專利名稱：基于迭代的分層空時分組碼的譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于編譯碼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對分層空時分組碼LSTBC的譯碼方法， 可用于多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)中的空時編碼。
背景技術(shù)：
空時編碼技術(shù)是一種基于多輸入多輸出MIMO的空時處理技術(shù)，它利用時間和空 間兩維構(gòu)造碼字來抵消衰落、提高功率效率，能夠在傳輸信道中實現(xiàn)并行的多路傳送， 提高頻譜效率。美國的Bell實驗室提出了分層空時編碼的概念，他們于1996年提出 了分層空時編碼技術(shù)的框架，并申請了專利，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了 BLAST實驗系統(tǒng) [1. G. J. Foschini, "Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas", Bell Labs Technical Journal, Autumn. 1996, bl(2), pp. 41-59.]。 BLAST系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，使得MIMO的研究工 作得到了迅速發(fā)展。但是BLAST是以部分的分集增益為代價來換取高的頻帶利用率， 并且它的譯碼復(fù)雜度很高。Alamouti提出了一個簡單的發(fā)射分集方案[2. S.M. Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communication", IEEE Journal on Select Areas in Communications, Vol,16， No.8, Oct.1998, pp. 1451-1458.]。 Alamouti方案 是能夠為發(fā)射天線數(shù)為2的系統(tǒng)提供完全發(fā)射分集增益的第一種空時分組碼。后來 Tarokh等人在Alamouti工作的基礎(chǔ)上，將正交編碼的方法結(jié)合這種簡單的分集技術(shù)， 提出了正交空時分組碼STBC [3. V. Tarokh, H. Jafarkhani, et al， "Space-time block codes from orthogonal designs", IEEE Trans, Inf. Theory, Vol,45, July.1999, pp. 1456-1467.]。 STBC是以編碼增益和部分頻帶利用率為代價換取最大分集增益和低的編譯碼復(fù)雜 度。文獻[4. T Mao, M Motani, "STBC-VBLAST for MIMO Wireless Communication Systems", IEEE International Conference on Communications, Vol. 15， August.2005, pp. 2266-2270.]提出，在VBLAST中，對最先譯碼的首層采用STBC編碼來增加分集度， 以提高系統(tǒng)的性能，在接收端通過分組干擾抑制的方法實現(xiàn)解碼，如附圖1所示，它 示意了接收矢量進行分組干擾抑制得到各分組的修正的接收矢量，然后進行獨立的 STBC譯碼，將得到的各譯碼結(jié)果進行并串變換，輸出為未經(jīng)迭代的譯碼結(jié)果。該方 法雖然在分集度和編碼速率兩者之間取得了較好的折中，但是在譯碼時只利用了部分 的接收天線，沒有充分利用接收分集，不僅造成了天線的浪費，而且使得它的抗衰落 性能比空時分組碼差的太多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種基于迭代的分層空時分組 碼的譯碼方法，在保證編碼速率的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)天線分集的充分利用，提高分層空時 分組碼的抗衰落性能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的譯碼方法包括如下步驟-
1) 根據(jù)天線的分組數(shù)對信道矩陣和接收向量進行分組，保存原始信道矩陣與原始 接收向量；
2) 對各組接收向量進行分組干擾抑制，得到修正的信道矩陣和修正的接收向量， 對修正的接收向量進行STBC譯碼，得到各組的未迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié)果反饋 到接收端再對每一分組進行譯碼；
3) 對各組的譯扭結(jié)果重新進行STBC編碼，得到各組的新的編碼矩陣，通過該 新的編碼矩陣和原始信道矩陣與原始接收向量，消除在接收端對某一分組的接收向量 進行譯碼時的干擾；
4) 對消除干擾后的接收向量再進行STBC譯碼，得到該組的迭代譯碼結(jié)果，對 所有分組進行同樣處理，得到各組的迭代譯碼結(jié)果；
