專利名稱：低復(fù)雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信中的均衡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于協(xié)同中繼系統(tǒng)的基 于分布式線性卷禾只空時碼(distributed linear convolutive space-time codes,簡稱 DLC-STC)的線性均衡方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)所面臨的基本問題是由有限帶寬而導(dǎo)致的容量受限以及時 變多徑衰落導(dǎo)致的通信可靠性下降。如果繼續(xù)采取這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將無法適應(yīng)未來無線應(yīng) 用的要求。中繼技術(shù)通過在蜂窩小區(qū)中放置一些功能相對簡單的固定或移動中繼站來放大 或譯碼轉(zhuǎn)發(fā)基站與移動用戶之間的信號，可以降低信號的發(fā)射功率，延伸基站的覆蓋范圍， 消除覆蓋盲區(qū)，從而能夠有效地降 低成本。進一步，協(xié)同中繼技術(shù)通過中繼之間的協(xié)作，可 以利用空間分集進一步抵抗無線信道的多徑衰落、克服陰影效應(yīng)，從而進一步增強通信質(zhì) 量，提高頻譜效率。同時，協(xié)同中繼系統(tǒng)采用相應(yīng)的分布式空時編碼(space-time coding, 簡稱STC)方案，可以獲得分布式環(huán)境下潛在的協(xié)同分集增益。石馬(distributed linear convolutive space-time codes, 簡稱DLC-STC)作為一類特殊的分布式碼字，具有較高的編碼速率和良好的線性特性； 同時，在只利用線性接收機的情況下，如迫零(zero forcing，簡稱ZF)和最小均方誤差 (minimum mean square error，簡稱MMSE)接收機，該類分布式碼字能夠獲得滿協(xié)同分集增 益。然而，在基于DLC-STC的協(xié)同中繼系統(tǒng)中，各個中繼結(jié)點到目的結(jié)點的路徑長度不一致 會造成各個中繼結(jié)點發(fā)出的符號序列達到目的結(jié)點處時將具有不同的延時量，進而導(dǎo)致各 組符號序列接收時的異步疊加特性。所以，傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)中的均衡方法將不能很好的適用 于協(xié)同中繼系統(tǒng)中。因此，需要在這樣的協(xié)同中繼系統(tǒng)中尋求克服多個延時量的有效且快 速的均衡方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明針對基于DLC-STC碼字的協(xié) 同中繼系統(tǒng)，提供一種基于Trench算法求解帶狀Toeplitz線性系統(tǒng)的塊MMSE均衡方法， 具有較低的計算復(fù)雜度，且能夠滿足系統(tǒng)的性能要求。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于Trench算法求解帶狀To印Iitz線性系統(tǒng)的塊匪SE均衡方法，其特征 在于所述均衡方法包括如下步驟(1)根據(jù)基于分布式線性卷積空時碼的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型，通過將對應(yīng)每個中繼 結(jié)點的時延偏移量等效到對應(yīng)生成多項式中的零矢量，得到等效的下三角托普利茲信道矩 陣；(2)根據(jù)步驟(1)中得到的等效下三角托普利茲信道矩陣，構(gòu)造基于最小均方誤 差準則的帶狀托普利茲矩陣，同時將該信道矩陣的共軛值與目的結(jié)點處的接收矢量相乘，得到相應(yīng)的等效接收矢量；(3)將得到的基于最小均方誤差準則的帶狀托普利茲矩陣，提取該矩陣中的首行 和首列的代表分量，進而得到該矩陣的構(gòu)造矢量，即φ參數(shù)矢量；(4)利用得到的φ參數(shù)矢量，根據(jù)Trench算法的相應(yīng)求解規(guī)則，計算得到構(gòu)造低 階托普利茲線性系統(tǒng)系數(shù)矩陣的參量，即c參數(shù)矢量；(5)利用步驟(2)中得到的等效接收矢量與步驟(4)中得到的c參數(shù)矢量，根據(jù) Trench算法的相應(yīng)求解規(guī)則，計算得到構(gòu)造低階托普利茲線性系統(tǒng)常數(shù)項的參量，即ζ參
數(shù)矢量；(6)根據(jù)利用步驟⑷中得到的c參數(shù)矢量構(gòu)建的系數(shù)矩陣，以及步驟(5)中得到 的ζ參數(shù)矢量構(gòu)建的常數(shù)項，構(gòu)建相應(yīng)的托普利茲線性方程組，并計算得到該線性方程組 的解，即w參數(shù)矢量；

7)將步驟(4)中得到的c參數(shù)矢量與步驟(6)中得到的w參數(shù)矢量進行線性卷 積，并與步驟(5)中得到的ζ參數(shù)矢量進行線性疊加，得到最終的均衡結(jié)果。所述步驟(6)中，w參數(shù)矢量的計算主要是求解所述步驟⑷中所得到的c參數(shù) 矢量構(gòu)成的低階Toeplitz線性方程組，避免了傳統(tǒng)MMSE均衡算法中的高階矩陣求逆運算， 從而降低了整個算法的計算復(fù)雜度。這里，To印Iitz線性方程組的階數(shù)僅與DLC-STC碼字 生成多項式的階數(shù)與所有中繼結(jié)點所對應(yīng)的最大延時量有關(guān)。有益效果本發(fā)明提供的一種基于Trench算法求解帶狀To印Iitz線性系統(tǒng)的塊 MMSE均衡方法，基于DLC-STC碼字的協(xié)同中繼系統(tǒng)，能夠保持滿協(xié)作分集增益，且在實際的 信噪比(signal to noise ratio，簡稱SNR)范圍內(nèi)，具有較好的系統(tǒng)性能；相比較于傳統(tǒng) 的線性均衡方法，如ZF均衡和MMSE均衡，本發(fā)明方法具有較低的計算復(fù)雜度；同時，本發(fā)明 方法適用于任意的卷積型線性系統(tǒng)中，僅要求該通信系統(tǒng)的最終接收表達式中的等效信道 矩陣滿足帶狀To印Iitz矩陣特性。


