專利名稱：基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使用多個(gè)發(fā)送天線/接受天線來(lái)傳輸高速數(shù)據(jù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，且涉及緩解寬帶系統(tǒng)中符號(hào)間干擾問(wèn)題的單載波頻域均衡(SC-FDE)技術(shù)，尤其涉及一種用于多天線無(wú)線通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)方法。所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)具有一個(gè)或以上的接收天線和一個(gè)或以上的發(fā)送天線。

背景技術(shù)：
信息論研究表明在存在豐富散射的無(wú)線信道條件下，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)可以獲得比單發(fā)單收系統(tǒng)更高的容量，在發(fā)射端，不同的發(fā)送天線發(fā)送不同的符號(hào)流，在接受端，通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法根據(jù)由發(fā)送符號(hào)流及噪聲疊加而成的接受符號(hào)恢復(fù)出發(fā)送符號(hào)。
相對(duì)于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，單載波頻域均衡(SC-FDE)技術(shù)有低的峰均比和對(duì)頻偏不敏感的特點(diǎn)。同時(shí)，在檢測(cè)復(fù)雜度相同的條件下，SC-FDE和OFDM能夠達(dá)到相同的性能?；谧钚【秸`差(MMSE)準(zhǔn)則的單載波頻域線性均衡(FD-LE)，僅通過(guò)在頻域的線性均衡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的檢測(cè)，性能相對(duì)較差。頻域均衡時(shí)域判決反饋(FD-DFE)檢測(cè)，通過(guò)對(duì)時(shí)域的判決反饋，能夠進(jìn)一步消除符號(hào)間干擾。性能較FD-LE優(yōu)。但在MMSE準(zhǔn)則下，F(xiàn)D-DFE的頻域抽頭系數(shù)依賴于時(shí)域抽頭系數(shù)，從而導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜度較高。相比之下，基于噪聲預(yù)測(cè)的頻域均衡(FDE-NP)技術(shù)通過(guò)時(shí)域的噪聲預(yù)測(cè)，達(dá)到與同階數(shù)的FD-DFE完全相同的性能，同時(shí)基于MMSE準(zhǔn)則，F(xiàn)DE-NP結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)了頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)的獨(dú)立計(jì)算，復(fù)雜度明顯降低。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題基于噪聲預(yù)測(cè)模型，本發(fā)明提出了一種基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法，該方法的基本思想是選擇最佳的時(shí)域反饋信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前待檢測(cè)符號(hào)的干擾噪聲，通過(guò)與傳統(tǒng)FDE-NP相類似的抽頭系數(shù)計(jì)算和均衡，在同復(fù)雜度情況下，能夠明顯的提高性能。
技術(shù)方案本發(fā)明的基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法在多天線單載波塊傳輸(MIMO-SCBT)接收機(jī)中，在接收端，根據(jù)確定的信道模型和時(shí)域反饋階數(shù)，基于最小均方誤差準(zhǔn)則，可以通過(guò)得到在各種可行的反饋方式下的平均最小均方誤差，選擇使得平均最小均方誤差最小的抽頭反饋位置來(lái)構(gòu)造是與反饋濾波器；然后基于對(duì)檢測(cè)符號(hào)的最小均方誤差準(zhǔn)則，可以得到頻域和時(shí)域的抽頭系數(shù)，用該抽頭系數(shù)構(gòu)成的濾波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的符號(hào)信息，由時(shí)域?yàn)V波器的結(jié)構(gòu)是否固定，基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法可分為非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)和自適應(yīng)反饋檢測(cè)方法，具體的檢測(cè)步驟如下 非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)方法 步驟1對(duì)具體的通信信道建立信道模型，并分析其個(gè)頻點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)特性f(Hk)，(k＝0，…，N-1)其中N為每個(gè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度， 步驟2基于FDE-NP模型，在MMSE準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)，可得到在各種可行反饋方式下的MMSE表達(dá)式。其MMSE值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk(k＝0，…，N-1)變化， 步驟3分別對(duì)各個(gè)MMSE求關(guān)于Hk，(k＝0，…，N-1)的期望E{MMSE}，選擇使得該E{MMSE}最小的抽頭反饋位置來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)域?yàn)V波器， 步驟4對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，根據(jù)設(shè)計(jì)的FDE-NP結(jié)構(gòu)，在MMSE準(zhǔn)則下優(yōu)化頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)， 步驟5對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，經(jīng)過(guò)頻域線性均衡后，進(jìn)行快速傅里葉逆變換(IFFT)返回到時(shí)域， 步驟6對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)時(shí)域噪聲預(yù)測(cè)進(jìn)一步消除干擾，并判決得到最終檢測(cè)信號(hào)， 檢測(cè)步驟1-3在設(shè)計(jì)時(shí)域?yàn)V波器時(shí)就完成，在檢測(cè)過(guò)程中僅執(zhí)行步驟4-6，因此，檢測(cè)復(fù)雜度較傳統(tǒng)FDE-NP完全相同， 檢測(cè)步驟2中，可根據(jù)對(duì)延遲，反饋結(jié)構(gòu)的限定，在有限的反饋方式中選取其中最優(yōu)的反饋方式。
自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)方法 步驟1基于FDE-NP模型，在MMSE準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)，可得到在各種可行反饋方式下的MMSE表達(dá)式。其MMSE值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk，(k＝0，…，N-1)變化， 步驟2對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，分別得到各種反饋方式下的MMSE值，選擇使該MMSE最小的反饋方式調(diào)整時(shí)域?yàn)V波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊， 步驟3根據(jù)設(shè)計(jì)的FDE-NP結(jié)構(gòu)，在MMSE準(zhǔn)則下優(yōu)化頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)， 步驟4對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT，經(jīng)過(guò)頻域線性均衡后，進(jìn)行IFFT返回到時(shí)域， 步驟5對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)時(shí)域噪聲預(yù)測(cè)進(jìn)一步消除干擾。并判決得到最終檢測(cè)信號(hào)。
檢測(cè)步驟2-5對(duì)于每個(gè)待檢測(cè)數(shù)據(jù)塊都要被執(zhí)行。考慮到執(zhí)行的復(fù)雜度，在步驟1中，可選擇某些使得E{MMSE}相對(duì)較小的反饋方式作為用來(lái)每次調(diào)整時(shí)域?yàn)V波器的備選反饋方式。
有益效果本發(fā)明提出的基于單載波頻域均衡選擇反饋檢測(cè)算法具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、與傳統(tǒng)FDE-NP相比，非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)算法選擇有效的反饋位置來(lái)進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)，降低了整個(gè)通信過(guò)程的平均MMSE。
2、與傳統(tǒng)FDE-NP相比，在相同的檢測(cè)復(fù)雜度的情況下，非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)算法能實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)性能增益。
3、與傳統(tǒng)FDE-NP相比，對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)算法都選擇最優(yōu)的反饋位置來(lái)檢測(cè)該數(shù)據(jù)塊，平均MMSE可達(dá)最小。
本發(fā)明提出的檢測(cè)方法，適用于 1、各種單載波頻域反饋均衡。如FD-DFE，F(xiàn)DE-NP，F(xiàn)DE-NP-SIC 2、MIMO-SCBT系統(tǒng)。



