基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法。主要解決現(xiàn)有技術(shù)在小樣本，低信噪比條件下性能差的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟為：(1)構(gòu)造單載波和雙載波解調(diào)矩陣；(2)計(jì)算協(xié)方差矩陣，并分解該矩陣生成特征值矩陣；(3)對(duì)特征值矩陣進(jìn)行迭代生成迭代特征值矩陣；(4)利用迭代特征值矩陣，采用比值法獲得估計(jì)符號(hào)向量；(5)利用估計(jì)符號(hào)向量和候選集的理論符號(hào)向量，求出距離判決和向量；(6)取距離判決和向量中取值最小的元素對(duì)應(yīng)的碼型為判決碼型。本發(fā)明充分利用了OFDM系統(tǒng)中每一個(gè)子載波的信息，克服了現(xiàn)有技術(shù)在小樣本、低信噪比條件下性能差的缺點(diǎn)，滿足了空頻碼盲識(shí)別的工程要求。
【專利說(shuō)明】基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】的空頻編碼模式盲識(shí)別方法，可用于多輸入多輸出正交頻分復(fù)用(MIM0-0FDM)系統(tǒng)中，對(duì)空頻碼模式進(jìn)行盲識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002]多輸入多輸出正交頻分復(fù)用(MMO-OFDM)系統(tǒng)是下一代無(wú)線通信的關(guān)鍵技術(shù)，它能夠有效地獲得空間分集，同時(shí)對(duì)抗多徑衰落?？疹l碼是MIM0-0FDM系統(tǒng)的重要組成部分，空頻碼的盲識(shí)別是通信對(duì)抗領(lǐng)域迫切需要研究的領(lǐng)域，它能夠?yàn)镸MO-OFDM系統(tǒng)對(duì)抗技術(shù)提供基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]所述空頻碼也稱為空頻編碼，它是指空間傳輸信號(hào)和頻率傳輸信號(hào)的結(jié)合，實(shí)質(zhì)上就是空間和頻率二維的處理相結(jié)合的方法，是一種用于多發(fā)射天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的編碼技術(shù)。該編碼在多根發(fā)射天線和不同頻率上的發(fā)射信號(hào)之間能夠產(chǎn)生空域和頻域的相關(guān)性。這種空頻相關(guān)性可以使接收機(jī)克服MIMO信道衰落和減少發(fā)射誤碼。對(duì)于空間未編碼系統(tǒng)，空頻編碼可以在不犧牲帶寬的情況下起到發(fā)射分集和功率增益作用。
[0004]盲識(shí)別就是指在接收端不知道發(fā)送端的任何信息，只從接收信號(hào)中識(shí)別需要的信息。而空頻碼模式的盲識(shí)別就是指從接收信號(hào)中識(shí)別空頻編碼的模式，空頻碼的盲識(shí)別是一個(gè)新興的課題，目前還沒(méi)有已知的算法。但現(xiàn)有的空時(shí)分組碼識(shí)別算法可以通過(guò)改進(jìn)推廣到頻域，從而盲識(shí)別空頻碼。這些算法大都建立在傳統(tǒng)概率論基礎(chǔ)上，主要是基于模式選擇的方法。
[0005]文 獻(xiàn)[V.Choqueuse, M.Marazin et al., Blind recognit1n of I inearspace time block codes: A likelihoodbased approach.1EEE Trans.SignalProcessing, 58(3),2010, 1290-1299]中引入模式選擇方法，其設(shè)計(jì)思想是基于信息論準(zhǔn)則的最小描述長(zhǎng)度(Minimum Descript1n Length, MDL)和 Akaike 信息論準(zhǔn)則(AkaikeInformat1n Criter1n,AIC),對(duì)頻域接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解,將得到的特征值和待估識(shí)別參數(shù)帶入到模式選擇地似然函數(shù)中去，計(jì)算與待估識(shí)別參數(shù)可能取值相對(duì)應(yīng)的似然函數(shù)值，找出使似然函數(shù)最大的參數(shù)值，通過(guò)該參數(shù)值可進(jìn)一步確定發(fā)射端使用的空頻編碼模式。但是該方法存在的不足是:一方面需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)樣本來(lái)完成空頻碼模式的估計(jì)，不適用于較快衰落的通信場(chǎng)景；另一方面，在低信噪比的環(huán)境下識(shí)別性能差，無(wú)法滿足空頻碼模式盲識(shí)別的工程要求；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，對(duì)接收信號(hào)的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征提取，并利用分集技術(shù)提高空頻碼模式識(shí)別方法在小樣本，低信噪比下的性能，以滿足空頻碼模式盲識(shí)別的工程要求。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的地技術(shù)思路是:首先，對(duì)頻域接收信號(hào)的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解，然后利用分集技術(shù)迭代特征值，增大信號(hào)特征值和噪聲特征值之間的差距，最后通過(guò)比值判決法得到發(fā)送空頻碼的估計(jì)符號(hào)數(shù)向量，與候選集中碼型的理論符號(hào)數(shù)向量求距離差，得出最終的識(shí)別碼型。具體方案包括如下步驟:
[0008]S1、接收端通過(guò)多根天線接收到發(fā)射端發(fā)送的信號(hào)序列，解調(diào)之后得到解調(diào)信號(hào)矩陣X，計(jì)算解調(diào)信號(hào)矩陣X中每一個(gè)子載波的特征值向量，構(gòu)成特征值矩陣:V =
[入 I，入 2，...入 N];
[0009]S2、對(duì)該特征值矩陣進(jìn)行迭代得到迭代特征值矩陣:
【權(quán)利要求】
1.一種基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，包括如下步驟: 1)接收端通過(guò)r根接收天線接收到發(fā)射端發(fā)送的長(zhǎng)度為Σ的信號(hào)序列，得到rX Σ的接收信號(hào)矩陣X’，其中Σ > 1260，r>2 ； 2)去除接收信號(hào)矩陣中的循環(huán)前綴CP，對(duì)其進(jìn)行OFDM解調(diào)后，得到rX (NXC)維解調(diào)信號(hào)矩陣X:
X = [x(l, 1)，...，X(1，C)，X(2，1)，...，x(2，C)，......,x(N, 1)，...，x(N，C)] 其中，x(n，I)為解調(diào)后第n個(gè)OFDM符號(hào)中第I個(gè)子載波上的接收信號(hào)向量，I≤n≤N，I ≤ I≤C，N為接收到的OFDM符號(hào)數(shù)，N≥10，C為每個(gè)OFDM符號(hào)中的子載波個(gè)數(shù)，O 32 ； 3)取解調(diào)信號(hào)矩陣X中第k個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)，構(gòu)成rXN維單載波解調(diào)矩陣Yk:Yk = [X (1，k)，X (2，k)，...，X (N, k)],其中，I ≤ k ≤ C ; 4)計(jì)算特征值向量 4a)將單載波解調(diào)矩陣Yk的實(shí)部和虛部并聯(lián)，得單載波并聯(lián)矩陣^:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟(2)中的中的OFDM解調(diào)采用的是64點(diǎn)的FFT變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟4c)中的特征值分解，采用正交對(duì)角分解法，即先在自相關(guān)矩陣Rk兩邊分別乘以正交矩陣Q及其轉(zhuǎn)置矩陣，得到特征值對(duì)角矩陣Φ = Q1RkQ ;再?gòu)奶卣髦祵?duì)角矩陣Φ中提取自相關(guān)矩陣Rk的特征值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟5)中的迭代特征值矩陣的迭代步長(zhǎng)需要為空頻碼碼長(zhǎng)的整數(shù)倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟(6)中的比值判決法的運(yùn)算步驟為:首先，計(jì)算迭代特征值矩陣Ψ中迭代特征值向量相鄰特征值的比值，得到對(duì)應(yīng)的特征值比值向量

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟⑶中雙載波估計(jì)向量又的計(jì)算過(guò)程中，利用了 OFDM系統(tǒng)相鄰子載波信道近似相等的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征提取和分集技術(shù)的空頻碼模式盲識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟(9)中的空頻分組碼為空時(shí)分組碼在OFDM系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，利用頻域傳輸?shù)膭e稱，兩者具有相同的編碼矩陣，碼型集合Ω包括了正交空頻分組碼，準(zhǔn)正交空頻分組碼和非正交空頻分組碼。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK104038317SQ201410280370
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月21日
【發(fā)明者】盧小峰, 張海林, 李勇朝, 郭松, 朱德明, 楊宇辰 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)