慢衰落信道下MMSE-VBLAST检测算法
慢衰落信道下MMSE-VBLAST检测算法 第3期(总第166期)
2011年6月
机械
与自动化
MECHANICALENGINEER]NG&AUTOMATION No.3
Jun.
文章编号:1672—6413(2011)03—0024—02
慢衰落信道下MMSE—VBLAST检测算法睾
朱彦军,宋仁旺,王钢飞
(太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024)
摘要:多入多出(MIMO)系统在无线通信中能提高系统的数据传输效率.在MIMO系统中VBLAST是一种
低复杂度,易于实现的结构.研究了MIMO系统中MMSE—VBLAST算法的性能,仿真比较和
了慢衰落
信道下3种MMSE—VBLAST算法的误码率性能,以及排序的抑制和删除干扰的MMSE—VBLAST算法与天线
对数对系统的影响.仿真
明排序的抑制和删除干扰的MMSE—VBLAST算法是一种较优的检测算法,对提
高下行链路中接收机的性能,系统容量和覆盖有很好的指导作用. 关键词:多入多出(MIMO);垂直分层空时编码(VBLAST);最小均方误差(MMSE) 中图分类号:TN9I1.22文献标识码:A
0引言
MIMO系统能够提高无线通信系统的频谱效率,
尤其能提高散射环境下的信道容量,是一种提高无线
通信业务中多媒体业务的有效技术.Foschini提出的
空时发射
是一种比较简单的MIMO结构——贝尔
实验室空时分层结构中的垂直结构(V—BLAST). 由于它的编译码都较容易实现,因此受到广泛的重 视.本文仿真研究了慢衰落信道下天线对数不同时对 VBLAST系统的影响和几种MMSE检测算法的性能. 1V—BLAST系统模型
V—BLAST系统结构见图1,其中有发射天线 根,接收天线?根,系统发送的数据流经过串/并变换 后分成?个子数据流,每个子数据流经过调制后形成
,r,由相应的发射天 发送信号向量=[.,,…
线发送,每根接收天线都能收到所有天线发射的信号. 接收信号向量为:
r=HSx+.………………………………(1) 其中:r=[r,r,…,r];H为信道矩阵,S为发送的功 率矩阵,S=diag(?s.,?s.,…,);n为零均值加性 高斯白噪声,n=[n.,n,…,n].
2三种MMSE检测算法
2.1最小均方误差检测算法(MMSE) 最小均方误差检测算法要求保证发送矢量和接 收信号矢量线性组合Wr的均方误差最小,即: min{(—Wr)}.…………………………(2) 其中:W为线性组合系数矩阵,埘=[日+
h]H,为噪声方差,为单位矩阵.t时刻天线
i传输信号的判决矢量为:
Y=1tr.…………………………………
(3)
其中:为矩阵的第f行.对Y的硬判决可以得到 第i根天线传输信号的估计值:
:=g(Y:).………………………………(4) 在抑制而不删除干扰的检测中,重复式(3),
式(4)就能得到全部发送数据.
V.BLAST
编码
卑l并
H
VBLAST
检测
串,并
图lV—BLAST系统结构框图
2.2抑制和删除干扰的最小均方误差检测算法 (MMSE—IC)
在抑制并且删除干扰的检测中,利用已检测出的 信息,恢复干扰,并且删除干扰.消除了干扰信号后 来山西高校科技研究开发项目资助(20091023) 收稿日期:2011—01?18;修回日期:2011—02?25 作者简介:朱彦军(1976.),男,山西平定人,助教,硕士,主要研究方向:移动通信,个人
通信和无线通信.
2011年第3期朱彦军,等:慢衰落信道下MMSE—VBLAST检测算法?25?
的接收信号向量为:
r:r一互:.……………………………(5) 其中:h为信道传播矩阵的第列,表示发射天线i到 接收天线的传播情况;互为接收的向量产生的干扰. 最后把信道传播矩阵中的第i列删除,缩小成信 道传播矩阵日.这个缩小的信道传播矩阵在第(rt一 i+1)次删除后的表达式为:
H7=
h1.
1
h..
?
:
h.i
h1.
2
h2.2
?
:
hr.2
h1.—I
h2.一
l
?
:
h,
f一1
重复以上的步骤,得到所有天线的信息. 2.3排序的抑制和删除干扰的最小均方误差检测算 法(MMSE—IC—ORDER)
信号检测后的信噪比为:
P.
Wll:.……………(7)丽.…………
其中:为噪声能量;为信号能量;,表示等价.信 噪比P.只与IIW成反比,通信系统的性能主要由 最小的P决定.首先检测有最大Pi的信号,然后把它从 接收信号中删除,可大大减小对余下的P的影响,提高 系统的性能.从式(7)可知,检测有最大P的信号将变 成检测最小lI加ll对应的信号.排序,就是信号检测 顺序按照WIl由小到大的顺序进行,抑制和删除
干扰的最小均方误差检测算法不变.
