一种基于SCM‑SM的系统的频偏抑制方法技术方案

本发明专利技术属于通信抗干扰技术领域，涉及空间调制(Spatial Modulation,SM)技术，交织分多址(Interleave‑division Multiple Access，IDMA)技术，重叠码调制(Superposition Coded Modulation,SCM)，球形译码(Sphere Decoding,SD)技术，及其相关的MIMO(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术。本发明专利技术提供了一种基于SCM‑SM系统提出一种频偏补偿算法，该技术先通过补偿最佳补偿值对接收信号进行补偿，然后通过IMRC粗略估计出发射天线的索引对信号进行准确补偿，然后在球形译码后准确估计发射天线的索引来更新频偏值，使系统的BER性能得到显著的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信抗干扰
，涉及空间调制(SpatialModulation,SM)技术，交织分多址(Interleave-divisionMultipleAccess，IDMA)技术，重叠码调制(SuperpositionCodedModulation,SCM)，球形译码(SphereDecoding,SD)技术，及其相关的MIMO(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)技术。
技术介绍
MIMO调制技术是一种无线环境下的高速传输技术，它在发射端和/或接收端配置更多的天线单元，并结合先进的空时编码调制方案，通过对空间自由度的充分利用，可以带来额外的分集，复用和波束成型增益。近来，SM技术作为一种新的MIMO调制方案被提出来作为一种新的调制技术。该技术的基本原理是通过激活不同的天线，将天线索引值调制用于传输信息比特。这种传输方案的本质是利用MIMO系统中不同信道的独立性。因为每次只有一根天线被激活，进而在发射端只需要一个射频单元且此过程能传输部分比特，所以这种方案提高了传输速率，并降低了MIMO系统的成本和复杂度。基于交分复用的调制技术，重叠码调制(SCM)作为一种高效带宽的编码调制方式被提出，它通过重叠相互独立的比特编码符号来产生发射信号。相对于传统的编码调制方式，如网格编码调制和迭代译码的比特交织编码调制，重叠码调制具有传输效率高、分集增益高、码率的自适应调节以及接收机检测复杂度低等优点。将SCM与SM结合在一起，发挥两者的长度，可以更明显的提升系统的性能。作为一种多载波系统，SCM-SM系统同样将遭受由多普勒频移或收发端晶振精度不同所造成的频偏影响。频偏不仅会对接收信号产生幅度衰减和相位旋转，而且会破坏子载波间的正交性产生载波间干扰，从而导致系统性能的下降。所以，接收机必须在检测信号时消除频偏对接收信号的影响，以提高系统的性能。本专利技术即是针对这一问题，给出了一个复杂度低且有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术针对频偏对SCM-SM系统性能影响较大这一问题，提供一种基于SCM-SM的系统的频偏抑制方法具体步骤如下：S1、接收端在FFT之后先乘一个复相位因子exp(-j2πnε0/N)补偿，求取最佳补偿值ε0的具体步骤为：S11、接收信号可表示为：Yj(k)=Σi=1Nt[Hji(k)Si(k)Xi(k)+Σl=0,l≠kN-1Hji(l)Si(l-k)Xi(l)]+nj=Dj(k)+Ij(k)+nj;]]>S12、经过CFO补偿后的信号可表示为：Yj(ϵ0,k)=Σi=1Nt[Hij(k)Si(ϵ0,k)Xi(k)+Σl=0,l≠kN-1Hij(l)Si(ϵ0,l-k)Xi(l)]+nj=Dj(k)+Ij(k)+nj]]>其中，Si(ε0,k)可表示为：S13、第j根接收天线第k个子载波上的信干载比可定义为：SINR(ϵ0)=E[|Dj(ϵ0)|2]E[|Ij(ϵ0)|2]+σ2;]]>S14、最小化SINR可得到最佳补偿值为：ϵ0=12πarctanΣi=1Ntϵisin(2πϵi)Σi=1Ntϵicos(2πϵi)min(ϵi)≤ϵ0≤max(ϵi);]]>S2、补偿后的接收信号通过MRC来粗略估计出发射信号的天线索引，具体为：n^=argmaxn∈[1,...,Nt]||hnHy||Fh^=hn^=[h1,n^,...,hNr,n^]T;]]>S3、根据S2得到的天线索引，对第j根接收天线上第k个子载波上的信号乘一个复相位因子exp(-j2πk(εi-ε0)/N)进行补偿；S4、对补偿后的信号进行迭代检测，该部分分为内迭代和外迭代两部分，内迭代为首先是高斯近似法检测(GADemapper),求解出每根接收天线上每一层信号的对数似然比(LLR),然后在求解出每一层信号的LLR，之后利用交分复用(IDMA)的检测方法迭代检测，最后将内迭代检测出的信号经过球形译码更新发射天线的索引从而进行外迭代。