CN104378177B - 一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 - Google Patents
一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104378177B CN104378177B CN201410629311.4A CN201410629311A CN104378177B CN 104378177 B CN104378177 B CN 104378177B CN 201410629311 A CN201410629311 A CN 201410629311A CN 104378177 B CN104378177 B CN 104378177B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- msub
- mrow
- mtd
- mtr
- rcv
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
- H04L1/0047—Decoding adapted to other signal detection operation
- H04L1/005—Iterative decoding, including iteration between signal detection and decoding operation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
- H04L1/0047—Decoding adapted to other signal detection operation
- H04L1/0048—Decoding adapted to other signal detection operation in conjunction with detection of multiuser or interfering signals, e.g. iteration between CDMA or MIMO detector and FEC decoder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，通过信号重构、干扰消除、MIMO检测并引入迭代实现碰撞信号恢复，所述的方法具体包括以下步骤：步骤一：基于慢时变信道的假设对碰撞信号模型进行等效简化，将四个数据包碰撞简化为两个数据包碰撞；步骤二：通过调整接收数据包的时间偏移进行信号重构，将接收到的碰撞信号重构成6个重构信号：步骤三：分别通过不同组重构信号两个数据包之间的相减运算进行干扰消除；步骤四：使用MMSE MIMO检测算法对发送信号进行估计。与现有技术相比，本发明解决了常规方法仅解决SISO局域网碰撞问题的局限，很好地解决了MIMO情况下的碰撞问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种802.11n无线局域网领域，尤其是涉及一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法。
背景技术
在802.11n协议中，物理层采用了MIMO-OFDM技术。MIMO-OFDM技术将空间分集和频率分集有效结合，极大地提高了无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效抵抗信道衰落和抑制干扰。
在基于802.11n协议的无线通信系统中，载波监听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)协议通常情况下能很好的避免发射节点之间的信号碰撞。但是在一种特殊的情况下，如果两个节点均在接收端的通信范围之内，但是无法监听到彼此的载波信号，这种情形称A，B互为隐藏终端。
此时，如果A在发送信号的同时，B有数据等待发送，虽然信道状态为被占用，但是由于B监听不到A的载波信号，B仍然会判断信道为空闲并传输信号。这样A和B节点发送的信号就会发生碰撞，导致接收端无法解码两者的信号。隐藏终端的存在会对系统的通信性能造成很大的影响，使系统的传输时延加大，系统吞吐率下降。
现有对于解决无线局域网中隐藏终端问题的研究主要集中在SISO系统，其中由S.Gollakota提出的ZigZag方法利用连续碰撞的数据包来解决隐藏终端问题。连续干扰消除(SIC)是另一种恢复碰撞数据包的方法。更进一步的，网络编码的思想也被运用于解决隐藏终端问题中。物理层网络编码以及模拟网络编码方法能够利用网络层信息从碰撞数据包中恢复出原始发送信号。但上述讨论的方法还仅局限于SISO无线局域网中。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，通过信号重构，干扰消除和MIMO检测来从碰撞信号出估计出原始发送信号，然后利用软信号的迭代交互，基于已解码的原始信号计算更加准确的干扰分量，优化干扰消除的效果，提升系统碰撞恢复性能。
如图1所示，用户A和用户B与AP进行通信，当隐藏终端问题存在时，A，B会同时与AP进行通信，从而导致碰撞发生。再考虑802.11n的重传情况，当发送端一定时间内没有接收到接收端回复的ACK信号，会进行随机退避重传，重新发送数据包，如果碰撞信号重传中彼此相对的退避的时间差小于重叠模块的大小，这种情况下重传的信号将会再次发生碰撞。
考虑2×2MIMO情况，即用户A、B有两根发送(TX)天线，AP有两根接收(RX)天线，示意图如图2所示。在该种情况下，当隐藏终端问题存在时，在AP两根接收天线上都会有四个数据包的碰撞发生，第一次碰撞两根接收天线会收到碰撞的数据包R1和R2；重传第二次发生碰撞又会收到碰撞的数据包R3和R4，其中碰撞信号的示意图如图2所示。
对于数据包R1和R2，ya，b表示AP端RXb天线接收到用户端TXa天线第一次发送的数据包；对于数据包R3和R4，ya，b表示AP端RXb-2天线接收到用户端TXa天线重传发送的数据包。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，其特征在于，通过信号重构、干扰消除、MIMO检测并引入迭代实现碰撞信号恢复，所述的方法具体包括以下步骤：
步骤一：基于慢时变信道的假设对碰撞信号模型进行等效简化，将四个数据包碰撞简化为两个数据包碰撞，具体为：
假设信道是慢时变信道，即前后两次传输信道状态是保持不变的，由此可以得到如下两个前提条件：
(1)AP接收端RXb天线前后两次收到相同TXa发送的数据包除了绝对时延不同之外其它都是一致的，即ya，b＝ya，b+2，例如y11＝y13，y42＝y44。
(2)AP接收端RXb天线收到同一用户两根天线发送的数据包之间的相对时延对于首次发送和重传来说是相同的，例如y11与y21之间的相对时延和y13与y23之间的相对时延一样，都是T1。
基于上述的两个前提条件，本方法将同一用户发送数据包作为整体进行考虑，从而对碰撞信号模型进行等效简化，如图3所示。其中对于数据包R1和R2，ya，A表示AP端RXa天线接收到用户A第一次发送的数据包，ya，B表示AP端RXa天线接收到用户B第一次发送的数据包；对于数据包R3和R4，ya，A表示AP端RXa-2天线接收到用户A重传发送的数据包，ya，B表示AP端RXa-2天线接收到用户B重传发送的数据包。
