自适应STBC―VBLAST系统的QRD―M检测

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摘要：综合考虑多输入多输出（MIMO）系统的分集和复用增益，将STBC和VBLAST 2种编码方案结合起来组成STBCVBLAST混合系统，实现了数据传输速率和可靠性之间的折衷。根据无线信道的时变特性，自适应地调整发射天线，提高了系统的灵活性，并在接收端引入新的QRDM译码算法。仿真结果表明，该算法进一步降低了系统误码率，提高了系统性能。

关键词：多输入多输出（MIMO）系统；自适应stbcvblast系统；qrdM译码算法

中图分类号：TN914.5文献标识码：A文章编号：10053824（2014）04-009-05

0引言

MIMO技术能够为系统提供空间分集增益和复用增益，可以大大提高信道容量，改善系统误码率[1]，已成为无线通信领域的关键技术之一。空时编码技术是MIMO系统中的重要技术之一，它结合了信道编码和多发送天线技术，能够实现可靠的无线数据传输[2]。常见的空时编码技术主要有3种，分层空时编码（BLAST）、空时网格编码（STTC）和空时分组编码（STBC）。BLAST可以获得空间复用增益，频谱利用率高，但是抗衰落性能差。STTC能够同时获得分集增益和编码增益，但是译码复杂度比较高。STBC由于码字之间的正交性，能够获得很好的分集增益，抗衰落性能好，但是频谱利用率不高。

综合考虑系统的分集和复用增益，文献[3]提出了一种STBC与VBLAST进行混合编码的系统，既保证了系统的传输速率，又增加了系统的可靠性。STBCVBLAST混合结构已成为了IEEE 802.11n等新一代无线宽带通信系统的有效解决方案[4]。无线信道具有时变性，为了进一步提高系统的性能，文献[5]提出了一种带有天线分配的混合编码方案，此方案根据子信道功率大小情况来自适应调整发射天线，能够有效地提高系统性能。随后有关天线选择方案的研究也较多[6-8]，大多通过对系统容量、信道情况进行分析而改变发射天线方式，进而使系统性能得到改善。目前对STBCVBLAST混合系统的研究均集中在发射端天线选择方式和接收端译码2个方向。文献[910]研究了STBCVBLAST混合系统接收端的信号检测，提出了不同的译码算法，使系统在复杂度和检测性能之间取得了折衷。

1STBCVBLAST混合系统

2自适应天线分配的STBCVBLAST系统在传统的STBCVBLAST系统中，发送STBC编码信号的天线是固定的，未经过STBC编码的信号比较容易受到信道恶化的影响，而无线信道是时变的，因此传统的STBCVBLAST系统不能够适应信道的变化而灵活地调整天线，有时候造成天线资源的浪费，系统性能比较低。自适应天线分配的STBCVBLAST方案是根据信道状态信息进行自适应的天线选择，选择较好的信道发送VBLAST信号，选择条件差的信道发送STBC编码信号，以充分发挥STBC编码抗干扰能力强的优点，最大化地提高系统的性能。

2.1发射端

接收信号Y包含STBC和VBLAST组合信号，考虑到VBLAST信号的误码率高于STBC信号的误码率，系统在接收端首先通过组干扰抑制的方法[11]将接收到的组合信号进行分离，剥离出等效的STBC子系统和VBLAST子系统，然后对STBC子系统进行最大似然译码，将译码结果带回原来的系统中，消除子系统符号的影响，最后直接对VBLAST子系统进行译码。

2.2.1组干扰抑制剥离系统

本文针对于图2中的STBCVBLAST系统进行组干扰抑制剥离，假设接收端信道估计准确，系统通过天线选择之后的实际信道矩阵H′∈CNR×NT，且H′=HSHV，其中HS∈CNR×2NS和HV∈CNR×NV分别表示2NS个STBC编码信号和NV（NV≤NT）个VBLAST编码信号对应的信道矩阵。为了提高系统性能，本文首先检测STBC子系统，不失一般性，以第一组STBC译码为例，将信道矩阵H′划分为2个子阵：

本文引入文献[13]中的信号检测算法，将基于QRDM的多天线分组并行检测算法引入到自适应天线分配的STBCVBLAST混合系统中，对VBLAST子系统进行独立译码。记信道矩阵HV=[h1，h2，…，hNV]，对其进行列范数大小排序，假设norm（h1）

3仿真结果及分析

仿真条件如下。

1）NT=6，NR=6，发送信号调制方式为QPSK，信道为准静态瑞利衰落信道，噪声矩阵N由N（0，1）的高斯随机分布模型产生；2）STBC采用Alamouti编码方式，码率为1；3） NS=2，NV=2，选择对应的1，2，3，4发射天线传输STBC信号，5，6发射天线来传输VBLAST信号；4）发射信号的数据块长度为N=500，仿真进行500次MonteCarlo实验。

本文仿真对比了VBLAST译码方案（方案一）和自适应STBCVBLAST混合系统的译码方案（方案二）。仿真结果如图4所示。

图4VBLAST与自适应STBCVBLAST系统性能对比由图4可以看出，采用本文的QRDM算法的VBLAST译码系统性能比传统QRDM算法的系统性能好，而自适应STBCVBLAST混合系统的性能比VBLAST系统性能好，本文引入的新QRDM算法对自适应STBCVBLAST混合系统进行译码后的系统性能好于传统的QRDM译码算法。

4结论

本文分析介绍了自适STBCVBLAST混合系统，将一种新的QRDM译码算法引入该混合系统中，该算法对信道矩阵进行列范数排序，使得较大信噪比的天线首先被检测，保证了优先检测信号的可靠性，同时分组后对信号进行并行译码，减少了译码时间，降低了译码复杂度。仿真结果表明，与采用传统QRDM译码算法对自适应STBCVBLAST混合系统进行译码相比，本文采用的QRDM译码算法使系统误码率有所降低，提高了系统性能。

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