圖1是傳統(tǒng)FDE-NP系統(tǒng)框圖。
圖2是本發(fā)明提出的非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)系統(tǒng)框圖。
圖3是本發(fā)明提出的自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施例方式 基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法的基本思想是根據(jù)確定的信道模型和時(shí)域反饋階數(shù)，通過(guò)計(jì)算并比較在各種可行的反饋方式下的平均MMSE，選擇使得平均MMSE最小的抽頭反饋位置來(lái)構(gòu)造是與反饋濾波器。然后根據(jù)MMSE準(zhǔn)則來(lái)優(yōu)化頻域和時(shí)域的抽頭系數(shù)，用該抽頭系數(shù)構(gòu)成的濾波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的符號(hào)信息。由時(shí)域?yàn)V波器的結(jié)構(gòu)是否固定，基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法可分為非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)和自適應(yīng)反饋檢測(cè)方法。
這里假設(shè)系統(tǒng)有NT根發(fā)送天線、NR根接收天線。信源比特流經(jīng)過(guò)調(diào)制分發(fā)到nT根發(fā)送天線，以固定長(zhǎng)度N分塊發(fā)送，且對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)塊插入循環(huán)嵌綴(CP)，在接收端，去除CP后，接受信號(hào)可以表示為 n＝0，1，...，N-1 其中，接收符號(hào)向量yn，j為第j根接收天線在時(shí)刻n的接收信號(hào)。對(duì)于得發(fā)送符號(hào)向量xn，i為第i根發(fā)送天線在時(shí)刻n的發(fā)送信號(hào)。