步骤二：通过调整接收数据包的时间偏移进行信号重构，将接收到的碰撞信号R1，R2，R3和R4重构成Rcv1～Rcv6的6个重构信号，从重构信号中得到相同的发送分量，为发送信号的干扰消除提供条件；
步骤三：分别通过不同组重构信号两个数据包之间的相减运算对Rcv1和Rcv3，Rcv2和Rcv3，Rcv4和Rcv6，Rcv5和Rcv6这四组重构信号进行干扰消除，消除其中相同发送信号分量带来的干扰；
步骤四：使用MMSE MIMO检测算法对发送信号FX1，FX2，FX3，FX4进行估计；
步骤五：利用碰撞恢复算法模块与信道解码模块的软信息迭代交互提升碰撞恢复性能。
所述的将接收到的碰撞信号R1，R2，R3和R4重构成Rcv1～Rcv6的6个重构信号具体为：
其中延迟矩阵D(n)的矩阵定义式如式(2)所示：
其中N表示发送信号的长度，延迟矩阵的意义在于其左乘接收信号后可以将接收信号延迟N个采样点，表示信号在N个采样时延后传输；
所述的对Rcv1和Rcv3，Rcv2和Rcv3，Rcv4和Rcv6，Rcv5和Rcv6这四组重构信号进行干扰消除具体为：
其中wn是零均值高斯白噪声；
所述的使用MMSE MIMO检测算法对发送信号FX1，FX2，FX3，FX4进行估计具体为：
将公式(3)与公式(4)所示的方程组改写成矩阵形式，如公式(5)与公式(6)所示：
其中c1＝D(n1)-D(n3)，c2＝D(n2)-D(n4)，c3＝D(n3-n1)-E，c4＝D(n4-n2)-E；
将延迟矩阵D视为信道作用的一部分，从而将从公式(5)和公式(6)中求解出发送信号FX1，FX2，FX3，FX4的过程等效成MIMO检测过程，使用MMSE MIMO检测对发送信号进行估计；
对于MMSE MIMO检测算法，其计算公式如式(7)所示：
其中是噪声功率谱密度，IN是单位矩阵；
结合式(5)，式(6)和式(7)，发送信号FX1，FX2，FX3，FX4的估计值如公式(8)，公式(9)所示：
其中
所述的利用碰撞恢复算法模块与信道解码模块之间交互的软信息定义为对数似然比。
在本发明，接收机结构图如图5所示，其中软信息的定义为对数似然比，考虑QPSK调制方式，软解映射模块的输出结果如公式(10)、(11)所示：
进一步的，软映射模模块输出的信号频域值如公式(12)所示：
其中LLR(b2n)和LLR(b2n+1)分别是QPSK调制I，Q两路信号的软信息，其定义为对数似然比。
与现有技术相比，本发明具有解决了常舰方法仅解决SISO局域网碰撞问题的局限，很好地解决了MIMO情况下的碰撞问题。
附图说明
图1为隐藏终端问题结构示意图；
图2为接收端碰撞信号示意图；
图3为碰撞信号简化示意图；
图4为信号重构示意图；
图5为接收机结构示意图；
图6为在802.11多径信道下碰撞恢复算法的误码率性能仿真图；
图7为经过不同次迭代后碰撞恢复算法的误码率性能仿真图。
具体实施方式
下面结合仿真实例和附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细地实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明中，系统采用QPSK调制方式，信道编码选择为1/2卷积码。发射机采用OFDM调制方式，子载波数目按照WLAN标准选择为64，循环前缀的长度设置为16，信道选择MATLAB提供的802.11多径信道。在接收端接收到的连续碰撞信号中，发送信号的相对采样时延取值如公式(13)所示：
n1＝10，n2＝20，n3＝n1+rand(1，64)，n4＝n2+rand(1，64)，T1＝T2＝T3＝T4＝10 (13)
其中，64为二进制随机退避窗口大小。
本实施例包括如下具体步骤：
步骤一：基于慢时变信道的假设对碰撞信号模型进行等效简化，将4个数据包碰撞简化为2个数据包碰撞。
步骤二：通过调整接收数据包的时间偏移进行信号重构，将接收到的碰撞信号R1，R2，R3和R4重构成Rcv1～Rcv6等6个重构信号，为发送信号的干扰消除提供条件。
步骤三：分别通过不同组重构信号两个数据包之间的相减运算对Rcv1和Rcv3，Rcv2和Rcv3，Rcv4和Rcv6，Rcv5和Rcv6这四组重构信号进行干扰消除。
步骤四：使用MMSE MIMO检测算法对发送信号FX1，FX2，FX3，FX4进行估计。
步骤五：利用碰撞恢复算法模块与信道解码模块的软信息迭代交互提升碰撞恢复性能。在本实施例中，迭代次数选择从1次到9次。
通过matlab仿真来评估本发明技术方案的碰撞恢复算法的性能。
从附图6中可以看出，与接收信号不存在碰撞的情况下进行比较，为获得相同的误码率(BER)性能本发明中的碰撞恢复算法需要额外的6dB信噪比(SNR)。同时，进行迭代运算处理之后，系统的误码率会快速下降。单次迭代后，与未迭代之前相比，BER性能会提升2dB左右。在信噪比等于12的情况下，经过三次迭代后，碰撞恢复后信号的误码率在10-4以下。
从附图7可以看出，对于本发明中提出的迭代碰撞恢复算法，经过第一次迭代和第二次迭代后，其误码率性能会有明显的提升，当迭代次数达到4次后，随着迭代次数的增加，其所带来的性能增益可以忽略不计。
Claims (4)
1.一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，其特征在于，通过信号重构、干扰消除、MIMO检测并引入迭代实现碰撞信号恢复，所述的方法具体包括以下步骤：
步骤一：基于慢时变信道的假设对碰撞信号模型进行等效简化，将四个数据包碰撞简化为两个数据包碰撞；
步骤二：通过调整接收数据包的时间偏移进行信号重构，将接收到的碰撞信号R1，R2，R3和R4重构成Rcv1～Rcv6的6个重构信号；
步骤三：分别通过不同组重构信号两个数据包之间的相减运算对Rcv1和Rcv3，Rcv2和Rcv3，Rcv4和Rcv6，Rcv5和Rcv6这四组重构信号进行干扰消除；
步骤四：使用MMSE MIMO检测算法对发送信号FX1,FX2,FX3,FX4进行估计；
在2×2MIMO情况，即用户A、B有两根发送天线TX，AP有两根接收天线RX，在该种情况下，当隐藏终端问题存在时，在AP两根接收天线上都会有四个数据包的碰撞发生，第一次碰撞两根接收天线会收到碰撞的数据包R1和R2；重传第二次发生碰撞又会收到碰撞的数据包R3和R4；假设信道是慢时变信道，即前后两次传输信道状态是保持不变的，由此得到如下两个前提条件：
(1)AP接收端RXb天线前后两次收到相同TXa发送的数据包除了绝对时延不同之外其它都是一致的，即ya,b＝ya,b+2，y11＝y13,y42＝y44；
(2)AP接收端RXb天线收到同一用户两根天线发送的数据包之间的相对时延对于首次发送和重传来说是相同的，即y11与y21之间的相对时延和y13与y23之间的相对时延一样，都是T1；
基于上述的两个前提条件，本方法将同一用户发送数据包作为整体进行考虑，从而对碰撞信号模型进行等效简化；
所述的将接收到的碰撞信号R1，R2，R3和R4重构成Rcv1～Rcv6的6个重构信号具体为：
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mtd>
