+1}\end{array}\right],$该表达式在通用多输入多输出系统中的等效信号形式为：$\left[\begin{array}{c}{y}_1^k\\ y_1^{k+1^{*}}\\ M\\ y_{N_{\mathrm{Rx}}}^k\\ y_{N_{\mathrm{Rx}}}^{k+1^{*}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{h}_{11}& -h_{12}^{*}& L& h_{1N_{\mathrm{Tx}}}& 0\\ h_{12}& h_{11}^{*}& & 0& h_{1N_{\mathrm{Tx}}}^{*}\\ & M& O& & M\\ h_{N_{\mathrm{Rx}}1}& -h_{N_{\mathrm{Rx}}2}^{*}& L& h_{N_{\mathrm{Rx}}{N}_{\mathrm{Tx}}}& 0\\ h_{N_{\mathrm{Rx}}2}& h_{N_{\mathrm{Rx}}1}^{*}& & 0& h_{N_{\mathrm{Rx}}{N}_{\mathrm{Tx}}}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1^k\\ x_1^{k+1^{*}}\\ M\\ x_{N_D}^k\\ x_{N_S}^{{k+1}^{*}}\end{array}\right]+n=H_{\mathrm{STBC}}·x+n$ 上式中，yk、yk+1分别表示第k、k+1时刻的接收信号，k为奇数，yik表示第k时刻第i个接收天线接收到的信号，$H={\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& ···& h_{N_{\mathrm{Rx}}}\end{array}\right]}^T$为信道衰落，$h_i=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{i1}& h_{i2}& ···& h_{{\mathrm{iN}}_{\mathrm{Tx}}}\end{array}\right],$ hij表示第j个发射天线到第i个接收天线之间的信道响应，$X_{\mathrm{STBC}}={\left[\begin{array}{cccc}{X_{\mathrm{STBC}}^1}^T& {X_{\mathrm{STBC}}^2}^T& ···& {X_{\mathrm{STBC}}^{N_{\mathrm{STBC}}}}^T\end{array}\right]}^T$表示第k、k+1两个时刻STBC数据流的发射信号矩阵，XSTBCm表示第m路STBC数据流第k、k+1两个时刻的发射信号，$X_{\mathrm{STBC}}^m=\left[\begin{array}{cccc}{x}_m^k& -x_m^{k+1^{*}};& x_m^{k+1}& x_m^{k^{*}}\end{array}\right],$xmk表示第m路数据流第k时刻的信号，XSDM＝[xk xk+1]，xk表示第k时刻单天线发射数据流的发射信号，$x^k={\left[\begin{array}{cccc}{x}_{N_{\mathrm{STBC}}+1}^k& x_{N_{\mathrm{STBC}}+2}^k& ···& x_{N_S}^k\end{array}\right]}^T;$ (2)对上述等效信号的左右两边同时左乘上述等效信道矩阵HSTBC的共轭转置，得到等效信号$H_{\mathrm{STBC}}^{H}y=H_{\mathrm{STBC}}^H·H_{\mathrm{STBC}}·x+H_{\mathrm{STBC}}^H·n,$其中$H_D=H_{\mathrm{STBC}}^H·H_{\mathrm{STBC}}$为等效信道，将HD写成分块矩阵形式$H_D=\left[\begin{array}{cc}A& B\\ C& D\end{array}\right],$其中A为HD左上角的2×2矩阵，B为HD第一、二行除A矩阵外的剩下的矩阵，C为HD第一、二列除A矩阵外的剩下的矩阵，D为HD中除A、B、C外剩下的矩阵；(3)在上述步骤(2)的等效信号的两边同时左乘以G，$G=\left[\begin{array}{cc}{I}_2& -{\mathrm{BD}}^{-1}\\ -{\mathrm{CA}}^{-1}& I_2\end{array}\right],$得到分离信号$\left[\stackrel{f\left(x_1\right)}{f(x_1,x_2,{\mathrm{Lx}}_{N_S})}\right]=G·H_{\mathrm{STBC}}^H·H_{\mathrm{STBC}}·x+G·H_{\mathrm{STBC}}^H·n=\left[\begin{array}{c}\Sigma ·x_1\\ M·x_{2:N_S}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right];$ (4)对上述分离信号中的第一路数据流x1进行解码；(5)用上述分离信号中的M替换步骤(2)中的HSTBC，重复步骤(2)～(5)，完成所有数据流的解码。