專利名稱：分布式多輸入多輸出系統(tǒng)及信道估計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信中的數(shù)據(jù)處理技術領域，尤其是涉及一種分布式多輸入多輸出系統(tǒng)及信道估計方法。
背景技術：
近年來，分布天線系統(tǒng)(Distributed Antenna System，簡稱DAS)作為未來公共無線網(wǎng)絡接入的一種新趨勢受到越來越多的關注。如圖1所示，分布式天線系統(tǒng)是將處于不同地理位置的天線組(天線組為多個天線100連接于基站120構成)經(jīng)過光纖或電纜與移動臺(中心信號處理器)130相連的通信系統(tǒng)。由于天線在不同地理位置上的分布，分布天線系統(tǒng)能夠提供宏分集，達到更高的系統(tǒng)容量，有效縮短信號的接入距離，降低對發(fā)射信號的功率要求，提高小區(qū)覆蓋率，因此，分布式天線系統(tǒng)最初用于解決室內(nèi)無線通信的覆蓋問題，然后逐步被運用到CDMA系統(tǒng)中。
眾所周知，多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，簡稱MIMO)通信技術是新一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一，其具有良好的頻譜效率，較高的系統(tǒng)容量和較好的通信質(zhì)量。MIMO通信方法采用空時編碼技術，該技術中使用的空時碼主要包括如下兩大類一類是基于發(fā)射分集的空時格碼(SpaceTime Trellis Codes，簡稱STTC)和空時分組碼(Space Time Block Codes，簡稱STBC)；另一類是基于非發(fā)射分集的分層空時碼(Layered Space TimeCodes，簡稱LSTC)。
空時格碼是一種綜合考慮信道編碼、調(diào)制、發(fā)射分集和接收分集的設計，能夠提供較大的編碼增益、頻譜利用率和分集增益的編碼方式?？諘r格碼的性能很好，但其解碼的復雜度相當高。具體而言，當發(fā)射天線數(shù)固定時，空時格碼的解碼復雜度(由解碼器的網(wǎng)格狀態(tài)數(shù)度量)隨傳輸速率成指數(shù)級增長。有鑒于此，Alamouti提出了一種簡單的兩天線發(fā)射分集方案，并給出了較為簡單的解碼算法。Tarkh等人從中受到啟發(fā)，應用正交理論，將該方案推廣到具有任意發(fā)射天線數(shù)的發(fā)射分集系統(tǒng)，由此提出了空時分組碼?？諘r分組碼與空時格碼相比，雖然性能有所降低，但解碼復雜度被大大降低。
分層空時碼是將信源數(shù)據(jù)分為幾個并行的子數(shù)據(jù)流，對它們獨立地進行編碼和調(diào)制的技術，故它不是基于發(fā)射分集的。貝爾實驗室的Foschini等人首先提出了一種對角分層空時碼(Diagonal Bell Labs Layered Space Time Code，簡稱D-BLAST)，發(fā)射信息按照對角線進行空時編碼，在獨立的瑞利衰落環(huán)境下，這種結構獲得了巨大的理論容量，它的容量隨發(fā)射天線的數(shù)目線性增長，可以達到90％的香農(nóng)信道容量，雖然D-BLAST具有較好的空時特性和層次結構，但是它的一個缺陷就是復雜度太高，實際應用困難。隨后提出了水平分層空時碼(Horizontal BLAST，簡稱H-BLAST)和垂直分層空時碼(VerticalBLAST，簡稱V-BLAST)。雖然H-BLAST的譯碼簡單，但其空時特性比較差；而V-BLAST的性能較好，譯碼復雜度也不大，因此得到廣泛應用?；赩-BLAST結構的系統(tǒng)已經(jīng)在實驗室進行了實驗驗證，在室內(nèi)慢衰落的環(huán)境下，該系統(tǒng)的頻譜效率高達40bit/s/Hz。
基于V-BLAST結構的MIMO通信方法存在眾多成熟的信號解碼算法，如最大似然算法、迫零算法、最小均方誤差算法等。下面以迫零(Zero-Forcing，簡稱ZF)算法為例，介紹基于V-BLAST結構的MIMO信號檢測算法。
如圖2所示，發(fā)射端的發(fā)射數(shù)據(jù)141通過V-BLAST編碼151，將發(fā)射數(shù)據(jù)編碼成并行的M路數(shù)據(jù)符號流從天線111上發(fā)射，經(jīng)過無線信道以后，在接收端被N個接收天線112同時接收，并將接收到的信號進行V-BLAST解碼152，比如采用迫零檢測，最后將發(fā)射數(shù)據(jù)恢復142。
將等效基帶發(fā)射信號M維矢量定義為a＝(a1a2… aM)T，ak表示第k個發(fā)射天線的數(shù)據(jù)，對應的接收信號矢量為r＝(r1r2… rN)T，可表示為r＝Ha+N (1)其中 hi，j表示從第j個發(fā)射天線到第i個接收天線的信道衰落因子，假設不同的hi，j之間相互獨立，N表示接收端的高斯噪聲矢量。
通過直接求逆的迫零檢測方法表示如下，發(fā)射信號矢量的估計值為＝a+HN (2)其中，(□)表示矩陣的偽逆(Moore-Penrose，簡稱MP)。該方法的原理是直接對信道矩陣進行求逆操作，然后用該逆矩陣左乘接收的信號矢量，再同時對各個分量進行譯碼，該方法的優(yōu)點是簡單，復雜度低，缺點是譯碼效果較差。
將分布式天線系統(tǒng)和MIMO系統(tǒng)的特點結合起來，形成了分布式MIMO系統(tǒng)。分布式MIMO系統(tǒng)融合了分布式天線系統(tǒng)和MIMO技術的優(yōu)點，能夠有效降低對發(fā)射信號的功率要求，提高小區(qū)覆蓋率，達到良好的頻譜效率，較高的系統(tǒng)容量和較好的通信質(zhì)量。
現(xiàn)有對分布式MIMO技術的研究主要有分布式MIMO的信道模型、分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量、分布式MIMO的頻譜利用率以及分布式MIMO相干檢測算法。在分布式MIMO系統(tǒng)的下行鏈路中，由于發(fā)射天線分布在不同地理位置，不同發(fā)射天線到接收天線信道傳播時延不相等，導致了從不同天線發(fā)射的信號不能同時到達接收天線，因此傳統(tǒng)的MIMO檢測技術不再適用。在2006年1月出版的《電子與信息學報》第28卷第1期的第135～138頁(以下簡稱文獻一)，提出了一種基于V-BLAST結構的分布式MIMO相干檢測算法，有效地解決了這一問題。
如圖3所示，基于V-BLAST結構的分布式MIMO相干檢測算法具體的技術方案如下假設每個發(fā)射天線113一次共發(fā)射S個數(shù)據(jù)符號，發(fā)射數(shù)據(jù)b通過分布式MIMO編碼模塊161和添加保護間隔模塊170后，M個天線上的發(fā)射信號如圖4所示。其中，發(fā)射天線k上的低通等效復基帶信號可表示為sk(t)=EsMΣi=1S-1bk(i)g(t-iTs),k=1,···,M...(3)]]>其中bk(i)為第k個發(fā)射天線第i個符號持續(xù)時間內(nèi)發(fā)射的符號，bk(i)=0,i∉{0,1,···,S-1};]]>Es為符號功率，不失一般性，這里設發(fā)射天線采用平均功率分配，則每個發(fā)射天線的發(fā)射功率為 Ts為數(shù)據(jù)符號周期；g(t)為發(fā)射天線的等效復基帶波形，不失一般性，這里設g(t)滿足g(t)＝0，t≠
]>其中上標*表示復共軛。
文獻一是采用單徑瑞利衰落信道，并假設信道狀態(tài)信息在接收端已知。故在接收端第j個接收天線上的信號可表示為rj(t)=Σk=1Mhj,k(i)sk(t-τk)+nj(t)...(4)]]>其中hj，k(i)，是第i個發(fā)射符號期間，發(fā)射天線k到接收天線j的復信道衰落因子。τk表示第k個發(fā)射天線的發(fā)射信號經(jīng)過無線信道后到達接收端的信道傳播時延，并且滿足0≤τk＜Ts。不失一般性，將發(fā)射天線排列使得0≤τ1＜τ2＜…＜τM＜Ts。nj(t)是第j個接收天線上的加性復高斯白噪聲，其均值為零，方差為σj2。
如圖5所示，第j個接收天線114上的信號rj(t)由第j個子接收端190接收首先通過匹配濾波器組對不同發(fā)射天線到達接收天線j的信號進行匹配濾波，該匹配濾波器組包括M個匹配濾波器。接收信號通過發(fā)射天線m的匹配濾波器后l時刻的輸出為yjm(l)=∫lTs+τm(l+1)Ts+τmrj(t)g*(t-lTs-τm)dt...(5)]]>將式(3)和式(4)帶入式(5)得yjm(l)=EsMΣi=0S-1Σk=1M∫lTs+τm(l+1)Ts+τmbk(i)hj,k(i)g(t-iTs-τk)g*(t-lT-τm)dt]]>+∫lTs+τm(l+1)Ts+τmnj(t)g*(t-lTs-τm)dt]]>(6)假設Rm,k(l-i)=∫lTs+τm(l+1)Ts+τmg(t-iTs-τk)g*(t-lTs-τm)dt...(7)]]>njm(l)=∫lTs+τm(l+1)Ts+τmnj(t)g*(t-lTs-τm)dt...(8)]]>則式(8)可化簡為yjm(l)=EsMΣi=0S-1Σk=1MRm,k(l-i)hj,k(i)bk(i)+njm(l)...(9)]]>引入M×M的信道相關矩陣R(l-i)，其元素為Rm，k(l-i)。R(l-i)滿足R(l-i)＝RH(i-l)，其中(□)H表示復共軛轉(zhuǎn)置。由g(t)滿足的條件和0≤τ1＜τ2＜…＜τM＜Ts可得R(l-i)＝0，|l-i|＞1 (10)設第j個接收天線在第l個符號對應時隙的對角信道矩陣為hj(l)＝diag{hj，1(l)，hj，2(l)，…，hj，M(l)}，第j個接收天線匹配濾波器組在l＝0，1，…，S-1時刻的輸出式(9)可表示為向量形式y(tǒng)j(l)=EsMΣi=0S-1R(l-i)hj(i)b(i)+nj(l)...(11)]]>yj(l)=(yj1(l),yj2(l),···,yjM(l))T,b(i)=(b1(i),b2(i),···,bM(i))T,nj(l)=(nj1(l),nj2,···,njM(l))T.]]>從式(11)可以看出，由于分布式MIMO的信道傳播時延的影響，發(fā)射天線第l個符號時隙內(nèi)發(fā)射的信號同時受到了部分其他時隙發(fā)射信號的干擾。這是分布式MIMO與傳統(tǒng)MIMO最根本的不同之處，這一特點決定了傳統(tǒng)MIMO的信號檢測理論在分布式MIMO中不再適用。
下面把式(11)表示成更簡潔的矩陣形式。定義時延相關矩陣 和信道矩陣Hj Hj＝diag{hj(0)，hj(1)，…，hj(S-1)} (13)其中， 為SM×SM的塊對稱Toeplitz矩陣，Hj是SM×SM對角矩陣。設Yj=(yjT(0),yjT(1),···,yjT(S-1))T,b=(bT(0),bT(1),···,bT(S-1))T,nj=(njT(0),njT(1),···,njT(S-1))T]]>則從符號時隙0到S-1在接收天線j上進行匹配濾波后提取到的信號Yj可表示為 基于上式，傳統(tǒng)MIMO的檢測算法如迫零檢測、排序干擾對消(OrderedSuccessive Interference Cancellation，簡稱OSIC)可用于分布式MIMO系統(tǒng)。下面以迫零檢測為例，從第j個接收天線檢測的M個發(fā)射天線發(fā)射的SM個符號的估計為 其中，(□)-1代表矩陣求逆。由于 是滿秩的。
以上描述的是分布式MIMO系統(tǒng)的接收端為單天線的情況。當接收端為多天線時，將總共N個接收天線上所檢測的發(fā)射信號進行合并(如最大比合并)，能夠更精確地恢復出發(fā)射符號?；谑?14)，以最大比合并為例Y=Σj=1NHjHYj...(16)]]>
對式(16)進行迫零檢測可得 上述分布式MIMO系統(tǒng)的相干檢測算法中采用理想信道估計，假設信道衰落因子在接收端已知，并未給出分布式MIMO系統(tǒng)的信道估計方法。
綜上，現(xiàn)有的分布式MIMO系統(tǒng)相干檢測算法都是假設信道衰落因子在接收端已知，但并未給出分布式MIMO系統(tǒng)信道估計的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題是公開了一種分布式多輸入多輸出系統(tǒng)及信道估計方法，以在單徑瑞利衰落信道條件下，利用導頻序列相輔助實現(xiàn)分布式多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的信道估計。
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括分布式多輸入多輸出編碼模塊，用于將輸入的發(fā)射數(shù)據(jù)編碼為多路并行的數(shù)據(jù)流且將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度的數(shù)據(jù)段輸出，關鍵是，所述發(fā)射端還包括多路并行的發(fā)射電路，分別與所述的分布式多輸入多輸出編碼模塊信號輸出端連接，所述發(fā)射電路用于將分布式多輸入多輸出編碼模塊輸出的一路數(shù)據(jù)流作插入導頻序列、添加保護間隔的處理以組成數(shù)據(jù)幀，并將該數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射；所述接收端具體包括多路并行的接收電路，用于接收所述發(fā)射端射頻發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從所述數(shù)據(jù)幀中獲取所述導頻序列以及所述數(shù)據(jù)段；導頻符號模塊，用于輸出對應所述發(fā)射電路路數(shù)且為預定長度的導頻序列；信道估計模塊，用于根據(jù)所述接收電路獲取的導頻序列以及所述導頻符號模塊輸出的導頻序列獲取信道估計矩陣。
所述發(fā)射電路具體包括導頻符號模塊，用于產(chǎn)生預定長度的導頻序列；插入導頻模塊，用于將所述導頻符號模塊產(chǎn)生的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔模塊，用于對經(jīng)過所述插入導頻模塊處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成模塊，用于將所述添加保護間隔模塊的輸出組成數(shù)據(jù)幀并輸出；發(fā)射天線，通過信號傳輸有線媒介與所述幀形成模塊相連，用于將所述數(shù)據(jù)幀經(jīng)過射頻處理后發(fā)射。
所述保護間隔的預定長度為該分布式多輸入多輸出系統(tǒng)信道中的最大信道傳播時延的長度。
所述接收端還包括分布式多輸入多輸出解碼模塊，用于根據(jù)所述信道估計矩陣從所述接收電路中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。
所述接收電路具體包括接收天線，用于接收所述發(fā)射端發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻模塊，通過信號傳輸有線媒介與所述接收天線相連，用于從所述數(shù)據(jù)幀中提取導頻序列以及數(shù)據(jù)段。
相應地，本發(fā)明還公開一種分布式多輸入多輸出系統(tǒng)的信道估計方法，關鍵是，包括發(fā)射數(shù)據(jù)編碼步驟通過分布式多輸入多輸出編碼將發(fā)射數(shù)據(jù)編碼為多路并行的數(shù)據(jù)流，并將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度的數(shù)據(jù)段輸出；數(shù)據(jù)發(fā)射步驟將發(fā)射數(shù)據(jù)形成的并行多路數(shù)據(jù)流分別作插入導頻序列、添加保護間隔的處理后形成數(shù)據(jù)幀并射頻發(fā)射輸出；數(shù)據(jù)接收步驟接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從中獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段；信道估計步驟根據(jù)所述數(shù)據(jù)接收步驟中獲取的導頻序列以及所述導頻符號模塊輸出的導頻序列獲取信道估計矩陣。
所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟包括插入導頻序列步驟將預定長度的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔步驟將經(jīng)過所述插入導頻序列步驟處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成步驟將經(jīng)過所述添加保護間隔步驟處理后的所述數(shù)據(jù)流組成數(shù)據(jù)幀并輸出；無線發(fā)射步驟通過分布式天線將所述數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射輸出。
所述數(shù)據(jù)接收步驟包括無線接收步驟通過分布式天線接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻步驟從所述數(shù)據(jù)幀中分別獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段。
所述信道估計步驟為采用多輸入多輸出信道估計法來獲取信道估計矩陣。
所述多輸入多輸出信道估計法為最小二乘信道估計法。
本方法還包括發(fā)射數(shù)據(jù)恢復步驟根據(jù)所述信道估計步驟中的信道估計矩陣從所述數(shù)據(jù)接收步驟中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1)本發(fā)明提供了一種分布式MIMO系統(tǒng)及信道估計方法，有效地解決了分布式MIMO系統(tǒng)中的信道估計問題；(2)本發(fā)明對導頻序列個數(shù)的要求較低，只要使用導頻序列超過一個即能夠較好地完成信道估計；(3)一個數(shù)據(jù)幀中包括的導頻序列的個數(shù)和數(shù)據(jù)段的個數(shù)可根據(jù)工程的實際需要進行調(diào)節(jié)，在導頻序列個數(shù)越少，數(shù)據(jù)段的個數(shù)越多的情況下，可提高該分布式MIMO系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率；(4)本發(fā)明與現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的信道估計方法有較好的兼容性現(xiàn)有MIMO信道估計方法中的最小二乘、最小均方誤差等均可擴展用于本發(fā)明中，現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)中的導頻序列也可用于本發(fā)明中。
圖1是分布式天線示意圖。
圖2是MIMO系統(tǒng)中采用V-BLAST編碼技術進行無線通信的示意圖。
圖3是現(xiàn)有分布式MIMO系統(tǒng)示意圖。
圖4是圖3所示系統(tǒng)中，對發(fā)射數(shù)據(jù)段添加保護間隔后的組成示意圖。
圖5是圖3所示系統(tǒng)中接收端的工作原理示意圖。
圖6是本發(fā)明的分布式MIMO系統(tǒng)示意圖。
圖7是本發(fā)明的一個數(shù)據(jù)幀的具體實施例的示意圖。
圖8是本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實施例方式
請參看圖6所示，為本發(fā)明所公開的一種分布式多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端兩部分，發(fā)射數(shù)據(jù)b在單徑瑞利衰落信道條件下，利用導頻序列的輔助方式從所述發(fā)射端以數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射輸出，而所述接收端接收所述數(shù)據(jù)幀并從中獲取所述導頻序列，并根據(jù)插入至所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的導頻序列以獲取該分布式MIMO系統(tǒng)的信道估計。
所述發(fā)射端包括分布式多輸入多輸出(MIMO)編碼模塊210，采用MIMO系統(tǒng)中的分層空時編碼技術(如V-BLAST)，該分布式MIMO編碼模塊210用于將輸入的發(fā)射數(shù)據(jù)b編碼為M(M為正整數(shù))路并行的數(shù)據(jù)流，且根據(jù)現(xiàn)有技術(文獻一)將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度S的數(shù)據(jù)段輸出；多路并行的發(fā)射電路220，分別與所述的分布式MIMO編碼模塊210信號輸出端連接，所述發(fā)射電路220用于將所述分布式MIMO編碼模塊210輸出的一路數(shù)據(jù)流作插入導頻序列、添加保護間隔的處理以組成數(shù)據(jù)幀，并將該數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射。
其中，所述發(fā)射電路220包括導頻符號模塊221，用于產(chǎn)生預定長度L的導頻序列；插入導頻模塊222，用于將所述導頻符號模塊221產(chǎn)生的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔模塊223，用于對經(jīng)過所述插入導頻模塊222處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成模塊224，用于將所述添加保護間隔模塊223的輸出組成數(shù)據(jù)幀并輸出；發(fā)射天線225，通過信號傳輸有線媒介與所述幀形成模塊224相連，用于將所述數(shù)據(jù)幀經(jīng)過射頻處理后發(fā)射。
所述保護間隔的預定長度為該分布式多輸入多輸出系統(tǒng)信道中的最大信道傳播時延τmax的長度。
請參看如圖7，給出一種數(shù)據(jù)幀的實施例的示意圖。在該示意圖中，假設J個數(shù)據(jù)段后插入一個導頻序列，其中J由信道的變化情況確定，保證J個數(shù)據(jù)段和一個導頻序列所經(jīng)歷的信道情況近似；因此，每一數(shù)據(jù)幀包括J個數(shù)據(jù)符號段和一個導頻序列。
所述接收端包括N(N為正整數(shù))路并行的接收電路230，用于接收所述發(fā)射端射頻發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從所述數(shù)據(jù)幀中獲取所述導頻序列Yj，p以及所述數(shù)據(jù)段；導頻符號模塊240，用于輸出對應所述發(fā)射電路220路數(shù)且為預定長度L的導頻序列cp，也即輸出的是M個發(fā)射天線225上的導頻序列組成的長度為L×M的序列；信道估計模塊250，用于根據(jù)所述接收電路230獲取的導頻序列Yj，p以及所述導頻符號模塊240輸出的導頻序列cp獲取信道估計矩陣；分布式MIMO解碼模塊260，用于根據(jù)所述信道估計矩陣從所述接收電路230中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。
其中，所述接收電路230包括接收天線231，用于接收所述發(fā)射端發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻模塊232，通過信號傳輸有線媒介與所述接收天線231相連，用于從所述數(shù)據(jù)幀中提取導頻序列Yj，p以及數(shù)據(jù)段。
所述信道估計模塊250根據(jù)所述導頻序列Yj，p以及所述導頻序列cp，可組成類似如式(14)所示的矩陣表示
并且，所述信道估計模塊250為采用現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)信道估計法來獲取信道估計矩陣，例如，采用最小二乘(Least Square，簡稱LS)信道估計法。以下以LS信道估計法為例，并結合現(xiàn)有技術，估計出的信道矩陣表示如下 將按上述信道估計方法估計出的信道矩陣H^j(j=1,2,···,N)]]>輸入至所述分布式多輸入多輸出(MIMO)解碼模塊260，則所述分布式MIMO解碼模塊260可從所述接收電路230中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)b的估計值。
對應的，本發(fā)明還公開了一種分布式多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的信道估計方法，應用于前述的分布式MIMO系統(tǒng)，用于對該分布式MIMO系統(tǒng)的信道估計。
請參看圖8所示。本方法包括發(fā)射數(shù)據(jù)編碼步驟s310通過分布式MIMO編碼(如V-BLAST)將發(fā)射數(shù)據(jù)b編碼為M路并行的數(shù)據(jù)流，并將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度S的數(shù)據(jù)段輸出；數(shù)據(jù)發(fā)射步驟將發(fā)射數(shù)據(jù)形成的并行多路數(shù)據(jù)流分別作插入導頻序列、添加保護間隔的處理后形成數(shù)據(jù)幀并射頻發(fā)射輸出；所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟具體包括插入導頻序列步驟s320將預定長度L的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔步驟s330將經(jīng)過所述插入導頻序列步驟s320處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成步驟s340將經(jīng)過所述添加保護間隔步驟s330處理后的所述數(shù)據(jù)流組成數(shù)據(jù)幀并輸出；無線發(fā)射步驟s350通過分布式天線將所述數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射輸出。
數(shù)據(jù)接收步驟接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從中獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段；所述數(shù)據(jù)接收步驟具體包括無線接收步驟s360通過分布式天線接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻步驟s370從所述數(shù)據(jù)幀中分別獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段。
信道估計步驟s380根據(jù)所述數(shù)據(jù)接收步驟中獲取的導頻序列Yj，p以及所述導頻符號模塊240輸出的導頻序列cp獲取信道估計矩陣H^j(j=1,2,···,N)]]>(見前述式(19)所示)。
其中，所述信道估計步驟s380為采用現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)信道估計法來獲取信道估計矩陣，比如為最小二乘信道估計法。
另外，在本發(fā)明中，還包括發(fā)射數(shù)據(jù)恢復步驟，根據(jù)所述信道估計步驟中的信道估計矩陣從所述數(shù)據(jù)接收步驟中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。即將按上述信道估計方法估計出的信道矩陣H^j(j=1,2,···,N)]]>輸入至所述分布式MIMO解碼模塊260，則所述分布式MIMO解碼模塊260可從所述接收電路230中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)b的估計值。
本發(fā)明中，用于連接所述發(fā)射天線225以及所述接收天線231的所述信號傳輸有線媒介為光纖、或電纜。并且，現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的信道估計方法，比如最小二乘、最小均方誤差等信道估計方法均可擴展用于本發(fā)明的分布式MIMO系統(tǒng)信道估計中；現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)中的導頻序列也可用于本發(fā)明分布式MIMO系統(tǒng)的信道估計中。
綜上，本發(fā)明提供的一種分布式MIMO系統(tǒng)及信道估計方法，有效地解決了分布式MIMO系統(tǒng)中的信道估計問題，與現(xiàn)有技術相比，該發(fā)明具有如下有益效果
(1)本發(fā)明對導頻序列個數(shù)的要求較低，只要使用導頻序列超過一個即能夠較好地完成信道估計；(2)一個數(shù)據(jù)幀中包括的導頻序列的個數(shù)和數(shù)據(jù)段的個數(shù)可根據(jù)工程的實際需要進行調(diào)節(jié)，在導頻序列個數(shù)越少，數(shù)據(jù)段的個數(shù)越多的情況下，可提高該分布式MIMO系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率；(3)本發(fā)明與現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的信道估計方法有較好的兼容性現(xiàn)有MIMO信道估計方法中的最小二乘、最小均方誤差等均可擴展用于本發(fā)明中，現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)中的導頻序列也可用于本發(fā)明中。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括分布式多輸入多輸出編碼模塊，用于將輸入的發(fā)射數(shù)據(jù)編碼為多路并行的數(shù)據(jù)流且將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度的數(shù)據(jù)段輸出，其特征在于，所述發(fā)射端還包括多路并行的發(fā)射電路，分別與所述的分布式多輸入多輸出編碼模塊信號輸出端連接，所述發(fā)射電路用于將分布式多輸入多輸出編碼模塊輸出的一路數(shù)據(jù)流作插入導頻序列、添加保護間隔的處理以組成數(shù)據(jù)幀，并將該數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射；所述接收端包括多路并行的接收電路，用于接收所述發(fā)射端射頻發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從所述數(shù)據(jù)幀中獲取所述導頻序列以及所述數(shù)據(jù)段；導頻符號模塊，用于輸出對應所述發(fā)射電路路數(shù)且為預定長度的導頻序列；信道估計模塊，用于根據(jù)所述接收電路獲取的導頻序列以及所述導頻符號模塊輸出的導頻序列獲取信道估計矩陣。
2.根據(jù)權利要求1所述的分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射電路具體包括導頻符號模塊，用于產(chǎn)生預定長度的導頻序列；插入導頻模塊，用于將所述導頻符號模塊產(chǎn)生的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔模塊，用于對經(jīng)過所述插入導頻模塊處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成模塊，用于將所述添加保護間隔模塊的輸出組成數(shù)據(jù)幀并輸出；發(fā)射天線，通過信號傳輸有線媒介與所述幀形成模塊相連，用于將所述數(shù)據(jù)幀經(jīng)過射頻處理后發(fā)射。
3.根據(jù)權利要求2所述的分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述保護間隔的預定長度為該分布式多輸入多輸出系統(tǒng)信道中的最大信道傳播時延的長度。
4.根據(jù)權利要求1所述的分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端還包括分布式多輸入多輸出解碼模塊，用于根據(jù)所述信道估計矩陣從所述接收電路中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。
5.根據(jù)權利要求4所述的分布式多輸入多輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述接收電路具體包括接收天線，用于接收所述發(fā)射端發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻模塊，通過信號傳輸有線媒介與所述接收天線相連，用于從所述數(shù)據(jù)幀中提取導頻序列以及數(shù)據(jù)段。
6.一種信道估計方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)發(fā)射步驟將發(fā)射數(shù)據(jù)形成的并行多路數(shù)據(jù)流分別作插入導頻序列、添加保護間隔的處理后形成數(shù)據(jù)幀并射頻發(fā)射輸出；數(shù)據(jù)接收步驟接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從中獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段；信道估計步驟根據(jù)所述數(shù)據(jù)接收步驟中獲取的導頻序列以及所述導頻符號模塊輸出的導頻序列獲取信道估計矩陣。
7.根據(jù)權利要求6所述的信道估計方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟還包括發(fā)射數(shù)據(jù)編碼步驟通過分布式多輸入多輸出編碼將發(fā)射數(shù)據(jù)編碼為多路并行的數(shù)據(jù)流，并將每路數(shù)據(jù)流設置為若干預定長度的數(shù)據(jù)段輸出。
8.根據(jù)權利要求7所述的信道估計方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟包括插入導頻序列步驟將預定長度的導頻序列插入至所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)段；添加保護間隔步驟將經(jīng)過所述插入導頻序列步驟處理后的所述數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段和導頻序列添加預定長度的保護間隔；幀形成步驟將經(jīng)過所述添加保護間隔步驟處理后的所述數(shù)據(jù)流組成數(shù)據(jù)幀并輸出；無線發(fā)射步驟通過分布式天線將所述數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射輸出。
9.根據(jù)權利要求6所述的信道估計方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收步驟包括無線接收步驟通過分布式天線接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射步驟發(fā)射的所述數(shù)據(jù)幀；提取導頻步驟從所述數(shù)據(jù)幀中分別獲取導頻序列以及數(shù)據(jù)段。
10.根據(jù)權利要求6所述的信道估計方法，其特征在于，所述信道估計步驟為采用多輸入多輸出信道估計法來獲取信道估計矩陣。
11.根據(jù)權利要求10所述的信道估計方法，其特征在于，所述多輸入多輸出信道估計法為最小二乘信道估計法。
12.根據(jù)權利要求6至11任一項所述的信道估計方法，其特征在于，還包括發(fā)射數(shù)據(jù)恢復步驟根據(jù)所述信道估計步驟中的信道估計矩陣從所述數(shù)據(jù)接收步驟中的數(shù)據(jù)段獲取所述發(fā)射數(shù)據(jù)的估計值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分布式多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)及信道估計方法，該分布式MIMO系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括分布式MIMO編碼模塊，以及多路并行的發(fā)射電路，用于將分布式MIMO編碼模塊輸出的一路數(shù)據(jù)流作插入導頻序列、添加保護間隔的處理以組成數(shù)據(jù)幀，并將該數(shù)據(jù)幀射頻發(fā)射；所述接收端包括多路并行的接收電路，用于接收所述發(fā)射端射頻發(fā)射的數(shù)據(jù)幀，并從所述數(shù)據(jù)幀中獲取所述導頻序列以及所述數(shù)據(jù)段；導頻符號模塊，用于輸出對應所述發(fā)射電路路數(shù)且為預定長度的導頻序列；信道估計模塊，用于根據(jù)所述接收電路獲取的導頻序列以及所述導頻符號模塊輸出的導頻序列獲取信道估計矩陣。本發(fā)明能有效的解決分布式MIMO系統(tǒng)中的信道估計問題。
文檔編號H04B7/06GK1968241SQ20061003573
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權日2006年5月31日
發(fā)明者孔婷, 唐友喜, 邵士海, 李 杰 申請人:電子科技大學, 華為技術有限公司