，具体如下：S41、第nr根接收天线经补偿后的信号可表示为：ynr=h^nrΣl=1Lρlbl+N0=h^nrlbl+h^nrl′Σl′≠lbl′+N0]]>h^nrl=h^nrρl;]]>S42、每一层信号的LLR可表示为：enr(cl)=logP(ynr|cl=0)P(ynr|cl=1)=logP(ynr|blRe=0)P(ynr|blRe=1)=2|h^nrl|2(h^nrl*ynr)Re-E((h^nrl*ξl)Re)V((h^nrl*ξl)Re);]]>S43、交分复用(IDMA)的检测方法迭代检测:e(cl)=Σnr=1Nrenr(cl)E(cl)=tanh(λDEC(cl)2),V(cl)=1-E2(cl);]]>S44、球形译码检测：初始半径：forn＝1:NtForr＝1:Nt1)2)如果d(n)≥R，则跳转到S2N~r(n)=r]]>如果则更新半径为R＝d(n)n^′=argminn∈[1,...,Nt]d(n);h^′=hn^′=[h1,n^′,...,hNr,n^′]T;]]>S5、将球形译码得出的发射天线索引更新需补偿的频偏值。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种基于SCM-SM系统提出一种频偏补偿算法，该技术先通过补偿最佳补偿值对接收信号进行补偿，然后通过IMRC粗略估计出发射天线的索引对信号进行准确补偿，然后在球形译码后准确估计发射天线的索引来更新频偏值，使系统的BER性能得到显著的提高。附图说明图1是SCM-SM系统发射框图。图2是本专利技术提出的频偏抑制算法的SCM-SM系统框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步地详细描述。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里讲被忽略。为更好地对本专利技术进行说明，先介绍本专利技术技术方案所用到的术语和重叠码调制-空间调制(SCM-SM)系统发射机结构。SCM-SM：如图1，初始数据经过串并转换后分为天线信息和比特数据信息，首先数据信息进行SCM调制，即比特数据首先经过串并转换变成多个并行的传输层，每层的数据再分别进行编码扩频和交织，最后将所有层的符号序列进行线性叠加组合。其中，每层的编码器和扩频器可以相同，但每层的交织器必须互不相同。最后通过天线信息选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SCM‑SM的系统的频偏抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、接收端在FFT之后先乘一个复相位因子exp(‑j2πnε0/N)补偿，求取最佳补偿值ε0的具体步骤为：S11、接收信号可表示为：S12、经过CFO补偿后的信号可表示为：其中，Si(ε0,k)可表示为：S13、第j根接收天线第k个子载波上的信干载比可定义为：S14、最小化SINR可得到最佳补偿值为：S2、补偿后的接收信号通过MRC来粗略估计出发射信号的天线索引，具体为：S3、根据S2得到的天线索引，对第j根接收天线上第k个子载波上的信号乘一个复相位因子exp(‑j2πk(εi‑ε0)/N)进行补偿；S4、对补偿后的信号进行迭代检测，该部分分为内迭代和外迭代两部分，内迭代为首先是高斯近似法检测(GA Demapper),求解出每根接收天线上每一层信号的对数似然比(LLR),然后在求解出每一层信号的LLR，之后利用交分复用(IDMA)的检测方法迭代检测，最后将内迭代检测出的信号经过球形译码更新发射天线的索引从而进行外迭代。，具体如下：S41、第nr根接收天线经补偿后的信号可表示为：S42、每一层信号的LLR可表示为：S43、交分复用(IDMA)的检测方法迭代检测:S44、球形译码检测：初始半径：for n＝1:NtFor r＝1:Nt1)2)如果d(n)≥R，则跳转到S2如果则更新半径为R＝d(n)S5、将球形译码得出的发射天线索引更新需补偿的频偏值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SCM-SM的系统的频偏抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、接收端在FFT之后先乘一个复相位因子exp(-j2πnε0/N)补偿，求取最佳补偿值ε0的具体步骤为：S11、接收信号可表示为：S12、经过CFO补偿后的信号可表示为：其中，Si(ε0,k)可表示为：S13、第j根接收天线第k个子载波上的信干载比可定义为：S14、最小化SINR可得到最佳补偿值为：S2、补偿后的接收信号通过MRC来粗略估计出发射信号的天线索引，具体为：S3、根据S2得到的天线索引，对第j根接收天线上第k个子载波上的信号乘一个复相位因子exp(-j2πk(εi-ε0)/N)进行补偿；S4、对补偿后的信号进行迭代检测，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱媛媛，赵岩，肖悦，李少谦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51