CN101072039A - 一种blast收发系统 - Google Patents
一种blast收发系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101072039A CN101072039A CNA200710018095XA CN200710018095A CN101072039A CN 101072039 A CN101072039 A CN 101072039A CN A200710018095X A CNA200710018095X A CN A200710018095XA CN 200710018095 A CN200710018095 A CN 200710018095A CN 101072039 A CN101072039 A CN 101072039A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- sequence
- external information
- branch road
- decoder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种BLAST收发系统。该系统发射端包括编码器、交织器、并串转换器、调制器、空时变换器,接收端包括软输入软输出检测器、译码器、交织器、解交织器,并串转换器、空时变换器、空时反变换器。该发射端统一编码后的序列经过空时映射到不同天线上再进行独立编码后发射,并用类似Turbo编码方式级联统一编码器和支路编码器;该接收端对接收到的信号经软输出检测后,分别解复用为各支路译码器的码字先验信息及统一译码器的校验比特先验信息,支路译码器对各分支序列软译码后,输出信息比特外信息,再经并串变换后作为统一译码器的信息比特先验信息进行软译码,最终判决输出。本发明具有误码率低和编码灵活的优点,可用于MIMO无线高速传输通信系统。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,涉及收发系统,具体地说是用于多天线MIMO无线通信的BLAST收发系统。
系统。
背景技术
近年来,随着信息通信技术及其应用系统的迅速发展,使移动通信、无线通信、多媒体信息服务和因特网,为实现任何人在任何时间、任何地点进行任何种类的信息交互,提供了方便。但现有的第三代移动通信系统已经难以满足未来移动通信高速率、多业务、高质量的通信和数据传输需求,为此人们又提出了超3G或4G的概念,多个国际标准化组织和论坛也在积极开展未来移动通信的研究。例如,国际电信联盟—无线电通信部ITU-R在对第三代无线通信的全球标准IMT-2000的未来发展和超IMT-2000系统的文件中指出:IMT-2000陆地无线接口的能力在2005年左右将扩展到近30Mbps;设想的在2010年左右超IMT-2000的新系统在高速移动条件下将支持约100Mbps的峰值速率,在低速移动条件下将支持约1Gbps的峰值速率。
当前广泛认同的支持未来移动通信高速率要求的一大技术关键是多输入多输出MIMO系统,MIMO技术可以在不增加系统带宽和传输功率的前提下,成倍地提高无线信道的信道容量。根据信息论,如果不同发射—接收天线对之间的信道衰落相互独立,在相同的发射功率和带宽下,一个拥有M个发射天线和N个接收天线的MIMO系统能达到的信道容量为现有的单天线系统的min(M,N)倍,从而提供了当前其它技术无可比拟的容量提升潜力。使用MIMO通常可以获得两种增益:分集增益以及复用增益。为了实现高速数据的传输,需要获得尽可能大的复用增益。最早由贝尔实验室提出的BLAST系统,采用不同发射天线发射不同的子数据流,获得了最大复用增益。
目前,围绕BLAST系统的基本机构衍生出了多种发射系统结构,例如采用对角分层空时结构的D-BLAST,采用螺旋分层空时结构的T-BLAST等;结合编码方案实现的系统有垂直编码BLAST系统V-BLAST,水平编码BLAST系统H-BLAST。随着Turbo码的出现,迭代技术逐渐为人们所关注,发端与Turbo编码结合的各种BLAST系统相应产生,且因其接收端通过迭代方式有效的实现检测与译码,不仅降低了复杂度而且极大的提高了系统性能而成为研究的热点。特别是水平编码结构和垂直编码结构的TurboBLAST系统因其结构简单易于实现而成为普遍研究的对象。参照图1,传统的Turbo编码V-BLAST系统首先对信号进行Turbo编码,该Turbo编码包括两个分量卷积编码器,待发送信号经过第一分量编码器1编码,交织后的待发送信号经过第二分量编码器2编码,编码后的码字经过删余后并串变换为一数据流,通过空时变换分流到M路发射天线上。垂直结构的Turbo BLAST采用先进行统一Turbo编码再串并变换到各天线,可以获得最大的分集增益,如图4所示。该垂直结构的Turbo BLAST系统接收结构,接收端在经过软输入软输出SISO检测器后,通过空时反变换得到串行的数据流的软信息,之后通过典型的Turbo译码单元译码并反馈至检测器形成迭代。这种接收结构由于各天线的处理方式相同因此接收端在进行检测时不易采用分层处理的方式,且较难检测。