5) 將各組的迭代譯碼結(jié)果反饋到接收端，根據(jù)設(shè)定的迭代次數(shù)n，重復(fù)第3)和 第4)步n-l次，得到各組迭代n次的譯碼結(jié)果，將各組的譯碼結(jié)果進行并串變換， 得到最終的譯碼結(jié)果。
所述的對各組接收向量進行分組干擾抑制，是對每一分組對應(yīng)的信道矩陣進行 QR分解，得到一組正交歸一的向量，用此向量左乘該分組對應(yīng)的原始信道矩陣和原 始接收向量，得到修正的信道矩陣和修正的接收向量。
所述的消除在接收端對某一分組的接收向量進行譯碼時的干擾，是在接收端再對 某一分組進行譯碼時，將其他分組的新的編碼矩陣與對應(yīng)的原始信道矩陣相乘，將該 相乘結(jié)果在原始接收向量中減掉，得到消除了其他分組干擾的接收向量。
本發(fā)明的譯碼方法有如下有益效果
1) 本發(fā)明運用迭代技術(shù)，將譯碼結(jié)果反饋到接收端，在消除其他分組干擾的情況 下再對某一分組進行譯碼，減小了噪聲帶來的影響，提高了譯碼的準(zhǔn)確性；
2) 本發(fā)明運用迭代技術(shù)，對消除了其他分組干擾的接收向量進行譯碼，能夠充分 利用接收分集，達到滿分集增益，相對于現(xiàn)有LSTBC譯碼方法，本發(fā)明的譯碼方法 使得抗衰落性能有了很大提高。


圖1為現(xiàn)有LSTBC譯碼方法的示意圖； 圖2為現(xiàn)有LSTBC的發(fā)送端結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明在4發(fā)4收MIMO系統(tǒng)中基于迭代的LSTBC譯碼方法示意圖； 圖4是本發(fā)明在6發(fā)6收MIMO系統(tǒng)中基于迭代的LSTBC譯碼方法示意圖； 圖5是本發(fā)明與現(xiàn)有譯碼方法的性能比較仿真圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的各個部分作進一步的詳細說明。
如圖2所示，假設(shè)系統(tǒng)有M,根發(fā)射天線和M,根接收天線，發(fā)送端的Mf根天線 被分成《組，分別為(^,(72,...,(^ ，各包含",，"2，…, 根天線，并且有如下關(guān)系 A+^+,…,+ -M"原始比特信息在f時刻有X位比特輸入，經(jīng)巻積編碼器編碼后 輸出S位，進行分層空時分組編碼。S位的數(shù)據(jù)被分成Mr組長度分別為A,A,…，A 位的數(shù)據(jù)串，且S,+5。 =5。隨后，第z'個數(shù)據(jù)串空時編碼器發(fā)射天線數(shù)為 ",.,1&^《的正交STBC編碼，記每組的空時碼字為&'，1《K《，其維數(shù)為",.x^.，則
每組的編碼速率是w,.",.， s,.表示第Z個時隙。從發(fā)送端的總體結(jié)構(gòu)上來看，它仍是一
個分層處理的結(jié)構(gòu)；但是在每一層的處理上完全采用了獨立的STBC編碼，相當(dāng)于一 系列的《個空時編碼器在相同的無線信道上并行工作。 實施例一
參照圖3，本發(fā)明在4發(fā)4收的MIMO系統(tǒng)中，設(shè)迭代次數(shù)是3，其LSTBC譯碼 包括如下步驟
步驟1，根據(jù)天線的分組數(shù)對信道矩陣和接收向量進行分組，保存原始信道矩陣 與原始接收向量。
1.1將每兩根天線分為一組，每組分別進行STBC編碼，編碼矩陣為
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中C1， C2分別為第一分組發(fā)射天線和第二分組發(fā)射天線對應(yīng)的空時編碼矩陣， c,.,"l,2,3,4是第f根發(fā)射天線發(fā)送的經(jīng)過調(diào)制的信號，c;是c,的共軛。1.2信道矩陣H分解為H = [H(C1) H(C2)]，其中:
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中H(C1) ， H(C2)分別為第一分組發(fā)射天線和第二分組發(fā)射天線對應(yīng)的原始信 道矩陣，~, / = 1,2,3,4是信道矩陣元素。
1.3將接收天線按照發(fā)射天線的分組數(shù)每兩根天線分為一組，接收天線的接收向 量R也被分為兩組R = [RlR2f，其中，Rl為第一分組接收天線接收到的原始接 收向量，R2為第二分組接收天線接收到的原始接收向量，r表示矩陣的轉(zhuǎn)置。
1.4將原始信道矩陣H(C1)， H(C2)與原始接收向量R1， R2保存以用于之后的
迭代過程。
步驟2，對各組接收向量進行分組干擾抑制，得到修正的信道矩陣和修正的接收 向量，將修正的接收向量進行STBC譯碼，得到各組的未迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié) 果反饋到接收端再對每一分組進行譯碼。
2.1對各組接收向量進行分組干擾抑制，定義A(C1)為除去第一分組發(fā)射天線后
的信道傳輸矩陣，A(C2)為除去第二分組發(fā)射天線后的信道傳輸矩陣，艮P:
<formula>formula see original document page 6</formula>
當(dāng)利用分組千擾抑制的方法來對第一分組的STBC的C1解碼時，關(guān)鍵是如何找到 一組與A(C1)正交的矢量，本發(fā)明采用如下方法對A(C1)做QR分解來找到正交矢量， 即
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，『[]表示對A(Cl)進行QR分解，Ql， R1'分別是A(C1)經(jīng)QR分解后得到
的正交矩陣和上三角矩陣。
根據(jù)QR分解的性質(zhì)得知，QlH矩陣的后兩行共兩個行向量與A(Cl)正交，其中//表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置。令這些行向量為{仏,&}，且令T(C1)二[仏&]7，得到與 A(C1)正交的矢量矩陣T(C1)。對A(C2)做同樣處理，得到與A(C2)正交的矢量矩陣 T(C2)。
2.2用T(C1)， T(C2)分別左乘對應(yīng)的原始信道矩陣H(C1)， H(C2)，得到修正的 信道矩陣
fil = T(C1)H(C1) ; fi2 = T(C2)H(C2)。 2.3用T(C1)， T(C2)分別左乘對應(yīng)的原始接收向量R1， R2 ，得到修正的接收向
Rl = T(C1)R1;且2 = T(C2)R2 。
2.4分別對修正的接收向量Al， R2進行2發(fā)2收的STBC譯碼，得到各組的未
迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié)果反饋到接收端再對每一分組進行譯碼。
步驟3，對各組的譯碼結(jié)果重新進行STBC編碼，得到各組的新的編碼矩陣，通
過該新的編碼矩陣和原始信道矩陣與原始接收向量，消除在接收端對某一分組的接收
向量進行譯碼時的干擾。
3.1設(shè)未迭代的譯碼結(jié)果為SO:
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，S0(C1)是第一分組的譯碼結(jié)果組成的矩陣，S0(C2)是第二分組的譯碼結(jié)果 組成的矩陣，s0,.,z、l,2,3，4是第i根接收天線未迭代譯碼后的輸出信號。 將S0(C1)， S0(C2)反饋到接收端，分別對其進行STBC編碼，得到
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，SdO(Cl)是第一分組的新的編碼矩陣，SdO(C2)是第二分組的新的編碼矩陣。
'3.2在接收端再對第一分組進行譯碼時，將第二分組的新的編碼矩陣SdO(C2)與 對應(yīng)的原始信道矩陣H(C2)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除
<formula>formula see original document page 7</formula>了第二分組干擾的接收向量
RdO(Cl) = R — H(C2). SdO(C2);
在接收端再對第二分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣SdO(Cl)與對應(yīng) 的原始信道矩陣H(C1)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第 一分組干擾的接收向量
RdO(C2) = R — H(C1) SdO(Cl)。 步驟4，對消除干擾后的接收向量冉進行STBC譯碼，得到迭代譯碼結(jié)果。 將消除了第二分組干擾的接收向量RdO(Cl)進行2發(fā)4收的STBC譯碼，得到第 一分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C1);將消除了第一分組干擾的接收向量RdO(C2)進行 2發(fā)4收的STBC譯碼，得到第二分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C2):<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，4,/ = 1，2,3,4是第/根接收天線迭代一次譯碼后的輸出信號。
步驟5，將各組的迭代譯碼結(jié)果反饋到接收端，根據(jù)設(shè)定的迭代次數(shù)3，將步驟3 和步驟4重復(fù)2次，得到各組迭代3次的譯碼結(jié)果。
5.1將第一分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C1)，第二分組迭代一次的譯碼結(jié)果 S1(C2)反饋到接收端，分別對其進行STBC編碼，得到第一分組的新的編碼矩陣 Sdl(Cl)，第二分組的新的編碼矩陣Sdl(C2):
<formula>formula see original document page 8</formula>
5.2在接收端再對第一分組進行譯碼時，將第二分組的新的編碼矩陣Sdl(C2)與對
應(yīng)的原始信道矩陣H(C2)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了 第二分組干擾的接收向量
Rdl(Cl) = R — H(C2)' Sdl(C2);