3仿真结果及分析
3.1仿真环境
仿真中天线采用2×2,4X4,信道为准静态瑞 利慢衰落信道,信道矩阵元素的实部和虚部是独立同 分布复高斯随机变量,均值为0,方差为1/2.发射 信号为[0,1]序列,采用位编码的BPSK调制,每 一
帧信号总功率E=1W,发射功率在各天线上平均 分配.仿真信噪比范围为0dB一25dB,每隔5dB仿 真一次,仿真1000帧,每帧的帧长为50(信道使用 50次),信道参数一帧内保持不变.
3.2仿真结果
图2为采用4×4天线时3种MMSE算法的比较. 由图2可见:在误码率是l0数量级时,MMSE—IC— ORDER算法最好,比MMSE—IC算法信噪比提高了大 约8dB,比MMSE算法信噪比提高了大约12dB. 图3为采用2×2,4×4天线时排序和不排序的 MMSE算法的比较.由图3可见:?排序的MMSE算 法要比不排序的MMSE算法好;?在等收发天线的 情况下,天线对数对不排序的MMSE—V—BLAST影 响不大,误码率的性能很接近,两条曲线几乎重合; ?在等收发天线时,天线对数对排序的MMSE—V— BLAST有一定影响,信噪比比较小时,性能几乎没 有差别,随着信噪比的增加,4对天线的性能要比2 对天线的性能好.
图2采用4×4天线时3种MMSE算法比较 图3排序和不排序MMSE算法比较
4结语
仿真了3种MMSE检测算法,得出了不同收发 天线对在MMSE检测算法中的影响.在MIMO系统 设计的过程中,排序的抑制和删除干扰的MMSE检 测算法的性能最好,在对收发天线对数的设计时应该 同时考虑天线成本和天线增益.
参考文献:
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(英文摘要转第28页)
?
28?机械工程与自动化2011年第3期
区,用户权限操作菜单,用户操作子菜单,公文展示 区域,流转过程查看等.图4为流转过程查看界面. 图4流转过程查看界面
2.2应用程序的部署及配置
2.2.1WebLogic7.0的安装与启动
运行startWebLogic.cmd程序就可以启动
WebLogic,在控制台进行部署和配置.
2.2.2JDBC的相关配置
系统在运行过程中随时都要进行数据的读写操 作,此时通过驱动和数据库服务进行连接.连接池的 驱动名为:oracle.jdbc.driver.OracleDriver;统一资源
定位器设置为:jdbc:oracle:thin:@主机IP:SID.
数据源可以通过对连接池的名称来指定.
2.2.3Web应用的部署
关于Web应用的部署主要是在控制台设置访问
路径来实现对各组件的访问,其一般都是以war包的
形式发布.
3结束语
此系统已在某单位稳定运行4年多,其间系统的
升级和维护都完成得很顺利,得到了某单位各部门的
好评.
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DesignandImplementationofOfficeAutomationSystem xuHut-qiong
(ShanxiVocationalPolytechnicalCollege,Taiyuan030006,China)
Abstract:Thisthesisproposesanofficeautomationsystem,whichisdevelopedbyJavaandre
fersthesoftwareengineeringapproach.Itis basedonJ2EEplatform,usingWebLogie7.0aswebserverandapplicationserver,JBuilder8a
sIDE,Oracle9iasdatabaseserver,JSP/
ServletandJavaBcanasmaindevelopingtechnology,andInternetExplorerbrowserasclient.
Themainfunctionmodulesinvolve:internal
officeandtransactionprocess,
ing,documentandinformationexchange,informationmanagementandissue,datamanagementandanalysis,
archivesmanagement,E—
mall,systemmanagementetc./nterna/offlceandtraasactionprocessing,information&datainquiry,andportal
informationsitemanagementareintegratedorganically.
Keywords:officeautomationsystem;documentprocess;workflow ,','lm''''''',l'II,'''l'II"'''Imm,'',lt.'m,'',''',ml''''',,,',',','''',,?,''''''m,ll-'','',,,,'ll"''
(上接第25页)
AnalysisofMMSE——VBLASTDetectionAlgorithm
BasedonRayleighFadingChannels
ZHUYan-jun,SONGRen-wang,WANGGang-fei
(SchoolofElectronicInformationEngineering,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)
Abstract:Ithasbeenprovedthatmultiple—inputandmuhiple—
output(MIMO)systemoffersgreatincreaseindatatransmissionratein wirelesscommunications.Vertical—belllaboratorieslayeredspace—
time(VBLAST),alesscomplicateddetectionalgorithmisaviable solution.Thispaperstudiestheminimummeansquarederrorvertical—
belllaboratorieslayeredspace—time(MMSE—VBLAST)performance
intheMIMOsystemenvironment.Thesimulationisconductedtocompareandanalyzebit—
errorrateoftheMMSE—VBLASTalgorithmbased
onrayleighfadingchannels,tryingtoidentifytheimpactsofsequenceinhibitionandinteferen
ceeliminationusingMMSE—VBLAST
algorithmandthepairsofantennasonthesystem.ThesimulationsuggeststhatMMSE—
VBLASTalgorithmisanexcellentdetection
algorithm.Theresultsofsimulationwillhelpinimprovingthedownlinkreceiver'sperformance,systemcapacityandlayover.
Keywords:MIM0;VBLAST;MMSE