<mtd>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>5</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>A</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中y1,A为y1,1与y2,1的叠加信号；y2,A为y1,2与y2,2的叠加信号；y1,B为y3,1与y4,1的叠加信号；y2,B为y3,2与y4,2的叠加信号，n1为y1,1与y3,1之间的时延；n2为y1,2与y3,2之间的时延；n3为y1,3与y3,3之间的时延；n4为y1,4与y3,4之间的时延；
其中延迟矩阵D(n)的矩阵定义式如式(2)所示：
<mrow>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mn>0</mn>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>N</mi>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mn>0</mn>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mn>0</mn>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>N</mi>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
<mo>&times;</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>N</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中0n×m表示n×m维的零矩阵，In表示n维的单位矩阵，N为数据包y1,A、y2,A、y1,B、y2,B中最长的数据包的长度，n为矩阵输入参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，其特征在于，所述的对Rcv1和Rcv3，Rcv2和Rcv3，Rcv4和Rcv6，Rcv5和Rcv6这四组重构信号进行干扰消除具体为：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>31</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>41</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>32</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>42</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>I</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>11</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>21</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>5</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>I</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>12</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>D</mi>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>22</mn>
</msub>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中wn是零均值高斯白噪声，Ha,b是信道矩阵,F是傅里叶逆变换矩阵(IFFT)矩阵，T1为y1,1与y2,1之间的相对时延记，T2为y3,1与y4,1之间的相对时延记，T3为y1,2与y2,2之间的相对时延记，T4为y3,2与y4,2之间的相对时延记，下标a表示该信号来自发送天线TXa，若下标b＝1或2，表示该信号于接收天线RXb上被接收，且不是重传信号；若下标b＝3或4，表示该信号于接收天线RXb-2上被接收，且是重传信号；X1、X2、X3、X4均为发送信号的频域信号，I为单位矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，其特征在于，所述的使用MMSE MIMO检测算法对发送信号FX1,FX2,FX3,FX4进行估计具体为：
将公式(3)与公式(4)所示的方程组改写成矩阵形式，如公式(5)与公式(6)所示：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>31</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>41</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>32</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>42</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>F</mi>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>5</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>11</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>21</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>12</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>22</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>F</mi>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>FX</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>w</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中c1＝D(n1)-D(n3),c2＝D(n2)-D(n4),c3＝D(n3-n1)-E,c4＝D(n4-n2)-E；
将延迟矩阵D(n)视为信道作用的一部分，从而将从公式(5)和公式(6)中求解出发送信号FX1,FX2,FX3,FX4的过程等效成MIMO检测过程，使用MMSE MIMO检测对发送信号进行估计；
对于MMSE MIMO检测算法，其计算公式如式(7)所示：
<mrow>
<mover>