在接收端再對第二分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣Sdl(Cl)與對應(yīng)的原始信道矩陣H(C1)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第一 分組干擾的接收向量
Rdl(C2) = R - H(C1) Sdl(Cl)。
5.3將消除了第二分組干擾的接收向量Rdl(Cl)進行2發(fā)4收的STBC譯碼，得到 第一分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C1);將消除了第一分組干擾的接收向量Rdl(C2)進 行2發(fā)4收的STBC譯碼，得到第二分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C2):
S2(C1)=
其中，52,.,/ = 1,2,3,4是第/根接收天線迭代兩次譯碼后的輸出信號。
5.4將第一分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C1)，第二分組迭代兩次的譯碼結(jié)果
S2(C2)反饋到接收端，分別對其進行STBC編碼，得到第一分組的新的編碼矩陣
Sd2(Cl)，第二分組的新的編碼矩陣Sd2(C2):
s2，—<
i s22;S2(C2)=
Sd2(Cl)=
4
-《22
Sd2(C2)=
^2: —A
^24 ^23
5.5在接收端再對第一分組進行譯碼時，將第二分組的新的編碼矩陣Sd2(C2)與
對應(yīng)的原始信道矩陣H(C2)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除 了第二分組干擾的接收向量
Rd2(Cl) = R — H(C2) Sd2(C2);
在接收端再對第二分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣Sd2(Cl)與對應(yīng) 的原始信道矩陣H(C1)相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第 一分組干擾的接收向量
Rd2(C2) = R - H(C1). Sd2(Cl)。
5.6將消除了第二分組干擾的接收向量Rd2(Cl)進行2發(fā)4收的STBC譯碼，得 到第一分組迭代三次的譯碼結(jié)果S3(C1);將消除了第--分組干擾的接收向量11(12(€2)進行2發(fā)4收的STBC譯碼，得到第二分組迭代三次的譯碼結(jié)果S3(C2)
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，s3,, z' = 1,2,3,4是第Z根接收天線迭代三次譯碼后的輸出信號。 步驟6，將第一分組迭代三次的譯碼結(jié)果S3(C1)和第二分組迭代三次的譯碼結(jié)果 S3(C2)進行并串變換，得到最終的譯碼結(jié)果
<formula>formula see original document page 10</formula>
實施例二
參照圖4，本發(fā)明在6發(fā)6收的MIMO系統(tǒng)中，設(shè)迭代次數(shù)是2，其LSTBC譯碼 包括如下步驟
步驟1，根據(jù)天線的分組數(shù)對信道矩陣和接收向量進行分組，保存原始信道矩陣 與原始接收向量。
1.1將每兩根天線分為一組，每組分別進行STBC編碼，編碼矩陣為
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中C1， C2， C3分別為第一分組、第二分組和第三分組發(fā)射天線對應(yīng)的空時編 碼矩陣，c,.,z' = 1,2,3,4,5,6是第/根發(fā)射天線發(fā)送的經(jīng)過調(diào)制的信號，《是c,的共軛。
1.2信道矩陣H分解為H = [H(C1) H(C2) H(C3)]，其中
<formula>formula see original document page 10</formula>其中H(C1)， H(C2)， H(C3)分別為第一分組、第二分組和第三分組發(fā)射天線對本發(fā)明采用如下方法對A(C1)做QR分解來找到一組與A(C1)正交的矢量，艮P:，[A(Cl)]
其中，『[]表示對A(Cl)進行QR分解，Ql， R1'分別是A(C1)經(jīng)QR分解后得到
的正交矩陣和上三角矩陣。
根據(jù)QR分解的性質(zhì)得知，Q1"矩陣的后兩行共兩個行向量與A(C1)正交，其中
i/表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置。令這些行向量為{仏,《2}，且令T(Cl—[仏^f,得到與
A(C1)正交的矢量矩陣T(C1)。對A(C2)， A(C3)做同樣處理，得到與A(C2)正交的
矢量矩陣T(C2)，與A(C3)正交的矢量矩陣T(C3)。
2.2用T(C1)， T(C2)， T(C3)分別左乘對應(yīng)的原始信道矩陣H(C1) ， H(C2)，
11
應(yīng)的原始信道矩陣，~,/,_/ = 1,2,3,4,5,6是信道矩陣元素。
