專利名稱：一種MIMO-OFDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多天線寬帶無線通信傳輸方法，屬于寬帶無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的要求也不斷提高，隨時(shí)隨地高速接入因 特網(wǎng)已經(jīng)成為越來越多的人們的重要需求，無線通信技術(shù)是可以滿足人們上述需求的主要 支撐技術(shù)，因此近年來寬帶無線通信技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展。隨著傳輸速率的增加，電磁波 無線傳播造成的多徑對(duì)系統(tǒng)影響越來越嚴(yán)重，一般而言寬帶無線通信系統(tǒng)中不可避免地 存在多徑傳播造成的頻率選擇性衰落，頻率選擇性衰落曾經(jīng)是制約無線通信系統(tǒng)性能的一。(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, L^T簡(jiǎn)稱OFDM)技術(shù)發(fā)展起來的基于循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，以下簡(jiǎn)稱CP)的分塊傳輸技 術(shù)(主要包括0FDM、單載波頻域均衡等)是寬帶無線通信中對(duì)付多徑傳播造成的頻率選擇 性衰落的簡(jiǎn)單且十分有效的技術(shù)，因此OFDM成為目前寬帶無線通信的主流技術(shù)。頻譜效 率一直是無線通信技術(shù)的研究重點(diǎn)，近年來基于收發(fā)兩端采用多天線技術(shù)的多輸入多輸出 (Multiple-Input Multiple-Output,以下簡(jiǎn)稱ΜΙΜΟ)技術(shù)以其傳統(tǒng)單天線技術(shù)所無法達(dá)到 的頻譜效率而受到廣泛關(guān)注。MIMO和OFDM技術(shù)結(jié)合出現(xiàn)的MIM0-0FDM成為未來寬帶無線 通信物理層傳輸?shù)闹饕渭夹g(shù)，已經(jīng)被3GPP LTE (Long Term Evolution, LTE)的下行采 納作為其物理層的傳輸技術(shù)。
MIMO利用具有豐富多徑的無線傳播環(huán)境中不同天線之間信道的不相關(guān)特性，獲得 高信道容量，從而提高頻譜利用率和可靠性?；诜謮K傳輸?shù)?FDM，可以有效地對(duì)抗多徑衰 落，因?yàn)樽虞d波頻譜主瓣重疊，具有較高的頻譜效率；CP可以很好的吸收幀間干擾；并且可 以采取簡(jiǎn)單的頻域均衡方法來消除由于時(shí)延擴(kuò)展引入的信道干擾；OFDM的基帶調(diào)制過程 可以用快速傅立葉逆變換Gnverse Fast Fourier Transform，以下簡(jiǎn)稱IFFT)完成，基帶 解調(diào)過程可以用快速傅立葉變換(Fast Fourier "Transform，以下簡(jiǎn)稱FFT))完成，具有實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。


圖1給出了一個(gè)NtXNk的寬帶MIM0-0FDM無線通信系統(tǒng)示意圖，這里假設(shè)NT<NK， 是一個(gè)空分復(fù)用無線通信系統(tǒng)，其中各模塊的作用如下
MIMO發(fā)射端處理模塊1 產(chǎn)生要傳輸?shù)男畔⒈忍兀M(jìn)行符號(hào)映射，逆傅里葉變換 (IFFT)，加循環(huán)前綴(CP)，射頻、中頻調(diào)制及基帶處理。符號(hào)映射是將信源產(chǎn)生的信息比特 根據(jù)所采用的符號(hào)映射方式映射到星座圖對(duì)應(yīng)點(diǎn)上；逆傅里葉變換(IFFT)是將得到頻域 信號(hào)變換到時(shí)域；加CP是將得到的每幀數(shù)據(jù)加上循環(huán)前綴；射頻、中頻調(diào)制及基帶處理，是 將信號(hào)調(diào)制到中頻上進(jìn)行中頻放大，再做射頻調(diào)制，最后將已調(diào)信號(hào)由天線發(fā)射。
射頻、中頻解調(diào)及基帶處理模塊2 將接收天線接收信號(hào)的頻譜從射頻或者中頻 上搬移到低頻。在解調(diào)之前需要用同步模塊糾正信號(hào)傳輸過程中引起的頻偏和并得到正確 的定時(shí)信息。
去CP模塊3 根據(jù)定時(shí)信息將循環(huán)前綴去掉。
N點(diǎn)FFT模塊4 將去掉CP的時(shí)域信號(hào)變換到頻域。
線性均衡模塊5 用均衡矩陣進(jìn)行均衡。均衡方式可以選擇以下兩種均衡方式之 —(Zero Forcing, ZF) ^fj^ ^ ' (Minimum Mean Square Error, MMSE)衡。
判決輸出模塊6:根據(jù)系統(tǒng)所采用的符號(hào)映射方式，完成信號(hào)的判決并輸出。
圖1中Nt表示發(fā)射天線數(shù)，隊(duì)表示接收天線數(shù)，這里只討論MIM0-0FDM系統(tǒng)的基帶 信號(hào)處理過程。在發(fā)端，乂 =化^，"、乂^,)=化°^",乂；_1/表示符號(hào)映射后待發(fā)送的頻域 數(shù)據(jù)中貞，其中=(夂^，,，…,^^/表示符號(hào)映射后第i根天線的頻域數(shù)據(jù)幀，i e (1， 2，...，ΝΤ)，Χ> (對(duì),,,···，對(duì)&裱示符號(hào)映射后第k個(gè)子信道(也稱為第k個(gè)子載波)的 頻域數(shù)據(jù)幀，ke (0,1,…，Ν-1)，(·)τ表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置；典型的符號(hào)映射方式是 各種進(jìn)制數(shù)的QAM和PSK符號(hào)映射 ’E(Xn,XD = σ%，σχ2為信息符號(hào)的平均功率。將X 做N點(diǎn)IFFT變換到時(shí)域并加CP后分別由Nt根發(fā)射天線發(fā)送。在MIMO通信系統(tǒng)中，習(xí)慣 上稱一根發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)為一層，每一層信號(hào)有N個(gè)符號(hào)，可以用一個(gè)NX 1維矩陣表 示；不同發(fā)射天線對(duì)應(yīng)不同層的發(fā)射信號(hào)，第i根發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào)稱為第i層，對(duì)于第 k個(gè)子信道的第i根發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào)我們稱為第k個(gè)子信道的第i層信號(hào)分量。在發(fā) 射端，由于在載波調(diào)制之前各層數(shù)據(jù)是離散的，習(xí)慣上稱為符號(hào)或信息比特，載波調(diào)制后由 于各層數(shù)據(jù)變成連續(xù)的波形，習(xí)慣上稱為信號(hào)；在接收端，由于判決之前的各層數(shù)據(jù)是連續(xù) 的波形，習(xí)慣上稱為信號(hào)，由于判決的之后的各層數(shù)據(jù)變?yōu)殡x散的，習(xí)慣上稱為符號(hào)或信息 比特。
h,,, =( ，…,/^f為第i根發(fā)射天線與第1根接收天線間的有碼間干擾(時(shí)延擴(kuò) 展)的時(shí)域信道，其中，i e (1,2,…，NT)，1 e (1,2, -,Ne)；一般而言，h,廣(《,···,只有前L個(gè)分量是非0的，L即最大時(shí)延擴(kuò)展的長度。對(duì)Ii1, i進(jìn)行FFT得到第i根發(fā)射天 線與第1根接收天線間的頻域信道H。= (//；,,···,//^1) ;HkN為第k個(gè)子信道的信道矩陣，表 示為
權(quán)利要求
1.一種MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征是，包括以下步驟(1)緩存MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)接收到的均衡前頻域基帶信號(hào)R，取出緩存的基帶 信號(hào)R并對(duì)其進(jìn)行線性均衡，對(duì)均衡后的基帶信號(hào)進(jìn)行判決，得到各子信道的各層基帶信 號(hào)分量的信息比特，并進(jìn)一步得到各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值；(2)計(jì)算各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序指標(biāo)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì) 各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行排序；(3)根據(jù)步驟( 得到的各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序結(jié)果，按 次序依次對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行Turbo增強(qiáng)；對(duì)基帶信號(hào)的各 子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值都進(jìn)行一次增強(qiáng)稱為一輪Turbo增強(qiáng)，根據(jù)對(duì)接 收機(jī)性能和復(fù)雜性方面的要求，至少進(jìn)行一輪Turbo增強(qiáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特 征是所述步驟(1)中得到各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的方法是將均衡 后的基帶信號(hào)進(jìn)行判決，得到各子信道的信息比特，將均衡后的基帶信號(hào)進(jìn)行判決的方 法與普通MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的方法相同；對(duì)判決后的各子信道的信息比特按發(fā) 射端符號(hào)映射方式重新進(jìn)行符號(hào)映射，得到各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征 是所述步驟O)中，計(jì)算各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序指標(biāo)的方法 如下當(dāng)采用ZF均衡器時(shí)，對(duì)于第k個(gè)子信道，各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序指標(biāo) 是當(dāng)前子信道的各層信號(hào)分量的均衡后
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征 是步驟O)中，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行排序如 下對(duì)于第k個(gè)子信道，對(duì)均衡后信噪比SNRk或均衡后信號(hào)干擾噪聲功率比SINRk或均衡 后噪聲抑制系數(shù)NSk進(jìn)行由小到大排列，得到1 XNjII排序矩陣一=‘··_，‘)，其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征 是所述步驟(3)中，按次序依次對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行一輪 Turbo增強(qiáng)的具體方法如下根據(jù)步驟⑵得到排列向量一=(卓《···，‘)；首先處理第O個(gè)子信道，從步 驟⑴得到的頻域估計(jì)值
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述MIM0-0FDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征 是所述步驟(3)中，按次序依次對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行多輪 Turbo增強(qiáng)的具體方法如下設(shè)置最大Turbo增強(qiáng)的輪數(shù)T，T的值可根據(jù)性能和復(fù)雜性需要自行設(shè)置，一輪Turbo 增強(qiáng)后，比較Turbo增強(qiáng)前結(jié)果與Turbo增強(qiáng)后結(jié)果是否相同，若不相同，進(jìn)行下一輪Turbo 增強(qiáng)，直至前一輪Turbo增強(qiáng)結(jié)果與當(dāng)前Turbo增強(qiáng)結(jié)果相同或達(dá)到Turbo增強(qiáng)的最大設(shè)置輪數(shù)T，多輪Turbo增強(qiáng)結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述MMO-OFDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，其特征 是所述最大Turbo增強(qiáng)的輪數(shù)T為2彡T彡NT+2X 10&(M)，這里Nt是發(fā)射天線數(shù)，M是符 號(hào)映射進(jìn)制數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種MIMO-OFDM無線通信接收機(jī)的帶排序Turbo增強(qiáng)方法，包括以下步驟(1)緩存均衡前頻域基帶信號(hào)R，取出緩存的基帶信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行線性均衡，對(duì)均衡后的基帶信號(hào)R進(jìn)行判決，并進(jìn)一步得到各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值；(2)計(jì)算各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序指標(biāo)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行排序；(3)根據(jù)步驟(2)得到的各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值的排序結(jié)果，按次序依次對(duì)各子信道的各層基帶信號(hào)分量的頻域估計(jì)值進(jìn)行Turbo增強(qiáng)。本發(fā)明在復(fù)雜性和計(jì)算量沒有很大增加的情況下，可以明顯提高M(jìn)IMO-OFDM無線通信接收機(jī)的性能。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102035787SQ20101055431
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者張青青, 杜巖, 石海龍 申請(qǐng)人:山東大學(xué)