hn，ij為第i根發(fā)送天線到第j根接收天線的信道在時(shí)刻n的脈沖響應(yīng)。vn對(duì)應(yīng)為NR根接收天線上的加性高斯白噪聲向量。且設(shè)噪聲功率為σv2，平均發(fā)送功率為σx2。對(duì)應(yīng)的頻域表達(dá)式為 Yk＝HkXk+Vk， k＝0，1，...，N-1 其中，Hk為分塊對(duì)角矩陣，每個(gè)分塊大小為NR×NT，且 設(shè)時(shí)域反饋階數(shù)為B，基于MMSE準(zhǔn)則，各種反饋方式下的MMSE可表示為 其中k1，…，kB表示在各種反饋方式下，反饋抽頭的相對(duì)于待檢測(cè)符號(hào)的位置。c1，…，cB表示相對(duì)于k1，…，kB的各反饋抽頭上的最優(yōu)系數(shù)，且
對(duì)于給定的信道模型，可得到在各種反饋方式下的平均MMSE 比較各種反饋方式下的平均MMSE，就可以選擇使其最小的反饋方式來(lái)設(shè)計(jì)FDE-NP模型中時(shí)域反饋濾波器。最后，基于MMSE準(zhǔn)則，用該設(shè)計(jì)的FDE-NP模型來(lái)檢測(cè)接收信號(hào)。
非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)流程如下 1.對(duì)具體的通信信道建立信道模型，并分析其個(gè)頻點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)特性f(Hk)，(k＝0，…，N-1)。
2.基于FDE-NP模型，在MMSE準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)B，可得到在各種可行反饋方式下的MMSE表達(dá)式 其MMSE值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk，(k＝0，…，N-1)變化。
3.分別對(duì)各個(gè)MMSE求關(guān)于Hk，(k＝0，…，N-1)的期望E{MMSE} 選擇使得該E{MMSE}最小的抽頭反饋位置

來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)域?yàn)V波器。
4.對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，根據(jù)設(shè)計(jì)的FDE-NP結(jié)構(gòu)，在MMSE準(zhǔn)則下優(yōu)化頻域抽頭系數(shù)Wk，(k＝0，…，N-1)和時(shí)域抽頭系數(shù)cl，(l＝0，…，B-1)得。

5.對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT，經(jīng)過(guò)頻域線性均衡后，進(jìn)行IFFT返回到時(shí)域。得到時(shí)域信號(hào)an，(n＝0，…，N-1) 6.對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)時(shí)域噪聲預(yù)測(cè)進(jìn)一步消除干擾。并判決得到最終檢測(cè)信號(hào)

(n＝0，…，N-1)。
其中 自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)算法流程如下 1.基于FDE-NP模型，在MMSE準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)B，可得到在各種可行反饋方式下的MMSE表達(dá)式 其MMSE值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk，(k＝0，…，N-1)變化。
2.對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊Hk，(k＝0，…，N-1)可以通過(guò)信道估計(jì)得到，分別得到各種反饋方式下的MMSE值，選擇使該MMSE最小的抽頭反饋位置

來(lái)調(diào)整時(shí)域?yàn)V波器。
3.根據(jù)設(shè)計(jì)的FDE-NP結(jié)構(gòu)，在MMSE準(zhǔn)則下優(yōu)化頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)。得頻域抽頭系數(shù)Wk，(k＝0，…，N-1)和時(shí)域抽頭系數(shù)cl，(l＝0，…，B-1)
4.對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT，經(jīng)過(guò)頻域線性均衡后，進(jìn)行IFFT返回到時(shí)域。得時(shí)域信號(hào)an，(n＝0，…，N-1) 5.對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)時(shí)域噪聲預(yù)測(cè)進(jìn)一步消除干擾。并判決得到最終檢測(cè)信號(hào)

(n＝0，…，N-1)。
其中
權(quán)利要求
1.一種基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方法在多天線傳輸系統(tǒng)或多天線發(fā)送多天線接收的單載波傳輸系統(tǒng)接收機(jī)中，在接收端，根據(jù)確定的信道模型和時(shí)域反饋階數(shù)，基于最小均方誤差準(zhǔn)則，可以通過(guò)得到在各種可行的反饋方式下的平均最小均方誤差，選擇使得平均最小均方誤差最小的抽頭反饋位置來(lái)構(gòu)造是與反饋濾波器；然后基于對(duì)檢測(cè)符號(hào)的最小均方誤差準(zhǔn)則，可以得到頻域和時(shí)域的抽頭系數(shù)，用該抽頭系數(shù)構(gòu)成的濾波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的符號(hào)信息，由時(shí)域?yàn)V波器的結(jié)構(gòu)是否固定，基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法可分為非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)和自適應(yīng)反饋檢測(cè)方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法，其特征在于非自適應(yīng)選擇反饋檢測(cè)的具體步驟如下
步驟1對(duì)具體的通信信道建立信道模型，并分析其個(gè)頻點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)特性f(Hk)，其中k＝0，1…，N-1；N表示每個(gè)數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度，
步驟2基于噪聲預(yù)測(cè)單載波頻域均衡模型，在最小均方誤差準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)，可得到在各種可行反饋方式下的最小均方誤差表達(dá)式，其最小均方誤差值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk變化，
步驟3分別對(duì)各個(gè)最小均方誤差求關(guān)于沖擊響應(yīng)值Hk的期望E{MMSE}，選擇使得該E{MMSE}最小的抽頭反饋位置來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)域?yàn)V波器，
步驟4對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，根據(jù)設(shè)計(jì)的噪聲預(yù)測(cè)單載波頻域均衡結(jié)構(gòu)，在符號(hào)檢測(cè)的最小均方誤差準(zhǔn)則下，得到頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)，
步驟5對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行快速傅里葉變換，經(jīng)過(guò)由上述得到的頻域抽頭系數(shù)進(jìn)行的頻域線性均衡后，進(jìn)行快速傅里葉反變換返回到時(shí)域，
步驟6對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)上述的得到的時(shí)域抽頭系數(shù)進(jìn)行時(shí)域反饋噪聲預(yù)測(cè)，并將得到的符號(hào)送入判決器做出判決。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法，其特征在于自適應(yīng)反饋檢測(cè)方法的具體步驟如下
步驟1基于噪聲預(yù)測(cè)單載波頻域均衡模型，在最小均方誤差準(zhǔn)則下，對(duì)于給定的反饋階數(shù)，可得到在各種可行反饋方式下的最小均方誤差表達(dá)式，其最小均方誤差值隨各頻點(diǎn)的沖擊響應(yīng)值Hk變化，
步驟2對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊，分別得到各種反饋方式下的最小均方誤差值，選擇使該最小均方誤差最小的反饋方式調(diào)整時(shí)域?yàn)V波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊，
步驟3根據(jù)設(shè)計(jì)的噪聲預(yù)測(cè)單載波頻域均衡結(jié)構(gòu)，基于對(duì)檢測(cè)符號(hào)的最小均方誤差準(zhǔn)則，得到頻域和時(shí)域抽頭系數(shù)，
步驟4對(duì)該接收數(shù)據(jù)塊進(jìn)行快速傅里葉變換，經(jīng)過(guò)由上述得到的頻域抽頭系數(shù)進(jìn)行的頻域線性均衡后，進(jìn)行快速傅里葉反變換返回到時(shí)域，
步驟5對(duì)上述經(jīng)過(guò)頻域均衡的符號(hào)，通過(guò)上述的得到的時(shí)域抽頭系數(shù)進(jìn)行時(shí)域反饋噪聲預(yù)測(cè)，并將得到的符號(hào)送入判決器做出判決。
全文摘要
基于單載波頻域均衡的選擇反饋檢測(cè)方法涉及一種通過(guò)使用多個(gè)發(fā)送天線/接受天線來(lái)傳輸高速數(shù)據(jù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，且涉及緩解寬帶系統(tǒng)中符號(hào)間干擾問(wèn)題的單載波頻域均衡(SC-FDE)技術(shù)，在多天線傳輸系統(tǒng)或多天線發(fā)送多天線接收的單載波傳輸系統(tǒng)接收機(jī)中，在接收端，根據(jù)確定的信道模型和時(shí)域反饋階數(shù)，基于最小均方誤差準(zhǔn)則，可以通過(guò)得到在各種可行的反饋方式下的平均最小均方誤差，選擇使得平均最小均方誤差最小的抽頭反饋位置來(lái)構(gòu)造是與反饋濾波器；然后基于對(duì)檢測(cè)符號(hào)的最小均方誤差準(zhǔn)則，可以得到頻域和時(shí)域的抽頭系數(shù)，用該抽頭系數(shù)構(gòu)成的濾波器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的符號(hào)信息，由時(shí)域?yàn)V波器的結(jié)構(gòu)是否固定，該方法可分為非和自適應(yīng)反饋檢測(cè)方法。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101184069SQ200710191738
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者高西奇, 唯 趙, 王聞今 申請(qǐng)人:東南大學(xué)