1.3將接收天線按照發(fā)射天線的分組數(shù)每兩根天線分為一組，接收天線的接收向 量R也被分為三組R = [R1 R2 R3f ，其中，Rl為第一分組接收天線接收到的原始 接收向量，R2為第二分組接收天線接收到的原始接收向量，R3為第三分組接收天線 接收到的原始接收向量，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。
1.4將原始信道矩陣H(C1)， H(C2)， H(C3)與原始接收向量R1， R2 ， R3保存
以用于之后的迭代過程。
步驟2，對各組接收向量進行分組干擾抑制，得到修正的信道矩陣和修正的接收 向量，將修正的接收向量進行STBC譯碼，得到各組的未迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié) 果反饋到接收端再對每一分組進行譯碼。
2.1對各組接收向量進行分組干擾抑制，定義A(C1)為除去第一分組發(fā)射天線后
的信道傳輸矩陣，A(C2)為除去第二分組發(fā)射天線后的信道傳輸矩陣，A(C3)為除去 第三分組發(fā)射天線后的信道傳輸矩陣，艮P:
、3 、 、 / 16] 「、 、 、] 「、 力12 、
A(ci)— 厶23 人24 ^25 力26 . A(C2) — ^21 ^22 厶25 厶26 . A(C3)—— 力21 力22 力23 力24
/ 33 A34 A35 / 36 力31 》32 》35 ^36 Al ^32 》33 》34
力43 》44 ^45 力46 》41 &42 ^45 ^46 _ _力41 l 力43 》44
A(C2)=
、、
"21 "22 "31 "32
A5 ^ / 45力46
;A(C3)=
I I
6 6 6 6
,1 2 3 4
5 5 5 5
,1 2 3 4
4 4 4 4
,1 2 3 4
3 3 3 3
2 3 4H(C3)，得到修正的信道矩陣
HI = T(C1)H(C1) ; fi2 = T(C2)H(C2); fl3 = T(C3)H(C3)。2.3用T(C1)， T(C2)， T(C3)分別左乘對應(yīng)的原始接收向量R1， R2 ， R3 ，得
到修正的接收向量
6l = T(Cl)Rl; &2 = T(C2)R2; &3 = T(C3)R3。
2.4分別對修正的接收向量61， A2， A3進行2發(fā)2收的STBC譯碼，得到各組
的未迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié)果反饋到接收端再對每一分組進行譯碼。
步驟3，對各組的譯碼結(jié)果重新進行STBC編碼，得到各組的新的編碼矩陣，通
過該新的編碼矩陣和原始信道矩陣與原始接收向量，消除在接收端對某一分組的接收
向量進行譯碼時的干擾。
3.1設(shè)未迭代的譯碼結(jié)果為SO:
so =
S0(C1)S0(C2)S0(C3)
s0,
4
其中，S0(C1)是第一分組的譯碼結(jié)果組成的矩陣，S0(C2)是第二分組的譯碼結(jié)果
組成的矩陣，S0(C3)是第三分組的譯碼結(jié)果組成的矩陣，s0,.,"l,2,3,4,5,6是第z'根
接收天線未迭代譯碼后的輸出信號。
將第一分組未迭代的譯碼結(jié)果S0(C1)，第二分組未迭代的譯碼結(jié)果S0(C2)，第三
分組未迭代的譯碼結(jié)果S0(C3)反饋到接收端，分別對其進行STBC編碼，得到
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，SdO(Cl)是第一分組的新的編碼矩陣，SdO(C2)是第二分組的新的編碼矩陣:
SdO(C3)是第三分組的新的編碼矩陣,
3.2在接收端再對第一分組進行譯碼時，將第二分組的新的編碼矩陣SdO(C2)與對應(yīng)的原始信道矩陣H(C2)相乘，將第三分組的新的編碼矩陣Sd0(C3)與對應(yīng)的原始
信道矩陣H(C3)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第二分組和第三分組干擾的接收向量
RdO(Cl) = R — H(C2). SdO(C2) - H(C3) SdO(C3);
在接收端再對第二分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣SdO(Cl)與對應(yīng)
的原始信道矩陣H(C1)相乘，將第三分組的新的編碼矩陣SdO(C3)與對應(yīng)的原始信道
矩陣H(C3)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第一分組和第三分組干擾的接收向量
RdO(C2) = R - H(C1) SdO(Cl) - H(C3) SdO(C3);
在接收端再對第三分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣SdO(Cl)與對應(yīng)的原始信道矩陣H(C1)相乘，將第二分組的新的編碼矩陣SdO(C2)與對應(yīng)的原始信道
矩陣H(C2)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第一分組
和第二分組干擾的接收向量
RdO(C3) = R - H(C1) ■ SdO(Cl) - H(C2) SdO(C2)。步驟4，對消除干擾后的接收向量再進行STBC譯碼，得到迭代譯碼結(jié)果。將消除了第二分組和第三分組干擾的接收向量RdO(Cl)進行2發(fā)6收的STBC譯
