酉空时调制系统中基于多符号差分检测的软检测器

第30卷第2期电子与信息学报Vol. 30No 22008年2月Journal of Electronics Information TechnologyFeb.2008酉空时调制系统中基于多符号差分检测的软检测器李颖王欣张晓瀛魏急波(国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073摘要:该文设计了一种适用于差分酉空时调制体制的低复杂度软检测算法。该算法基于多符号差分检测,为软判决译码模块提供编码比特的对数似然比信息。仿真表明,在通常容许的误码范围内,采用所提出的软检测算法构建的差分酉空时调制系统比原硬判决系统节省2~4dB的信号功率,并解除了基于单符号差分检测的软检测算法在快衰落信道下的错误平层。关键词:酉空时调制;软检测:多符号差分检测;球形译码中图分类号:TN914文献标识码:A文章编号:10095896(2008)020435-04A Soft-Detector Based on Multiple Symbol DifferentialDetection for Unitary Space-Time ModulationLi Ying Wang Xin Zhang Xiao-ying Wei Ji-be( School of Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology,Changsha 410073, China)Abstract: A soft-detector with low complexity is proposed for Differential Unitary Space-Time Modulation(DUSTM). Based on the multiple symbol differential detection, the detector provides log-likelihood ratios of codedbits for the successive soft-decision decoding. Simulation results show that by using the proposed algorithm in acoded DUSTM system, the signal power efficiency is improved by 2-4dB compared with the counterpart ofhard-decision decoding within an acceptable range of bit error rate, and the error floor caused by a single symboldifferential soft-detector is eliminated in fast fading.Key words: Unitary space-time modulation; Soft-detection; Multiple symbol differential detection; Spheredecoding1引言的设计基于传统的sSDD,不适合高速移动环境。而文献⑨在多天线(MIMO)系统中,差分酉空时调制( DUSTM)针对单天线双差分调制系统设计了一种基于MSD的软检技术推广了传统差分相移键控(DPSK)的概念,它不要求接测器,获得了优越的性能,本文将这种思想应用于 DUSTM收机对MIMO信道进行估计,适用于不易获得信道状态信体制中息的高速移动环境,极大降低了系统复杂度,引起了学者们本文提出一种基于MsDD的低复杂度软检测算法,借的广泛关注,2鉴文献[l中对对数似然比(LR)计算的简化方法,在高效高性能的非相干检测算法设计是 DUSTM的关键 MSDSD算法基础上构建提供LLR信息的软检测器仿真技术之一。为了克服传统单符号差分检测SSDD)1应用于表明,采用该软检测器的 DUSTM系统在误码率低于约10-2快衰落信道时出现的错误平层现象,人们提出了各种性能优时比相应的硬判决系统获得至少21B的性能增益,并能克服良的多符号差分检测(MSDD)算法。其中,多符号差分在快衰落信道下采用单符号差分软检测所带来的错误平层译码( MSDSD)以较小复杂度精确地达到了最大似然问题(ML)检测性能,且对快衰落信道有良好的适应能力同然而,符号说明:CN(0a2)表示均值为0,实虚部统计独立且这些方法均局限于单纯的信号检测问题。在实际系统中,方差各为/的复高斯分布;E()表示随机变量的均值。(采用某种形式的纠错编码来达到可靠通信的要求。为了获dag}表示将大括号内的矩阵按顺序组成分块对角阵得整体更优的性能,希望检测器提供软判决译码所需要的软dt()和t()分别表示矩阵的行列式和迹:(7和(分别表信息,而不是上述各种方法产生的硬判决结果。文献7,8示求矩阵的转置和共轭转置。a表示对实数a上取整。⑧表对 DUSTA系统下的软检测器设计问题进行了初探,但它们 Kronecher积。In表示n阶单位矩阵2系统模型200607-17收到,200701-16改回图1是采用软检测器的 DUSTM系统框图。在发送端,436电子与信息学报第30卷{卷积)交织器{}「V(RHdusTMW=W(0)…W(N-1)2,得到该观测窗口的接收信号编码器映射器{s()}为R=SH+wR(4)由于在下面的讨论中,只关心对一个观测窗口内数据的a}软判决软检测器处理,因此上式省略了指示观测窗口时间起点的标号。由文译码器献45,12知,R的条件概率密度(亦称信道转移概率密度图1软检测 DUSTM系统框图是p(15)=-8x1mn-p((FB到}(信息比特序列d={…dk∈{-1+1}经卷积码编码器生成编码比特v=Cd)=1“xF∈{-1+1(假设比特0式中B=5(1+:)I;)5用-1代替,比特1用+1代替),则编码器码率为(1)…q2(N-1)B=K/R。若需要提高码率,还可以对a进行删余得到序p(-1)≌a(0)列v=1…v∈{-1+1,则删余码率为B=F/R,从而带删余的卷积码码率为BP=B/Bp=K/R,对序列a(-(N-1)U做交织得到序列e=…