<mi>s</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msup>
<mi>H</mi>
<mi>H</mi>
</msup>
<mi>H</mi>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>N</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mi>I</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<msup>
<mi>H</mi>
<mi>H</mi>
</msup>
<mi>y</mi>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中是噪声功率谱密度，I是单位矩阵，y为接收到的信号；N为接收信号y的长度；H为信道矩阵；HH为信道矩阵的共轭转置；
结合式(5)，式(6)和式(7)，发送信号FX1,FX2,FX3,FX4的估计值如公式(8)，公式(9)所示：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>F</mi>
<msub>
<mover>
<mi>X</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>3</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>F</mi>
<msub>
<mover>
<mi>X</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>4</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>H</mi>
</msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mi>I</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>H</mi>
</msup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>F</mi>
<msub>
<mover>
<mi>X</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>F</mi>
<msub>
<mover>
<mi>X</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>H</mi>
</msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mn>2</mn>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mi>I</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<msup>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>H</mi>
</msup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>R</mi>
<mi>c</mi>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>5</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Rcv</mi>
<mn>6</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>9</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中
是噪声功率谱密度,I是单位矩阵,Ha,b是信道矩阵,D(n)为延迟矩阵，运算符(·)H表示矩阵的共轭转置运算，分别表示矩阵H1，H2的共轭转置矩阵，对发送信号的频域信号Xn的估计结果。
4.根据权利要求1所述的一种基于迭代MIMO检测的碰撞信号恢复方法，其特征在于，还包括步骤五：利用碰撞恢复算法模块与信道解码模块的软信息迭代交互提升碰撞恢复性能；
所述的利用碰撞恢复算法模块与信道解码模块之间交互的软信息定义为对数似然比。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410629311.4A CN104378177B (zh) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410629311.4A CN104378177B (zh) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104378177A CN104378177A (zh) | 2015-02-25 |
| CN104378177B true CN104378177B (zh) | 2018-04-27 |
Family
ID=52556863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410629311.4A Active CN104378177B (zh) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | 一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104378177B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101321122A (zh) * | 2008-05-23 | 2008-12-10 | 西安交通大学 | 一种解决异类点Ad Hoc网络隐藏终端的方法 |
| CN102300318A (zh) * | 2011-09-29 | 2011-12-28 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种基于物理层干扰信息的多信道分配优化方法 |
| CN102571675A (zh) * | 2012-02-07 | 2012-07-11 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种基于物理层干扰信息的隐藏终端优化方法 |
| EP2552168A1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-01-30 | Alcatel Lucent | Clustering and resource allocation in ad hoc networks |
| CN103095351A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-08 | 西安电子科技大学 | 基于单载波全双工的多输入多输出系统 |
-
2014