碼，得到第一分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C1);
將消除了第一分組和第三分組干擾的接收向量RdO(C2)進行2發(fā)6收的STBC譯碼，得到第二分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C2);
將消除了第一分組和第二分組干擾的接收向量RdO(C3)進行2發(fā)6收的STBC譯碼，得到第三分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C3):
<formula>formula see original document page 13</formula>其中，^,/ = 1,2,3,4,5,6是第/根接收天線迭代一次譯碼后的輸出信號(步驟5，將各組的迭代譯碼結(jié)果反饋到接收端，根據(jù)設(shè)定的迭代次數(shù)3，將步驟3和步驟4重復(fù)1次，得到各組迭代2次的譯碼結(jié)果。
5.1將第一分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C1)，第二分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C2)，第三分組迭代一次的譯碼結(jié)果S1(C3)反饋到接收端，分別對其進行STBC編碼，得到第一分組的新的編碼矩陣Sdl(Cl)，第二分組的新的編碼矩陣Sdl(C2)，第三分組的新的編碼矩陣Sdl(C3) -
Sdl(Cl)=
si2 si:
;Sdl(C2)=
■sl3 —sl4
a si:
;Sdl(C3)=
禮si:
5.2在接收端再對第一分組進行譯碼時，將第二分組的新的編碼矩陣Sdl(C2)與對
應(yīng)的原始信道矩陣H(C2)相乘，將第三分組的新的編碼矩陣Sdl(C3)與對應(yīng)的原始信
道矩陣H(C3)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第二分組和第三分組干擾的接收向量
Rdl(Cl) = R - H(C2) ■ Sdl(C2) - H(C3) Sdl(C3);
在接收端再對第二分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣Sdl(Cl)與對應(yīng)的原始信道矩陣H(C1)相乘，將第三分組的新的編碼矩陣Sdl(C3)與對應(yīng)的原始信道矩
陣H(C3)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第一分組和第三分組干擾的接收向量
Rdl(C2) = R - H(C1) Sdl(Cl) — H(C3) Sdl(C3);
在接收端再對第三分組進行譯碼時，將第一分組的新的編碼矩陣Sdl(Cl)與對應(yīng)的
原始信道矩陣H(C1)相乘，將第二分組的新的編碼矩陣Sdl(C2)與對應(yīng)的原始信道矩
陣H(C2)相乘，將這兩個相乘結(jié)果在原始接收向量R中減掉，得到消除了第一分組和第二分組干擾的接收向量
Rdl(C3) = R - H(C1) ■ Sdl(Cl) - H(C2). Sdl(C2)。
5.3將消除了第二分組和第三分組干擾的接收向量Rdl(Cl)進行2發(fā)6收的STBC譯碼，得到第一分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C1);
將消除了第一分組和第三分組干擾的接收向量Rdl(C2)進行2發(fā)6收的STBC譯 碼，得到第二分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C2);
將消除了第一分組和第二分組干擾的接收向量Rdl(C3)進行2發(fā)6收的STBC譯 碼，得到第三分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C3):
S2(C1)=
s2，
;S2(C2)=
;S2(C3)=
s25 s2.
其中，52;,/ = 1,2,3,4,5,6是第^根接收天線迭代兩次譯碼后的輸出信號。 步驟6，將第一分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C1)，第二分組迭代兩次的譯碼結(jié)果 S2(C2)，第三分組迭代兩次的譯碼結(jié)果S2(C3)進行并串變換，得到最終的譯碼結(jié)果
S2 =
S2(C1) S2(C2) S2(C3)
s2,
s2《
以上兩種實施例，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。顯然，利用本發(fā)明的譯碼方法可 以用于所有MMO系統(tǒng)的LSTBC譯碼，這些均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。 本發(fā)明的效果可以通過以下仿真實驗進一步說明 1.仿真內(nèi)容及條件
分別采用現(xiàn)有的VBLAST基于QR分解的譯碼方法、現(xiàn)有的STBC譯碼方法、現(xiàn) 有的LSTBC譯碼方法以及本發(fā)明的基于迭代的LSTBC譯碼方法，對其抗衰落性能進 行仿真比較，仿真系統(tǒng)采用4發(fā)4收的MIMO系統(tǒng)，平坦瑞利衰落信道，幀數(shù)為100 幀，幀長為130 bit。
各種編碼方式的頻帶利用率均為4bit/s/HZ，各種譯碼方法采用不同的調(diào)制方式， 即VBLAST采用BPSK調(diào)制；2發(fā)2收STBC采用16QAM調(diào)制；4發(fā)4收STBC采 用256QAM調(diào)制；現(xiàn)有的LSTBC譯碼方法采用QPSK調(diào)制；本發(fā)明的基于迭代的 LSTBC譯碼方法采用QPSK調(diào)制。2.仿真結(jié)果
仿真結(jié)果如附圖5所示，其中"vblast44-QR-BPSK"表示用BPSK調(diào)制的4發(fā)4 收VBLAST基于QR分解的譯碼方法的抗衰落性能曲線；"lstbc-QPSK"表示用QPSK 調(diào)制的現(xiàn)有LSTBC譯碼方法的抗衰落性能曲線；"lstbc-DDl-QPSK"表示用QPSK 調(diào)制的本發(fā)明的LSTBC譯碼方法迭代一次的抗衰落性能曲線;"lstbc-DD2-QPSK"表 示用QPSK調(diào)制的本發(fā)明的LSTBC譯碼方法迭代兩次的抗衰落性能曲線； "lstbc-DD3-QPSK"表示用QPSK調(diào)制的本發(fā)明的LSTBC譯碼方法迭代三次的抗衰 落性能曲線；"lstbc-DD4-QPSK"表示用QPSK調(diào)制的本發(fā)明的LSTBC譯碼方法迭 代四次的抗衰落性能曲線；"stbc22-16QAM"表示用16QAM調(diào)制的2發(fā)2收STBC 譯碼方法的抗衰落性能曲線；"stbc44-256QAM"表示用256QAM調(diào)制的4發(fā)4收 STBC譯碼方法的抗衰落性能曲線。
A. 比較附圖5中"vblast44-QR畫BPSK"、 "stbc22-16QAM"禾Q "stbc44-256QAM"
三條曲線，得到以下結(jié)論
1 )編碼增益4發(fā)4收STBC的編碼增益最好，4發(fā)4收VBLAST的編碼增益 次于2發(fā)2收STBC和4發(fā)4收STBC; 2發(fā)2收STBC的編碼增益次于4發(fā)4收STBC。 相同誤碼率下，2發(fā)2收STBC比4發(fā)4收STBC抗衰落性能差很多，可見隨著發(fā)射 天線數(shù)的增多，STBC的編碼增益有了顯著改善。
2)分集度4發(fā)4收VBLAST分集度只與發(fā)射天線數(shù)有關(guān)，僅為4; 2發(fā)2收STBC 分集度是4; 4發(fā)4收STBC分集度是16。由于分集度影響仿真曲線的下降速度，因 此在附圖5中，4發(fā)4收STBC的曲線最陡峭。
B. 比較附圖5中"vblast44-QR-BPSK"、 "stbc22-16QAM"、 "stbc44墨256QAM" 和"lstbc-QPSK"四條曲線，得到以下結(jié)論
1 )編碼增益4發(fā)4收現(xiàn)有LSTBC的編碼增益次于4發(fā)4收STBC，優(yōu)于4發(fā)4 收VBLAST，其抗衰落性能是4發(fā)4收STBC與4發(fā)4收VBLAST的折中。
4發(fā)4收現(xiàn)有LSTBC與2發(fā)2收STBC相比，在信噪比SNR=lldB附近， "stbc22-16QAM"與"lstbc-QPSK"兩曲線有交叉。當(dāng)SNR<lldB時，4發(fā)4收現(xiàn)有 LSTBC抗衰落性能次于2發(fā)2收STBC;由于4發(fā)4收現(xiàn)有LSTBC的編碼速率是2 發(fā)2收STBC系統(tǒng)的兩倍，因此"lstbc-QPSK"曲線的斜率大于"stbc22-16QAM"， 隨著SNR增大，4發(fā)4收現(xiàn)有LSTBC的抗衰落性能逐漸逼近2發(fā)2收STBC;當(dāng) SNR〉lldB時，4發(fā)4收現(xiàn)有LSTBC抗衰落性能優(yōu)于2發(fā)2收STBC。
2)分集度4發(fā)4收VBLAST分集度是4; 2發(fā)2收STBC分集度是4; 4發(fā)4收STBC分集度是16;現(xiàn)有LSTBC將天線分成兩個2發(fā)2收STBC分組，其分集度 是4。
C. 比較附圖5中"vblast44-QR-BPSK"、 "stbc22-16QAM"、 "stbc44-256QAM" 和"lstbc墨DDl-QPSK"四條曲線，得到以下結(jié)論
1) 編碼增益本發(fā)明的基于迭代的LSTBC譯碼方法的編碼增益次于4發(fā)4收 STBC，優(yōu)于4發(fā)4收VBLAST。
與2發(fā)2收STBC相比，在信噪比SM^5dB附近，兩曲線有交叉，當(dāng)SNR<5dB 時，4發(fā)4收基于迭代的LSTBC的抗衰落性能次于2發(fā)2收STBC;由于4發(fā)4收基 于迭代的LSTBC的編碼速率是2發(fā)2收STBC的兩倍，因此"lstbc-DDl-QPSK"曲 線的斜率大于"stbc22-16QAM"的，隨著SNR增大，4發(fā)4收基于迭代的LSTBC的 抗衰落性能逐漸逼近2發(fā)2收STBC;當(dāng)SNR>lldB時，4發(fā)4收基于迭代的LSTBC 抗衰落性能優(yōu)于2發(fā)2收STBC。
2) 分集度4發(fā)4收VBLAST分集度是4; 2發(fā)2收STBC分集度是4; 4發(fā)4 收STBC分集度是16;本發(fā)明的基于迭代的LSTBC譯碼方法充分利用了接收天線的 分集度，相當(dāng)于兩個2發(fā)4收STBC，分集度為8。
D. 比較附圖5中"lstbc-DDl-QPSK"、 "lstbc-DD2-QPSK"、 "lstbc-DD3-QPSK" 和"lstbc-DD4-QPSK"四條曲線，得出以下結(jié)論
1) 迭代一次的本發(fā)明的LSTBC譯碼方法比未迭代的現(xiàn)有LSTBC譯碼方法的抗 衰落性能有很大改善，相同誤碼率條件下，抗衰落性能提高約3dB;
2) 迭代兩次以上后的曲線"lstbc-DD2-QPSK " 、 " lstbc-DD3-QPSK "、 "lstbc-DD4-QPSK"重疊在一起，因此實際應(yīng)用中只需迭代兩次就可達到較理想的效果。
綜上所述，現(xiàn)有LSTBC的抗衰落性能介于STBC和VBLAST之間，它是一種折 中方案。雖然現(xiàn)有LSTBC與STBC相比犧牲了部分的分集增益，但是由于它引用了 VBLAST的分層結(jié)構(gòu)，因此現(xiàn)有LSTBC較之STBC有較高的頻帶利用率和編碼速率。 本發(fā)明的基于迭代的LSTBC譯碼方法在保持了現(xiàn)有LSTBC優(yōu)點的基礎(chǔ)上，充分利用 了接收天線的分集度，在4發(fā)4收MIMO系統(tǒng)中相當(dāng)于兩個2發(fā)4收STBC，分集度 為8，與現(xiàn)有的LSTBC譯碼方法相比增加了一倍。雖然本發(fā)明的譯碼方法的編碼增 益沒有改變，但是由于分集度的提高，仍使本發(fā)明的譯碼方法的抗衰落性能較現(xiàn)有技 術(shù)有明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種基于迭代的分層空時分組碼的譯碼方法，包括如下步驟1)根據(jù)天線的分組數(shù)對信道矩陣和接收向量進行分組，保存原始信道矩陣與原始接收向量；2)對各組接收向量進行分組干擾抑制，得到修正的信道矩陣和修正的接收向量，對修正的接收向量進行STBC譯碼，得到各組的未迭代的譯碼結(jié)果，并將此結(jié)果反饋到接收端再對每一分組進行譯碼；3)對各組的譯碼結(jié)果重新進行STBC編碼，得到各組的新的編碼矩陣，通過該新的編碼矩陣和原始信道矩陣與原始接收向量，消除在接收端對某一分組的接收向量進行譯碼時的干擾；4)對消除干擾后的接收向量再進行STBC譯碼，得到該組的迭代譯碼結(jié)果，對所有分組進行同樣處理，得到各組的迭代譯碼結(jié)果；5)將各組的迭代譯碼結(jié)果反饋到接收端，根據(jù)設(shè)定的迭代次數(shù)n，重復(fù)第3)和第4)步n-1次，得到各組迭代n次的譯碼結(jié)果，將各組的譯碼結(jié)果進行并串變換，得到最終的譯碼結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的譯碼方法，其中第2)步所述的對各組接收向量進行 分組干擾抑制，是對每一分組對應(yīng)的信道矩陣進行QR分解，得到一組正交歸一的 向量，用此向量左乘該分組對應(yīng)的原始信道矩陣和原始接收向量，得到修正的信道 矩陣和修正的接收向量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的譯碼方法，其中第3)步所述的消除在接收端對某一 分組的接收向量進行譯碼時的干擾，是在接收端再對某一分組進行譯碼時，將其他 分組的新的編碼矩陣與對應(yīng)的原始信道矩陣相乘，將該相乘結(jié)果在原始接收向量中 減掉，得到消除了其他分組干擾的接收向量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于迭代的分層空時分組碼的譯碼方法。其過程是1)根據(jù)天線的分組數(shù)對信道矩陣和接收向量進行分組；2)對各組接收向量進行分組干擾抑制，并對得到的修正的接收向量進行STBC譯碼，得到各組的未迭代的譯碼結(jié)果；3)將此結(jié)果反饋到接收端重新進行STBC編碼，得到各組的新的編碼矩陣用于消除在接收端對某一分組的接收向量進行譯碼時的干擾；4)對消除干擾后的接收向量再進行STBC譯碼，將得到的各組的迭代譯碼結(jié)果反饋到接收端；5)根據(jù)設(shè)定的迭代次數(shù)n，重復(fù)第3)和第4)步n-1次，并將各組迭代n次的譯碼結(jié)果進行并串變換，得到最終的譯碼結(jié)果。本發(fā)明相對于現(xiàn)有LSTBC譯碼方法具有抗衰落性能高的優(yōu)點，可用于MIMO系統(tǒng)中的空時編碼。
文檔編號H04L1/02GK101540660SQ200910022290
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者張海林, 李丹萍, 雪 杜, 武德斌 申請人:西安電子科技大學(xué)