[发明专利]基于子载波树搜索的MIMO-OFDM-IM检测方法

摘要

本发明公开了基于子载波树搜索的MIMO‑OFDM‑IM检测方法，通过对接收信号的转化，将检测问题转化为树搜索问题，然后利用K‑best检测算法逐层逐子载波进行搜索；在每一层中，根据一定的子载波次序计算路径度量值，并根据路径度量值与门限的比较选择保留的节点和抛弃的节点；当搜索到第一层最后一个子载波时，最小路径度量值对应路径上的符号即是基于子载波K‑best检测方法的检测结果；基于门限的子载波K‑best检测的方法对接收信号进行搜索，一方面降低系统检测的复杂度，另一方面达到与最优检测相近的性能。

主权项

1.基于子载波树搜索的MIMO‑OFDM‑IM检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、源比特映射；源比特ANt比特信息分成Nt组，每组的A比特信息对应一个发送天线；每个天线的A比特信息经过比特分流器分为G组，G组每组有p比特信息，其中A＝pG，将p比特信息映射到载波长度为N的OFDM‑IM组上，其中N＝M/G，M为一个OFDM‑IM符号中的子载波个数，在每个OFDM‑IM组中，载波长度为N的子载波中有L个传输星座符号，其余的子载波为空子载波；一方面，p1比特信息被送入索引选择器，用来从载波长度为N的子载波中选择L个子载波激活，则索引选择器传输的比特数为：其中，为对下取整，为二项式系数；另一方面，p2比特信息被送入映射器，映射到W维的L个传输星座符号上，则映射器传输的比特数为：p2＝Llog2W；S2、OFDM调制数据发送，经过索引调制，每个发送天线的G组数据经过组产生器得到一个OFDM‑IM组符号：其中，为第t个天线第g个OFDM‑IM载波组中的第n个载波的数据，t＝1,2,...,N_t，g＝1,2,...,G，n＝1,2,...,N；将OFDM‑IM组符号送入交织器，得到交织后的OFDM‑IM组符号将交织后的OFDM‑IM组符号经过IFFT操作转化到时域，再添加CP后，被发送天线发送出去；S3、多天线信号接收，有Nr根接收天线，每根接收天线对接收信号首先经过去CP操作和FFT转化，将时域的数据转化到频域；对于第r根天线，经过FFT后转化到频域上的接收信号为：其中，为接收信号向量，为从第t个发送天线到第r个接收天线的信道频域响应，为噪声向量，S4、解交织信号分组：经过与发送端交织操作相反的解交织操作得到的信号为：其中，h_r,t为解交织后的数据，η_r为解交织后的数据；为了检测OFDM‑IM组中活跃子载波的位置，解交织后的信号经过信号分组器，分为与发送端组数相同的G组，对于第g组，则有：其中，为第g组发送数据所经过的信道，为第g组发送数据上的噪声向量；第g组中的第n个子载波接收信号为：其中，n＝1,2,...,N；S5、信号转化；对第g组的第n个子载波的信道矩阵进行QR分解：Hg(n)＝Qg(n)Rg(n)，其中，Q^g(n)为正交酋矩阵，R^g(n)为上三角矩阵，将步骤S4中第g组中的第n个子载波接收信号公式左乘(Qg(n))H得：其中，zg(n)＝(Qg(n))Hyg(n)，μg(n)＝(Qg(n))Hηg(n)；根据索引调制，需要连续检测N个子载波的信号，因此，检测问题转化为：为了解决上述问题，定义超级符号为超级接收符号为等效信道矩阵为噪声为则检测问题如下：其中，zg,Rg,xg,μg为所有接受天线的第g组信号的组合；S6、基于子载波的K‑best树搜索检测，发送信号的检测为：其中，Ω为一个组的发送信号的所有可能实现形式，|Ω|＝2p1WL；第Nt层的路径度量值计算如下：其中，表示第N_t层的第g个子载波组中第m个可能实现形式的路径度量值，为第N_t层的第g个子载波组中的第m个发送符号；第Nt层的路径度量值计算如下：其中，表示第N_t层的第g个子载波组的路径度量值；从第Nt层开始搜索，一直搜索到第一层天线，在每层天线的搜索过程中，路径度量的计算在子载波层面进行，按次序进行，由子载波所经过的信道因子决定；第l层天线的第n个子载波的信道因子为：对于第l层天线的搜索，信道因子越大，表明子载波所经过的信道衰减越小，则子载波越有优先权去计算路径度量值，而信道因子比较小的子载波延后计算路径度量值；根据信道因子，对第l层天线的子载波计算路径度量值次序排序如下：{1'l,2'l,...,n'l…,N'l}，其中，n'l表示第l层天线排在第n个位置的子载波序号；在每层中，根据子载波序号顺序计算路径度量值，每次计算完路径度量值后，与预设的门限值进行比较，保留低于门限的节点；当搜索到第一层第N'1个子载波时，最小路径度量值对应的路径上的超级符号值为检测结果。