- 2014-11-10 CN CN201410629311.4A patent/CN104378177B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101321122A (zh) * | 2008-05-23 | 2008-12-10 | 西安交通大学 | 一种解决异类点Ad Hoc网络隐藏终端的方法 |
| EP2552168A1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-01-30 | Alcatel Lucent | Clustering and resource allocation in ad hoc networks |
| CN102300318A (zh) * | 2011-09-29 | 2011-12-28 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种基于物理层干扰信息的多信道分配优化方法 |
| CN102571675A (zh) * | 2012-02-07 | 2012-07-11 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种基于物理层干扰信息的隐藏终端优化方法 |
| CN103095351A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-08 | 西安电子科技大学 | 基于单载波全双工的多输入多输出系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104378177A (zh) | 2015-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2232755B1 (en) | Method for transmitting a sequence of symbols in a multiple-input multiple-output (mimo) network including a transmitter having a set of transmit antennas and a receiver having a set of receive antennas | |
| Tan et al. | SAM: enabling practical spatial multiple access in wireless LAN | |
| CN106105075B (zh) | 在网络中传送数据符号的方法和系统 | |
| CN105610560B (zh) | 一种基于稀疏码多址接入的全双工中继系统的构建方法 | |
| CN104756425A (zh) | 用于协调多点接收的分布式v-mimo处理 | |
| US7983366B2 (en) | Transmission signaling techniques to enhance receiver interference mitigation performance | |
| Ganhao et al. | Analytical BER and PER performance of frequency-domain diversity combining, multipacket detection and hybrid schemes | |
| CN104378177B (zh) | 一种基于迭代mimo检测的碰撞信号恢复方法 | |
| KR101386654B1 (ko) | 전이중 다중안테나 중계 장치 및 방법 | |
| CN106453169B (zh) | 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置 | |
| Ganhão et al. | Analytical evaluation of iterative packet combining and multipacket detection schemes for SC-FDE | |
| KR101158206B1 (ko) | Ｍｉｍｏ 네트워크에서의 심볼 블록의 송신 방법 | |
| Su et al. | Random interleaving multiplexing based random access in IoT-oriented satellite networks | |
| Du et al. | Iterative Collision Recovery for OFDM based WLAN | |
| So et al. | Metric-Combining Multiuser Detection Using Replica Cancellation with RTS and Enhanced CTS for High-Reliable and Low-Latency Wireless Communications | |
| CN105227504A (zh) | 一种mb-ofdm uwb系统的信道估计方法及系统 | |
| Cao et al. | Differential Overlap Decoding: Combating hidden terminals in OFDM systems | |
| Missaoui et al. | A truncated-HARQ based random access protocol for wireless slotted ALOHA MIMO systems | |
| de Almeida Martins | Interference Cancellation Receivers in a Device-to-Device Network | |
| Churms et al. | Comparison of Code Rate and Transmit Diversity in 2× 2 Mimo Systems | |
| Missaoui et al. | Enhanced Slotted ALOHA protocol with collision processing and relay cooperation | |
| Jie et al. | Multiple user channel capacity analysis of code-division multiple access system based on space-time block coding | |
| Dai et al. | Highly efficient multi-hop transmission using intra-flow interference cancellation and MRC | |
| Juang et al. | Performance enhancement of OFDM systems based on signal spreading | |
| Yanikomeroglu et al. | Turbo Receiver Design for MIMO Relay ARQ Transmissions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |