垂直分層空時碼檢測算法創(chuàng)新課程設計-文庫吧
2025-06-22 13:34 本頁面
【正文】 信號外，還接收到其他所有天線傳輸的信號，在這里被看作是同信道的干擾。VBLAST檢測算法的目標就是依據信號模型(2)式，從接收矢量r中估計出發(fā)送矢量x，最大程度地抑制同信道干擾。分層空時碼有多種檢測算法，最優(yōu)的算法是最大似然譯碼（MLD）算法，但是MLD算法具有指數級的算法復雜度，無法實用。具有實用價值的是各種簡化算法，在這里對迫零算法（ZF）和MMSE算法進行研究。 迫零算法迫零算法的目的是：首先檢測從某一層的發(fā)送信號，然后從其他層中抵消這一層信號造成的干擾，逐次迭代，最后完成信號的檢測。由(2)式可知，求出信道響應H的廣義逆H+，做如下變形： （4）可以從(4)式出發(fā)進行迫零迭代，但是比較好的做法是對接收到的信息按功率大小進行排序，這樣可以在第一次將最可靠的數據檢測出來，為下一次的迭代減小誤差。所以改進的算法如下： 設S=｛s1,s2...snT｝為自然數｛1,2...nT｝的某種排序。ZF算法可以用如下的步驟進行迭代：初始化：i=1 迭代過程： （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11） 其中，表示令s1,s2...,si列為0得到的矩陣的廣義逆，(Gi)j表示矩陣Gi的第j行，表示根據星座圖對檢測信號進行硬判決解調。. MMSE檢測算法 該算法的目標函數是最小化發(fā)送信號矢量x與接收信號矢量線性組合WHr之間的均方誤差，即 (12)(12)式中的W是的線性組合系數矩陣。從上式可以求解其梯度得到最優(yōu)解。 （13）將(2)式代入上式可得： （14）由此式可以得出MMSE檢測算法的系數矩陣為： （15）從式(14)可以看出MMSE估計矩陣考慮到了噪聲對接收信號影響的大小。判決反饋算法： 之前提到的線性檢測算法是從接收向量種直接估計某一時刻發(fā)送向量的全部分量，而接下來介紹的判決反饋檢測(DFD)算法類似于CDMA 中的判決反饋多用戶檢測思想，首先從接收向量中檢測某一天線發(fā)送數據的對應分量，再從接收向量中消去其影響,然后繼續(xù)依次檢測剩余的分量。采用順序檢測的方法,可以從第一個或最后一個分量開始。假設以下從第一個分量開始檢測,其判決反饋檢測的步驟如下，初始化：接收向量 ，信道矩陣，估計矩陣 采用以上線性檢測算法得到；第 i 步，取估計向量x 的第1 個分量的權向量 (16) 其中 表示第i步估計矩陣 的第一行, 的估計值為 判決該估計值 (17) 修正接收向量消去信道響應矩陣的第一行，得到信道矩陣，若不全為零向量，則由估計第i＋1 步的估計矩陣，再返回至第2 步，否則結束算法。由此看出，判決反饋的方法不是一次估計出向量的全部分量，而是估計出一個，消去一個，使得下個待檢測信號的同道干擾減少一個，而用于估計的接收信號數量不變，從而實現了類似于多天線接收分集的效果。最優(yōu)排序算法：上面的判決反饋采用了順序的信號消除,每次檢測出的信號用于消除剩下的信號分量,如果某個分量檢測錯誤,就會造成錯誤傳播,使得剩下的信號檢測中發(fā)生錯誤的概率增大。因此,為了降低錯誤傳播的影響,如果采用一種選擇檢測方法,每次檢測錯誤概率最小的信號,則對后面檢測過程中的錯誤傳播達到最大程度的抑制,有助于提高系統(tǒng)的總體性能。文獻[4]中證明了一種最優(yōu)的排序方法是按照待檢分量的最大信噪比原則來進行排序。可以證明第i 步中待檢信號的信噪比表示為 （18）其中表示估計矩陣的第j行。因此，采用最優(yōu)排序方法只需要對判決反饋檢測算法作少量修改：將其順序檢測各分量改為檢測具有最大待檢信噪比的分量，并在后續(xù)步驟中消去H i中的對應行，其余步驟不變。三、算法仿真及分析 以上分別討論了VBLAST系統(tǒng)的兩種檢測算法，下面對這兩種算法進行了仿真。仿真中假設發(fā)射機和接收機都準確知道信道的狀態(tài)信息。ZF算法和MMSE算法的性能仿真如下： 圖2 ZF算法和MMSE算法性能比較 從圖2中可以看出MMSE算法在同樣的條件下的性能要優(yōu)于ZF算法，這與前面分析中提到的MMSE估計考慮了天線接收信號的信噪比有關。在低信噪比時，ZF算法因為沒有考慮噪聲的影響，所以造成了誤碼嚴重。 為了比較多天線系統(tǒng)的優(yōu)勢，下面在不同接收天線和發(fā)送天線的條件下，對采用了ZF估計和MMZE估計的算法性能進行了仿真。 圖3 ZF算法性能仿真圖4 MMSE算法性能仿真 從圖3和圖4中可以看出，隨著收發(fā)天線數目的增加，ZF算法和MMSE算法的性能都有明顯的改善，天線數目越多，性能改善越明顯。這是因為多天線條件下系統(tǒng)有分集增益，并且隨著天線數目的增加，分集增益越大，系統(tǒng)性能改善越明顯。同時在多個天線收發(fā)時，系統(tǒng)有了復用增益系統(tǒng)的頻譜利用率高。通過仿真可以看出VBLAST系統(tǒng)在提高頻譜利用率的同時沒有降低反而提高了系統(tǒng)誤碼率性能，這是應用VBLAST系統(tǒng)的一個優(yōu)點。其次可
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1