垂直分层多载波系统的直接解码摘要：针对垂直分层多载波系统在下行频率选择性衰落的直接解码问题，提出了一种改进方法，该方法在发射端增加对符号的贴标签次数以增大冗余信息，在接收端构造增广信号形成旋转不变性结构，进而可采用二维波达方向矩阵方法直接解码，该方法不仅克服了通常要求接收天线数大于发射天线数的限制，而且在相同误码率情况下，对信噪比有较大改善，仿真结果表明，当误码率为10-3时，改进的算法比原方法所需信噪比减少4～8dB。关键词：频率选择性衰落信道；盲估计；垂直分层空时码；多载波：TN911.3文献标识码：A：0253-987X(2007)04-0501-03垂直型贝尔实验室分层空时码(V-BLAST)在高速数据传输场合会产生频率选择性衰落，V-BLAST系统通常要求接收天线个数不小于发射天线个数[1-4]，这一要求限制了它在无线下行传输中的应用，针对以上两种情况，本文提出了一种克服频率选择性衰落和接收天线限制的改进直接解码算法。1系统模型将多载波和V-BLAST结合形成的垂直分层多载波系统可以克服频率选择性衰落[4]，假设发射天线数和接收天线数分别为M和N，高速串行数据Si(i=1，2，…)经空间解复用后分配到M个发射天线通道上，每个发射天线通道的数据再进行串并变换，细分成G条子分支，这样，每MG个高速串行数据经空间解复用和串并变换后形成MG条并行的低速数据，它可用1×MG维空频符号矢量Js来表示，为了区分各分支上的数据，给每一分支上的数据贴上不同的标签，假设在第m个发射天线通道上第i条分支的标签为am(i)，它对数据仅起到旋转的作用，并不改变数据幅度，同时为了保证同一天线上相邻分支旋转角间隔最大，可取am(i)=exp(j2π(m-l+(i-1)M)/MG)，将所有MG个am(i)顺序排列起来形成对角标签矩阵A的主对角线元素，同时在各分支上形成1，am(i)，am2(i)]组成的标签码矢量Bm,i与各分支上的数据相乘，同一天线通道的G条子分支先统一进行离散逆傅里叶变换，再经过加循环前缀和并串变换送至天线，各接收天线接收的信号分别在各自通道经串并变换、去循环前缀和离散傅里叶变换后统一送到直接解码器进行解码，由于在发送端和接收端综合使用加循环前缀和去循环前缀的操作可以去除块间干扰(IBI)，因而接收端收到的对应于同一S的1×MG维无IBI接收数据矢量为x=SH，xB1=SAH和XB2=SA2H，其中H是MG×NG维信道矩阵[4]。2直接解码方法根据接收数据矢量，分别构造2个l×2NG维无IBI扩展接收数据的矢量将连续K个Y叠接起来，考虑到噪声情况，可得到如下式所描述的K×2NG维增广接收数据矩阵式中：z(i)与第i个扩展接收数据矢量z相对应；n，为K×2NG维噪声矩阵。2.1直接解码算法观察式(3)、式(4)可以发现：垂直分层多载波系统具有旋转不变性，因此，可以用二维波达方向矩阵(DOA-MATRIX)方法直接解码[5]，分别定义无IBI增广接收数据矢量y的自相关矩阵和无IBI增广接收数据矢量z和y，之间的互相关矩阵式中：Ryy和Rzy均为K阶方阵；RHH为增广信道矩阵H的自相关矩阵，它是MG阶方阵，实际上，当M个发射天线与接收天线之间的所有MN个无限脉冲响应(FIR)信道互不相关时，矩阵RHH是非奇异阵，并且矩阵Ryy,0，的秩为MG，这也意味着Ryy，0只有MG个非O特征值，假设μi和vi分别表示矩阵Ryy，0的特征值和相应的特征矢量，可以得到μ1≥μ2，≥…μMG＞μMG+1=μMG+2=…μK=0，可以通过特征值排序的方法找到MG个非O特征值及其对应的特征向量，根据这些特征值及其对应的矢量就可以计算矩阵Ryy，0的Penrose-Moore伪逆辅助矩阵R的非0特征值和相应的特征矢量分别是前述的各个标签am(i)和增广符号矩阵s的各个列矢量，即Rs=sA，这样，通过对辅助矩阵R进行特征分解后就可得到原始信号的盲估计，可以看到，标签起到判断解码数据次序的作用，本文的直接解码方法在估计值和实际值之间不可避免地存在着模糊复系数，利用通信中的有限码集特性和差分调制编码可去除模糊复系数造成的影响。3仿真结果仿真采用差分二相相移键控(DBPSK)调制方式，进行200次Monte-Carlo实验．直接解码算法性能用误比特率(EBER)随接收信噪比(RSN)变化的曲线来描述。3.1N＞M直接解码性能实验参数设置为M=4，N=5，G=4，L=3，K=32或K=64，图l给出了EBER随RS...