参照图2,现有的水平编码结构Turbo BLAST系统H-BLAST先将数据进行空时变换分流到M路各天线上,再在各天线分别进行Turbo编码,图5所示。该传统H-BLAST系统接收结构,接收端经过SISO检测器后,首先对每分支上的数据流进行Turbo迭代译码,迭代过程中译码输出的外信息反馈至前端SISO检测器,迭代完成后再将M路数具流经过空时反变换变为最终解调的信息序列。由于各天线采用独立编码,接收端的信号易于采用分层检测的方式,实现起来简单灵活,但是不能获得最大分集增益,系统性能取决于最差一层的性能。总体性能比垂直结构的Turbo BLAST系统差。
现有的大量文献多是对基于现有的水平或垂直编码结构进行研究,重点放在如何在接收端采用更低的复杂度实现迭代。有关发端结构的设计的研究比较少,因此若能设计较好的发端结构,并配合相应的迭代接收结构,通过联合设计,结合几种现有的系统的优点则可以提高系统整体性能,并且使得应用的范围更加广泛。
发明的内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足,提供一种改进的BLAST收发系统,以分层处理的方式获得最大分集增益,实现MIMO无线通信系统的高速数据传输。
实现本发明目的的技术思路是:将H-BLAST系统和V-BLAST系统的优点相结合,借以Turbo编码的思想,即参考Turbo编码的结构设计一种改进的BLAST系统,通过统一编码和在各天线分支上进行独立编码,以获得较大的分集增益与更为灵活的编码方案,对不同天线上数据实现不同等级的保护。
本发明对于有M个发射天线N个接收天线的收发系统,有其独立对应的发射系统结构和接收系统结构。
所述的BLAST发射系统,包括编码器、交织器、并串转换器、调制器、空时变换器,其中:
每组的信息比特序列
通过各自支路编码器编码后输出的码字
与每组的校验比特序列
同时进入并串转换器,合为一路码字
输出,通过交织器、调制器发射到天线。这里各自支路编码器可以与统一编码器相同,也可以不同,各自支路编码器可以互不同,进行独立编码。
所述的BLAST接收系统,包括软输入软输出检测器、译码器、交织器、解交织器,并串转换器、空时变换器、空时反变换器,软输入软输出检测器将接收的信号分为M路码字序列对应的比特外信息,输入到各路解交织器,输出每一路的比特支路外信息序列其中:
统一译码器接收总码字先验信息
和总信息比特先验信息
通过软译码输出总反馈信息比特外信息
和总反馈码字外信息
信息,再分别将所述的信息和
信息反馈到各支路译码器的输入端和输出端,按照设定的反馈次数反馈后,最终输出信息比特软信息
并通过判决得到估计的数据序列
上述接收系统,其中所述的支路译码校验比特外信息
输入到软输入软输出检测器,是将该支路译码校验比特外信息
与后级统一译码器反馈的经空时变换后的分支校验比特外信息
通过并串变换后合为一路外信息序列
再经过该支路交织器后反馈到前端软输入软输出检测器作为检测器的码字先验信息。
上述接收系统,其中所述的统一译码器通过软译码输出的总反馈码字外信息
包括总反馈校验比特外信息
和码字中获得的信息比特外信息
将总反馈校验比特外信息
通过空时变换分为M路分支校验比特外信息
分别反馈至各支路译码器的输出端。
本发明与现有的技术相比,具有如下优点:
(1)本发明由于采用将现有的V-BLAST系统与H-BLAST系统相结合,在统一编码内进行统一编码,因而可以兼具V-BLAST获取最大分集增益和H-BLAST实现灵活的特点;同时由于本发明采用在各天线分支上进行独立编码,故可使接收端的检测使用分层检测算法;
(2)本发明与现有简单的混合级联BLAST系统相比克服了码率低以及接收端迭代复杂的缺点,使接收端的迭代方式更为灵活,即可以对软输出检测器以及并行独立译码器组和统一译码器之间采取不同的迭代方式,在信道条件好的情况下减小了迭代的运算量;
(3)本发明的发射系统具有通用性,可以与MIMO自适应传输技术结合以及与现有的MIMO-OFDM或MIMO-MC-CDMA系统相结合,实现高速数据传输。
附图说明
图1是传统V-BLAST发射结构框图;
图2是传统H-BLAST发射结构框图;
图3是本发明发射结构框图;
图4是传统V-BLAST接收系统结构框图;
图5是传统H-BLAST接收系统结构框图;
图6是本发明接收系统结构框图;
图7是本发明采用BPSK调制时与传统BLAST接收机性能仿真比较图;
具体实施方式
以下参照附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
为了描述方便,本实施例设定8个发射天线和8个接收天线,编码器分为1个统一编码器和8个支路编码器,该统一编码器和支路编码器可以使用卷积码或使用Turbo码等网格码,最简单的是使用卷积码中的系统卷积码。接收系统进行检测译码的迭代次数设定为3。实际系统可以根据需要选择不同的天线数和迭代次数。
参照图3,本发明发射机首先通过统一编码器对待发送数据
进行统一编码即 该输出码字
包括信息比特
和校验比特
对校验比特进行删余后的码字为
该码字包括
删余后的码字经过空时变换复用到8个天线分支上,对信息比特序列
和校验比特序列
分别进行空时变换,变换后的信息比特序列和校验比特序列分别表示为
和
i=1,2..8。对于每个天线分支i,信息比特序列
通过支路编码器进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行串并变换,合为一路码字序列
再通过交织及编码映射后最终从各天线上发射出去;即第一根天线的信息比特序列
通过第一支路编码器1进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第一个交织器及第一个调制器后,从第一根天线上发射出去;第二根天线的信息比特序列
