一種LST-CPM系統(tǒng)的簡化接收機(jī)

隨著頻譜快速增長的需要，有效帶寬調(diào)制技術(shù)——CPM(Continuous Phase Modulation，CPM)調(diào)制逐漸引起人們的注意。除了包絡(luò)恒定和具有良好的頻譜特性之外，CPM系統(tǒng)由于其相位連續(xù)的特點(diǎn)而具有糾錯(cuò)能力，被譯碼器利用使得CPM系統(tǒng)還具備編碼增益的功能，這在當(dāng)前移動(dòng)通信應(yīng)用中具有尤為重要的意義。
隨著對一些新的編碼方式的研究日漸深入，使得對抗惡劣通信環(huán)境的能力有了提高，研究這些編碼方法與連續(xù)相位調(diào)制的結(jié)合方式對提高系統(tǒng)性能將具有很深遠(yuǎn)的意義。空時(shí)編碼就是其中之一。文獻(xiàn)研究了一種使用CPM調(diào)制的空時(shí)網(wǎng)格編碼，該網(wǎng)格是空時(shí)碼和CPM內(nèi)部編碼器的結(jié)合，易于尋找到良好性能的空時(shí)編碼。文獻(xiàn)討論了空時(shí)分組碼與二進(jìn)制CPM調(diào)制的結(jié)合，引入了有限脈沖響應(yīng)(Finite Impulse Respon-se，F(xiàn)IR)濾波器以獲得更低的誤碼率。文獻(xiàn)研究了一種迭代譯碼的LST(Layered Space Time，LST)-CPM模型，獲得了低復(fù)雜度的接收機(jī)。
本文提出的空時(shí)分層碼連續(xù)相位調(diào)制的簡化接收機(jī)，基于CPM信號(hào)的Lanrent分解，減少了接收機(jī)的匹配濾波器個(gè)數(shù)；在各發(fā)射天線上采用差分編碼，以提高譯碼性能；利用空時(shí)復(fù)用，在提高了數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)為系統(tǒng)在豐富散射環(huán)境下帶來了更大的系統(tǒng)容量；對接收信號(hào)進(jìn)行陣列處理和變換，使其適合于空時(shí)分層碼MMSE(Minimum Mean Square Error，MMSE)有序干擾抑制消除(Ordered Interference Suppre-ssion and Cancellation，OISC)檢測器的使用，避開了網(wǎng)格譯碼大運(yùn)算量的缺陷，降低了接收機(jī)的復(fù)雜度。

1 系統(tǒng)模型
如圖1所示，系統(tǒng)模型發(fā)射端采用橫向分層空時(shí)編碼(Horizontal LST，HLST)結(jié)構(gòu)，串并轉(zhuǎn)換之后各支路采用獨(dú)立的編碼器，經(jīng)過CPM調(diào)制后經(jīng)Nt根發(fā)射天線同時(shí)發(fā)出。接收端Nr根接收天線同時(shí)經(jīng)過匹配濾波器，t=nT時(shí)刻采樣，最后將Nr路采樣結(jié)果送入分層空時(shí)編碼檢測接收機(jī)獲取最終的發(fā)射符號(hào)序列估計(jì)結(jié)果。單根發(fā)射天線上信號(hào)流程圖如圖2所示。

如圖2所示，信息序列I={in}，in∈{0，1}首先被送入差分編碼器得到二進(jìn)制序列{pn}，pn∈{0，1}。接著{pn}被映射為序列{bn}，bn∈{±1}。最后經(jīng)過二進(jìn)制CPM調(diào)制后由天線將調(diào)制信號(hào)發(fā)射。可以證明，{in}和{pn}具有相同的均值和相關(guān)函數(shù)，因此差分編碼不會(huì)改變CPM傳輸期望的譜特性。
復(fù)基帶二進(jìn)制CPM信號(hào)可以表述為

其中，E表示發(fā)射的比特能量；T是符號(hào)周期；h=m／p是調(diào)制指數(shù)；m與p為互質(zhì)自然數(shù)。g(t)為相位成型函數(shù)。在加性高斯白噪聲環(huán)境下，接收信號(hào)表示為

N為符號(hào)個(gè)數(shù)，F(xiàn)s為采樣頻率。H為衰落信道系數(shù)矩陣，各元素服從零均值單位方差復(fù)高斯分布。

2 LST-MSK簡化接收機(jī)
2．1 二進(jìn)制CPM的Laurent分解
二進(jìn)制CPM信號(hào)的一種等效表達(dá)方式為

其中，K=2L-1表示用來準(zhǔn)確描述s(t)所需要的脈沖成分的個(gè)數(shù)；L為CPM的關(guān)聯(lián)長度。當(dāng)L=1時(shí)，K=k=1，因此只需要一個(gè)AMP脈沖來準(zhǔn)確地表示相應(yīng)的CPM信號(hào)，且