一种LST-CPM系统的简化接收机

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随着频谱快速增长的需要,有效带宽调制技术——CPM(Continuous Phase Modulation,CPM)调制逐渐引起人们的注意。除了包络恒定和具有良好的频谱特性之外,CPM系统由于其相位连续的特点而具有纠错能力,被译码器利用使得CPM系统还具备编码增益的功能,这在当前移动通信应用中具有尤为重要的意义。
    随着对一些新的编码方式的研究日渐深入,使得对抗恶劣通信环境的能力有了提高,研究这些编码方法与连续相位调制的结合方式对提高系统性能将具有很深远的意义。空时编码就是其中之一。文献研究了一种使用CPM调制的空时网格编码,该网格是空时码和CPM内部编码器的结合,易于寻找到良好性能的空时编码。文献讨论了空时分组码与二进制CPM调制的结合,引入了有限脉冲响应(Finite Impulse Respon-se,FIR)滤波器以获得更低的误码率。文献研究了一种迭代译码的LST(Layered Space Time,LST)-CPM模型,获得了低复杂度的接收机。
    本文提出的空时分层码连续相位调制的简化接收机,基于CPM信号的Lanrent分解,减少了接收机的匹配滤波器个数;在各发射天线上采用差分编码,以提高译码性能;利用空时复用,在提高了数据传输速率的同时为系统在丰富散射环境下带来了更大的系统容量;对接收信号进行阵列处理和变换,使其适合于空时分层码MMSE(Minimum Mean Square Error,MMSE)有序干扰抑制消除(Ordered Interference Suppre-ssion and Cancellation,OISC)检测器的使用,避开了网格译码大运算量的缺陷,降低了接收机的复杂度。

1 系统模型
   
如图1所示,系统模型发射端采用横向分层空时编码(Horizontal LST,HLST)结构,串并转换之后各支路采用独立的编码器,经过CPM调制后经Nt根发射天线同时发出。接收端Nr根接收天线同时经过匹配滤波器,t=nT时刻采样,最后将Nr路采样结果送入分层空时编码检测接收机获取最终的发射符号序列估计结果。单根发射天线上信号流程图如图2所示。


    如图2所示,信息序列I={in},in∈{0,1}首先被送入差分编码器得到二进制序列{pn},pn∈{0,1}。接着{pn}被映射为序列{bn},bn∈{±1}。最后经过二进制CPM调制后由天线将调制信号发射。可以证明,{in}和{pn}具有相同的均值和相关函数,因此差分编码不会改变CPM传输期望的谱特性。
    复基带二进制CPM信号可以表述为
    
    其中,E表示发射的比特能量;T是符号周期;h=m/p是调制指数;m与p为互质自然数。g(t)为相位成型函数。在加性高斯白噪声环境下,接收信号表示为

N为符号个数,Fs为采样频率。H为衰落信道系数矩阵,各元素服从零均值单位方差复高斯分布。

2 LST-MSK简化接收机
2.1 二进制CPM的Laurent分解

    二进制CPM信号的一种等效表达方式为
    
    其中,K=2L-1表示用来准确描述s(t)所需要的脉冲成分的个数;L为CPM的关联长度。当L=1时,K=k=1,因此只需要一个AMP脉冲来准确地表示相应的CPM信号,且