通过第二支路编码器2进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第二个交织器及第二个调制器后,从第二根天线上发射出去;第三根天线的信息比特序列
通过第三支路编码器3进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第三个交织器及第三个调制器后,从第三根天线上发射出去;第四根天线的信息比特序列
通过第四支路编码器4进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第四个交织器及第四个调制器后,从第四根天线上发射出去;第五根天线的信息比特序列
通过第五支路编码器5进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第五个交织器及第五个调制器后,从第五根天线上发射出去;第六根天线的信息比特序列
通过第六支路编码器6进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第六个交织器及第六个调制器后,从第六根天线上发射出去;第七根天线的信息比特序列
通过第七支路编码器7进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第七个交织器及第七个调制器后,从第七根天线上发射出去;第八根天线的信息比特序列
通过第八支路编码器8进行编码,输出码字序列
将该码字序列
和校验比特序列
进行并串变换,合为一路码字序列
再依次通过第八个交织器及第八个调制器后,从第八根天线上发射出去。
参照图6,本发明的接收的结构不同于传统的V-BLAST和H-BLAST系统。需要对接收到的信号先经过复用变换,经复用分开的信号送至不同的单元处理。仍以8根接收天线为实例,具体过程为:
(1)前端SISO检测器输出的8路外信息为
i=1,2..8,每一路外信息序列首先经过串并变换分为对应支路编码器的第二外信息序列
和第一外信息序列
各路第一外信息序列
再依次通过解交织和空时反变换合并为一路校验比特外信息序列
作为统一译码器的总码字先验信息。
(2)各支路上由前端并串变换输出的第二外信息序列
经解交织后,作为支路译码器软译码的码字先验信息
每个支路上的支路译码器进行软译码还需要信息比特先验信息
该先验信息由后级统一译码器输出的总信息比特外信息序列经过空时变换为支路外信息序列
反馈到支路译码器输入端。
(3)8个支路译码器与统一译码器之间通过反馈的外信息序列构成迭代环路。在初次迭代时,由于统一译码器没有反馈支路外信息序列,因此初始认为支路外信息序列为0,具体可以表示为:
支路译码器根据编码结构计算对应比特的外信息:
式中:xs_i,k,ci,k分别表示序列
和
中第k个比特,LD[xs_i,k\ci,k]为译码器计算的序列中每比特的软信息,La D[sx_i,k]为支路信息比特序列中每比特先验信息,La D[ci,k]为由前级SISO检测器获得的码字外信息序列中每比特的先验信息。
(4)各支路译码器输出支路码字外信息序列
和支路信息比特外信息序列该支路码字外信息序列
与后级统一译码器经空时变换后反馈的支路码字先验信息
经过并串变换,再通过本支路的交织器后作为检测器先验信息序列反馈至前端SISO检测器形成迭代环路;8个支路的信息比特外信息
经过空时变换作为后级统一译码器的总信息比特先验信息序列
即:
T表示空时变换,这里仅以最简单的并串变换为例。
(5)统一译码器输出总信息比特外信息
和总码字外信息
经过空时变换分别将序列
和
由一路变为8路后,反馈至支路译码器输入端和支路译码器输出端,分别作为支路译码器输入端的支路信息比特先验信息序列
和支路译码器输出端的支路校验比特先验信息
形成迭代环路。
(6)按照以上方式,对应的外信息可以首先在支路译码器组和统一译码器之间传递,迭代1次后将获得的外信息反馈至前端检测器,构成另一级迭代环路,迭代3次后向统一译码器输出信息比特软信息:
本发明的技术效果可通过以下仿真进一步详细描述。
参照图7,本发明在平坦瑞利衰落信道上对传统的一个8发8收的MIMO系统,采用BPSK调制下进行仿真。接收端的信号可表示为,
Y=HS+N
其中信道矩阵H中的每个元素为相互独立的复高斯随机变量,S表示8个发射天线上发射的信号矢量,N为噪声矢量,其中每个元素为相互独立的复高斯随机变量,Y为接收端接收的信号矢量。仿真中系统的每根天线发送相互独立的信号,按帧发送信号,每帧512个符号。译码器之间迭代次数设定为1次,译码器与检测器之间的迭代次数设定为3次。每根接收天线上的平均信噪比从-2dB变到3dB,以不同信噪比下的系统误比特率作为比较对象。图7中分别显示了传统V-BLAST系统、H-BLAST系统以及本发明系统在译码器与检测器之间迭代次数为1次、2次、3次情况下的误比特性能,横坐标表示信噪比SNR,纵坐标表示误比特率BER。本发明系统的曲线在图7中用缩写TLBLAST表示。可以看出随着信噪比的提高,系统的误比特率变小,系统性能变好。通过对比图7中进行1次迭代时各系统的误比特率曲线,以及2次迭代,3次迭代时各系统的误比特率曲线,也可以看出在达到相同误比特率的情况下,本发明所需的信噪比要低于传统BLAST系统所需的信噪比,因此本发明每次迭代后的性能要优于传统BLAST系统。由于仿真中发端的每个天线上的编码采用相同的编码方式,因此当发端已知信道信息采用自适应编码时本发明系统的性能将会进一步提高。
