基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法与流程

1.本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法。


背景技术：

2.在无线通信领域，通过延长数据块的长度、利用剩余可用频谱资源进行频域两分量计算分集可以有效提高计算分集算法的误码率性能。随着扩展长度的增加，每一个数据流所占资源长度与总资源长度的比例进一步减小，但从能量平均化分布抗衰落的角度来说，当频域两分量计算分集的扩展变换长度进一步加长时，以单个数据块为研究对象，其信号仍然集中于两个数据块内，因此，当频域两分量计算分集的扩展变换长度加长时，会存在频域计算分集的分集增益较低的问题，这使得其抗深衰落能力减弱。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为解决现有频域计算分集方法的分集增益低的问题，而提出了一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法。
4.本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法，所述方法具体包括以下步骤：
5.步骤一、在发送端，生成长度为kl的原始数据d，其中，l为码块长度，k为正整数；
6.输入变换阶数n，根据变换阶数n对原始数据d进行后补零操作，获得补零后的数据，将补零后的数据记为data_z(1)，且补零后数据的总长度为2n*l；
7.步骤二、对补零后的数据进行多分量扩展，获得多分量扩展结果；
8.所述步骤二的具体过程为：
9.步骤二一、初始化发送端迭代次数n＝1；
10.步骤二二、从数据data_z(n)的首位开始，将补零后数据分为2
n-n
个一级数据块，每个一级数据块的长度均为2n*l；
11.分别对每个一级数据块进行处理后，将各个一级数据块所对应的处理结果表示为一路串行数据，记为数据data_z(n 1)；
12.步骤二三、令n自增1，并重复步骤二二的过程；
13.直至n＝n 1时停止迭代，将最后一次迭代获得的数据data_z(n 1)作为多分量扩展结果；
14.步骤三、对多分量扩展结果进行ifft变换后获得ifft变换结果，再将ifft变换结果通过天线发射；
15.步骤四、接收端接收信号，并对接收到的信号依次进行均衡和fft变换后，获得fft变换结果；再对fft变换结果进行处理，将处理结果记为data_r(1)；
16.步骤五、通过对data_r(1)进行处理，来获得输出信号；
17.所述步骤五的具体过程为：
18.步骤五一、初始化接收端迭代次数r＝1；
19.步骤五二、从data_r(r)的首位开始，将data_r(r)分为2r组数据，每一组数据的长度均为2
n-r
*l；
20.再分别对每组数据进行处理，将各组数据所对应的处理结果表示为一路串行数据，记为数据data_r(r 1)；
21.步骤五三、令r自增1，并重复步骤五二的过程；
22.直至r＝n时停止迭代，得到最后一次迭代获得的数据data_r(n)，提取数据data_r(n)的前kl位比特数据，将提取出的数据作为输出信号。
23.进一步地，所述变换阶数n根据总扩展资源的长度确定，2n*l为总扩展资源的长度。
24.进一步地，所述对接收到的信号依次进行均衡和fft变换，均衡的具体过程为：
[0025][0026]
其中，y为接收端接收到的信号，g为均衡矩阵，为均衡后的信号，x为发送端通过天线发送的信号，h为信道状态信息矩阵，z为零均值加性高斯白噪声。
[0027]
进一步地，所述分别对每个一级数据块进行处理，其具体为：
[0028]
对于任意的一个一级数据块：
[0029][0030]
其中，f(t)表示该数据块数据，x为该数据块的处理结果，f(-t)表示f(t)经过数据反转得到的结果，f(t)表示该数据块数据经过傅里叶变换得到的结果，f(-t)表示f(t)经过数据反转得到的结果，为变换系数；
[0031]
对其它一级数据块的处理方式相同。
[0032]
进一步地，所述变换系数为：
[0033][0034]
其中，e为自然对数的底数，i为虚数单位，θ
l
为特征值，l＝0,1,2,3。
[0035]
进一步地，所述步骤五二中，分别对每组数据进行处理，处理的具体过程为：
[0036]
对于任意一组数据：
[0037][0038]
其中，x1为对该组数据的处理结果，f1(t)表示该组数据，f1(-t)表示f1(t)经过数据反转得到的结果，f1(t)表示该组数据经过傅里叶变换得到的结果，f1(-t)表示f1(t)经过数据反转得到的结果，为变换系数；
[0039]
对其它组数据的处理方式相同。
[0040]
进一步地，所述变换系数为：
[0041][0042]
更进一步地，所述特征值θ
l
的关系为：
[0043][0044]
其中，θ
l
∈(0,2π]，l＝0,1,2,3。
[0045]
本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法，本发明通过对数据进行多分量扩展，利用加权变换使信号的能量分布趋于平均化，使计算分集发射信号平均分散于多个独立衰落的信道，从而提高了频域计算分集方法的分集增益。
附图说明
[0046]
图1是本发明的一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法的流程图；
[0047]
图中，为z的功率；
[0048]
图2a是二倍长度的数据经过一阶频域两分量计算分集与二阶频域两分量计算分集后的能量分布对比图；
[0049]
图2b是三倍长度的数据经过一阶频域两分量计算分集与二阶频域两分量计算分集后的能量分布对比图；
[0050]
图2c是四倍长度的数据经过一阶频域两分量计算分集与二阶频域两分量计算分集后的能量分布对比图；
[0051]
图3是一阶频域两分量计算分集与二阶频域两分量计算分集的误码率对比图。
具体实施方式
[0052]
具体实施方式一：如图1所示。本实施方式所述的一种基于多分量扩展的高阶频域计算分集方法，所述方法具体包括以下步骤：
[0053]
步骤一、在发送端，生成长度为kl的原始数据d，其中，l为码块长度，k为正整数；
[0054]
输入变换阶数n，根据变换阶数n对原始数据d进行后补零操作，获得补零后的数据，将补零后的数据记为data_z(1)，且补零后数据的总长度为2n*l，2n＞k；
[0055]
步骤二、对补零后的数据进行多分量扩展，获得多分量扩展结果；
[0056]
所述步骤二的具体过程为：
[0057]
步骤二一、初始化发送端迭代次数n＝1；
[0058]
步骤二二、从数据data_z(n)的首位开始，将补零后数据分为2
n-n
个一级数据块，每
个一级数据块的长度均为2n*l；
[0059]
分别对每个一级数据块进行处理后，将各个一级数据块所对应的处理结果表示为一路串行数据(各一级数据块所对应的处理结果在串行数据中的位置与原一级数据块在补零后数据中的位置相对应)，记为数据data_z(n 1)；
[0060]
步骤二三、令n自增1，并重复步骤二二的过程；
[0061]
直至n＝n 1时停止迭代，将最后一次迭代获得的数据data_z(n 1)作为多分量扩展结果；
[0062]
步骤三、对多分量扩展结果进行ifft变换后获得ifft变换结果，再将ifft变换结果通过天线发射；
[0063]
步骤四、接收端接收信号，并对接收到的信号依次进行均衡和fft变换后，获得fft变换结果；再对fft变换结果进行处理，将处理结果记为data_r(1)；
[0064]
步骤五、通过对data_r(1)进行处理，来获得输出信号；
[0065]
所述步骤五的具体过程为：
[0066]
步骤五一、初始化接收端迭代次数r＝1；
[0067]
步骤五二、从data_r(r)的首位开始，将data_r(r)分为2r组数据，每一组数据的长度均为2
n-r
*l；
[0068]
再分别对每组数据进行处理，将各组数据所对应的处理结果表示为一路串行数据，记为数据data_r(r 1)；
[0069]
步骤五三、令r自增1，并重复步骤五二的过程；
[0070]
直至r＝n时停止迭代，得到最后一次迭代获得的数据data_r(n)，提取数据data_r(n)的前kl位比特数据，将提取出的数据作为输出信号。
[0071]
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述变换阶数n根据总扩展资源的长度确定，2n*l为总扩展资源的长度。
[0072]
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
[0073]
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述对接收到的信号依次进行均衡和fft变换，均衡的具体过程为：
[0074][0075]
其中，y为接收端接收到的信号，g为均衡矩阵，为均衡后的信号，x为发送端通过天线发送的信号，h为信道状态信息矩阵，z为零均值加性高斯白噪声。
[0076]
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
[0077]
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述分别对每个一级数据块进行处理，其具体为：
[0078]
对于任意的一个一级数据块：
[0079][0080]
其中，f(t)表示该数据块数据，x为该数据块的处理结果，f(-t)表示f(t)经过数据反转得到的结果，f(t)表示该数据块数据经过傅里叶变换得到的结果，f(-t)表示f(t)经过数据反转得到的结果，为变换系数；
[0081]
对其它一级数据块的处理方式相同。
[0082]
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
[0083]
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述变换系数为：
[0084][0085]
其中，e为自然对数的底数，i为虚数单位，θ
l
为特征值，l＝0,1,2,3。
[0086]
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
[0087]
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述步骤五二中，分别对每组数据进行处理，处理的具体过程为：
[0088]
对于任意一组数据：
[0089][0090]
其中，x1为对该组数据的处理结果，f1(t)表示该组数据，f1(-t)表示f1(t)经过数据反转得到的结果，f1(t)表示该组数据经过傅里叶变换得到的结果，f1(-t)表示f1(t)经过数据反转得到的结果，为变换系数；
[0091]
对其它组数据的处理方式相同。
[0092]
步骤四中，对fft变换结果进行处理时采用的也是本实施方式的方法。
[0093]
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
[0094]
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述变换系数为：
[0095][0096]
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
[0097]
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述特征值θ
l
的关系为：
[0098]
[0099]
其中，θ
l
∈(0,2π]，l＝0,1,2,3。
[0100]
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
[0101]
如图2a、图2b和图2c所示，分别为二倍、三倍、四倍长度的数据分别经过一阶和二阶频域两分量计算分集(fdc-cd)后的能量分布图。无论原始数据量与总资源块比例为多少，经过二阶频域两分量计算分集变换后，每组数据都能均匀的分布在整个资源块上，实现优于一阶分集的效果。因此，对于总扩展长度为原始数据码块长度2n倍的数据，最多只需要n阶扩展fdc-cd即可完成最优能量分布。
[0102]
如图3所示，对于总扩展资源长度为原始数据码块长度4倍的前提下，在原始数据占比为2/4、3/4或4/4三种情况下，二阶fdc-cd的误码率性能较一阶fdc-cd均有所提高，且原始数据所占比例越小、增益越大。
[0103]
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。