圖1為基于DLC-STC碼字的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明方法的實現(xiàn)流程示意圖；圖3為本發(fā)明方法實現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式假設(shè)源數(shù)據(jù)矢量s的長度為L，信道傳輸數(shù)據(jù)矢量的長度為N，DLC-STC碼字的生 成多項式階數(shù)為M，該協(xié)同中繼系統(tǒng)包含的中繼數(shù)為R，且中繼指示下標r = 1，2，…，R，根 據(jù)圖1所示的基于DLC-STC碼字的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)示意圖，目的結(jié)點處的接收信號
表達式如式1所示
fi-l ~y = Z"rGrs + n
r=0=Hs+ η式1其中，y為NXl的目的結(jié)點處接收矢量，η為NX 1的加性高斯白噪聲矢量；H為對應(yīng)源數(shù)據(jù)矢量S的等效信道矩陣，其維度是NXL。在這里，相應(yīng)地給出了關(guān)于H的定義式， 如式2所示
權(quán)利要求
1.一種低復(fù)雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)均衡方法，其特征在于該均衡方法包括如下步驟1)根據(jù)基于分布式線性卷積空時碼的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型，通過將對應(yīng)每個中繼結(jié)點的 時延偏移量等效到對應(yīng)生成多項式中的零矢量，得到等效的下三角托普利茲信道矩陣；2)根據(jù)步驟1)中得到的等效下三角托普利茲信道矩陣，構(gòu)造基于最小均方誤差準則 的帶狀托普利茲矩陣，同時將該信道矩陣的共軛值與目的結(jié)點處的接收矢量相乘，得到相 應(yīng)的等效接收矢量；3)將得到的基于最小均方誤差準則的帶狀托普利茲矩陣，提取該矩陣中的首行和首列 的代表分量，進而得到該矩陣的構(gòu)造矢量，即φ參數(shù)矢量；4)利用得到的φ參數(shù)矢量，根據(jù)Trench算法的相應(yīng)求解規(guī)則，計算得到構(gòu)造低階托普 利茲線性系統(tǒng)系數(shù)矩陣的參量，即c參數(shù)矢量；5)利用步驟2)中得到的等效接收矢量與步驟4)中得到的c參數(shù)矢量，根據(jù)Trench算 法的相應(yīng)求解規(guī)則，計算得到構(gòu)造低階托普利茲線性系統(tǒng)常數(shù)項的參量，即ζ參數(shù)矢量；6)根據(jù)利用步驟4)中得到的c參數(shù)矢量構(gòu)建的系數(shù)矩陣，以及步驟5)中得到的ζ參 數(shù)矢量構(gòu)建的常數(shù)項，構(gòu)建相應(yīng)的托普利茲線性方程組，并計算得到該線性方程組的解，即 w參數(shù)矢量；7)將步驟4)中得到的c參數(shù)矢量與步驟6)中得到的w參數(shù)矢量進行線性卷積，并與 步驟5)中得到的ζ參數(shù)矢量進行線性疊加，得到最終的均衡結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低復(fù)雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)均衡方法，其特征在于所述步驟6) 中，w參數(shù)矢量的計算主要是求解所述步驟4)中所得到的c參數(shù)矢量構(gòu)成的低階托普利茲 線性方程組，避免了傳統(tǒng)最小均方誤差均衡算法中的高階矩陣求逆運算，從而降低了整個 算法的計算復(fù)雜度；托普利茲線性方程組的階數(shù)只與分布式線性卷積空時碼的生成多項式 的階數(shù)與所有中繼結(jié)點所對應(yīng)的最大延時量有關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低復(fù)雜度協(xié)同中繼系統(tǒng)均衡方法，并且可以應(yīng)用在基于分布式線性卷積空時碼的協(xié)同中繼系統(tǒng)中。本發(fā)明提供的方法能夠保持滿協(xié)作分集增益，且在實際的信噪比范圍內(nèi)，具有較好的系統(tǒng)性能；相比較于傳統(tǒng)的線性均衡方法，如迫零均衡和最小均方誤差均衡，本發(fā)明方法通過將求解高階的帶狀托普利茲線性系統(tǒng)簡化為求解低階的托普利茲線性系統(tǒng)，因而具有降低的計算復(fù)雜度。同時，該方法適合于任意的卷積型線性系統(tǒng)中，僅要求該通信系統(tǒng)的最終接收表達式中的等效信道矩陣滿足帶狀托普利茲矩陣的特性。
文檔編號H04L25/03GK102082640SQ201110024770
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者尤肖虎, 肖俊, 蔣雁翔 申請人:東南大學(xué)