英文缩语说明
MIMO 多输入多输出
SISO 软输入软输出
BLAST 贝尔实验室分层空时结构
D-BLAST 对角结构BLAST
T-BLAST 螺旋结构BLAST
V-BLAST 垂直结构BLAST
H-BLAST 水平结构BLAST
TLBLAST 类Turbo结构BLAST
MIMO-OFDM 多输入多输出频分正交复用
MIMO-MC-CDMA 多输入多输出多载波码分多址
Claims (7)
2.一种BLAST接收系统,包括软输入软输出检测器、译码器、交织器、解交织器,串并转换器、空时变换器、空时反变换器,软输入软输出检测器将接收的信号分为M路码字序列对应的比特外信息,输入到各路解交织器,输出每一路的比特支路外信息序列 其特征在于:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB200710018095XA CN100574127C (zh) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | 一种blast收发系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB200710018095XA CN100574127C (zh) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | 一种blast收发系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101072039A true CN101072039A (zh) | 2007-11-14 |
CN100574127C CN100574127C (zh) | 2009-12-23 |
Family
ID=38899058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB200710018095XA Expired - Fee Related CN100574127C (zh) | 2007-06-19 | 2007-06-19 | 一种blast收发系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100574127C (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101764634A (zh) * | 2008-11-04 | 2010-06-30 | 西安新邮通信设备有限公司 | 一种多进制网络Turbo码的编码方法及编码系统 |
CN102394722A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-03-28 | 优能通信科技(杭州)有限公司 | Dmr中的vbptc码在4fsk调制方式下的一种软译码方法 |
CN101442389B (zh) * | 2007-11-23 | 2013-02-13 | 华为技术有限公司 | 一种多天线系统的数据发送、接收方法及装置 |
CN103647623A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-03-19 | 南京航空航天大学 | Turbo-BLAST双迭代检测方法 |
CN103944637A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-23 | 江苏理工学院 | 可见光通信传输系统及方法 |
WO2023155116A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 华为技术有限公司 | 一种信号发送方法和装置 |
-
2007
- 2007-06-19 CN CNB200710018095XA patent/CN100574127C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101442389B (zh) * | 2007-11-23 | 2013-02-13 | 华为技术有限公司 | 一种多天线系统的数据发送、接收方法及装置 |
CN101764634A (zh) * | 2008-11-04 | 2010-06-30 | 西安新邮通信设备有限公司 | 一种多进制网络Turbo码的编码方法及编码系统 |
CN102394722A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-03-28 | 优能通信科技(杭州)有限公司 | Dmr中的vbptc码在4fsk调制方式下的一种软译码方法 |
CN103647623A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-03-19 | 南京航空航天大学 | Turbo-BLAST双迭代检测方法 |
CN103944637A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-23 | 江苏理工学院 | 可见光通信传输系统及方法 |
WO2023155116A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 华为技术有限公司 | 一种信号发送方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100574127C (zh) | 2009-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105554865B (zh) | 一种基于stbc的mimo-scma系统下行链路设计方法 | |
Toker et al. | Closed-loop quasi-orthogonal STBCs and their performance in multipath fading environments and when combined with turbo codes | |
CN100574127C (zh) | 一种blast收发系统 | |
CN101355408A (zh) | 数据的传输处理方法与传输处理装置 | |
CN101442394B (zh) | 可迭代译码的网络编码协作通信方法 | |
US20100220814A1 (en) | Method and apparatus for spatial temporal turbo channel coding/decoding in wireless network | |
CN105553520A (zh) | 短波接入网基于硬值判决的分集接收方法及系统 | |
CN101764634A (zh) | 一种多进制网络Turbo码的编码方法及编码系统 | |
CN1722650B (zh) | 空时格码编码装置和空时格码编码方法 | |
CN105577263A (zh) | 短波接入网基于软值合并的分集接收方法及系统 | |
Guey | Concatenated coding for transmit diversity systems | |
Abdaljlil et al. | BER performance analysis using TCM coding Over AWGN and fading channels | |
CN103457648A (zh) | 基于双极化mimo陆地移动卫星信道的空时网格编码传输系统及编码器的编码方法 | |
US20040223555A1 (en) | Apparatus and method for generating space-time trellis code for maximizing space-time diversity gain and coding gain in a mobile communication system | |
Ghayoula et al. | Improving MIMO systems performances by concatenating LDPC decoder to the STBC and MRC receivers | |
Abdaljlil et al. | Performance Analysis of 2x2 MIMO 16-PSK with and without Applying TCM coding over different communication channels | |
KR100651555B1 (ko) | 연접시공간블록부호 기반의 다중입출력 통신 시스템 | |
Ho et al. | Block based symbol detection for high rate space-time coded systems | |
Kamruzzaman | Performance of turbo coded wireless link for SIMO using SC EGC and MRC | |
Jason et al. | Low complexity turbo space-time code for system with large number of antennas | |
CN109150401A (zh) | 基于时间资源scma和mpa迭代检测的多天线复用传输方法 | |
Xie et al. | Combined turbo-TCM and differential unitary space-time modulation | |
Song et al. | High-performance space-time turbo trellis code modulation | |
Zhuang et al. | Investigation of power allocation of transmit antennas selected for limited power communication systems | |
Chu et al. | Serial concatenation of STBC or dSTBC with convolutional codes or turbo codes for space-time correlated channels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091223 Termination date: 20140619 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |