專利名稱：：利用信道相關(guān)性的mimo檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及MIMO(多輸入多輸出)通信系統(tǒng)，具體地，涉及一種MIMO系統(tǒng)中接收機(jī)端的檢測(cè)方法，用于已有和將來(lái)出現(xiàn)的信息傳輸系統(tǒng)中的MIMO檢測(cè)。
背景技術(shù)：
：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，當(dāng)在MIMO系統(tǒng)的接收端檢測(cè)到發(fā)射自發(fā)射端的信號(hào)時(shí)，首先對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)估計(jì)后的信道，利用MMSE-OSIC(最小均方誤差-串行干擾抵消)或者M(jìn)MSE-OSIC2(最小均方誤差-串行干擾抵消-多候選)方法對(duì)接收到的數(shù)據(jù)的檢測(cè)是獨(dú)立進(jìn)行的，即，認(rèn)為信道間的是獨(dú)立不相關(guān)的。以2x4MIMO檢測(cè)為例，需要檢測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)x1與x2。利用現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)方法，首先需要檢測(cè)出x1，然后根據(jù)x1的結(jié)果估計(jì)出x2，從而完成對(duì)x1與x2的檢測(cè)。MMSE-OSIC與MMSE-OSIC2的區(qū)別在于MMSE-OSIC在檢測(cè)x1時(shí)只判決一種可能性，而MMSE-OSIC2在檢測(cè)x1時(shí)判決多個(gè)候選(candidate),判決的性能隨著candidate數(shù)目的增加而增加，但復(fù)雜度隨之增加。當(dāng)candidate數(shù)目等于1時(shí)，兩個(gè)算法完全相同。本文中提到的相干時(shí)間是指一特定時(shí)間范圍，在該范圍內(nèi)，兩個(gè)到達(dá)信號(hào)有很強(qiáng)的幅度相關(guān)性；相干帶寬是指一特定頻率范圍，在該范圍內(nèi)，兩個(gè)頻率分量有很強(qiáng)的幅度相關(guān)性?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題在于1.由于現(xiàn)有的方法對(duì)接收到的數(shù)據(jù)的檢測(cè)是獨(dú)立進(jìn)行的，沒(méi)有利用到信道的相關(guān)性。在存在突發(fā)噪聲存在的環(huán)境下，信道就會(huì)pi機(jī)出現(xiàn)比較大的突發(fā)的估計(jì)偏差。此時(shí)，如果根據(jù)該存在較大偏差的信道來(lái)檢測(cè)信號(hào)，就會(huì)出現(xiàn)比較大的偏差或者增加信號(hào)判決的BER。2.為了達(dá)到特定的BER，MMSE-OSIC^增加了譯碼算法需要的硬件資源，硬件資源增加是與candidate的數(shù)目成正比的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種OFDM符號(hào)檢測(cè)的方法，包括步驟接收通過(guò)多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的OFDM調(diào)制符號(hào)；接收相干時(shí)間信息和/或相干帶寬信息；對(duì)來(lái)自所述多個(gè)發(fā)射天線的信道進(jìn)行信道估計(jì)后，利用所述相干時(shí)間和/或相干帶寬對(duì)每個(gè)信道估計(jì)進(jìn)行平滑處理，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值；利用對(duì)所述多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值，對(duì)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種OFDM通信系統(tǒng)，包括發(fā)送端，所述發(fā)送端包括多個(gè)天線，用于向接收端發(fā)送OFDM調(diào)制符號(hào)以及相干時(shí)間信息和/或相干帶寬信息；和接收端，所述接收端包括多個(gè)接收天線，用于接收來(lái)自發(fā)送端的OFDM調(diào)制符號(hào)以及相關(guān)子載波數(shù)目和相關(guān)OFDM符號(hào)數(shù)目；平滑濾波器，對(duì)來(lái)自所述多個(gè)發(fā)射天線的信道進(jìn)行信道估計(jì)后，利用所述相干時(shí)間和/或相干帶寬對(duì)每個(gè)信道估計(jì)進(jìn)行平滑處理，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值；和信號(hào)檢測(cè)模塊，利用對(duì)所述多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值，對(duì)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。本發(fā)明的方法能夠同時(shí)考慮到信道的時(shí)間相關(guān)性與頻率相關(guān)性，從而實(shí)現(xiàn)如下目的1.在類似復(fù)雜度的情況下，性能優(yōu)于MMSE-OSIC算法；2.在減少硬件資源占用的情況下，性能迫近于MMSE-OSIC^算法?！獔D1是示出了MIM0操作環(huán)境的示意圖2示出了MIMO發(fā)送流程的示例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO接收端示意圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO檢測(cè)部分的方框圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO信號(hào)檢測(cè)方法的流程圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的平滑平均濾波器的示意圖7示意性地示出了理想Rayleigh信道；圖8示意性地示出了存在干擾的Rayleigh信道；圖9示出了平均誤差錯(cuò)概率仿真結(jié)果；以及圖IO示出了平均誤差錯(cuò)概率仿真結(jié)果。具體實(shí)施例方式為了清楚地說(shuō)明新的發(fā)明，首先對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的MMSE-OSlC方法進(jìn)行介紹，然后據(jù)此來(lái)描述本發(fā)明的檢測(cè)方法。假設(shè)A^xA^的MIMO系統(tǒng)可以表達(dá)為y=Hx+z其中y=hJViw/，是(A^X1)維的接收信號(hào)向:線數(shù)目，A^為接收天線數(shù)目。(1);A^為發(fā)送天H=、(2)是MIMO信道響應(yīng)；x^x,;v"Xw.,.]7'是(iVrX1)維的接收信號(hào)向量z-^^…、r是噪聲向量，屬于循環(huán)對(duì)稱白噪聲，服從的分布為在本實(shí)施例中，發(fā)送信號(hào)^/=1,2,...,~是IC卜QAM是調(diào)制符號(hào)其中C為星座圖中點(diǎn)的集合，而M為星座圖上星座點(diǎn)的個(gè)數(shù)。假設(shè)H的列向量為h^=l,2,..,iV7.。部分信道的MMSE加權(quán)矩陣為G("二(H,H,+(721)-'H,",H,=[h2h3h4](3)G(2)-(H/H^+c^I)-'H/,H2=[h3h4](4)G(3)=(H/H3+(j2I)-'H/，H3=[h4](5)假設(shè)^G(')L為矩陣G(')的第一行。下面，以4x4MIMO為例，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的MMSE-OSIC^算法進(jìn)行描述步驟1:對(duì)1,2,..,~(在4x4MIMO中，Nt等于4)個(gè)信道進(jìn)行排序(因?yàn)樾诺罏閺?fù)信道，且為向量格式，取其范數(shù)，并比較大小以進(jìn)行排序)，得到序列，h2,......h4。其中利用^來(lái)表示排序后4個(gè)信道中的最大值，利用h^來(lái)表示排序后4個(gè)信道中的最小值。步驟2:從x1的可能集合中選擇M個(gè)候選符號(hào)。該步驟可以表示為表1中所描述的過(guò)程。表1中的^就是從步驟1中得到的h"步驟3:從x1,x2的可能集合中選擇M個(gè)候選符號(hào)。該步驟可以表示為表2中所描述的過(guò)程。步驟4:從x1，x2，x3的可能集合中選擇M個(gè)候選符號(hào)。該步驟可以表示為表3中所描述的過(guò)程。步驟5:從x1，x2，x3,x4的可能集合中選擇M個(gè)候選符號(hào)。該步驟可以表示為表4中所描述的過(guò)程。以下表中的slicer過(guò)程是指從調(diào)制的星座圖所代表的符號(hào)中判決輸出最接近的星座點(diǎn)，例如如果調(diào)制方式是16QAM,則需要從16QAM所包括的16個(gè)電平符號(hào)中判決輸出最接近的星座點(diǎn)。如果調(diào)制方式是64QAM,則需要從64QAM所包括的64個(gè)電平符號(hào)中判決輸出最接近的星座點(diǎn)。以下表中sorted過(guò)程是將ICI個(gè)距離按照從小到大的順序進(jìn)行整理；如果調(diào)制方式是16QAM，|〇|是16;如果調(diào)制方式是64QAM，ICI是64。表1MMSE-OSIC2步驟2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4MMSE-OSIC2步驟5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>下面將參考圖3-6來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的接收端信號(hào)檢測(cè)方法。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO接收端示意圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO信號(hào)檢測(cè)部分的方框圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的MIMO信號(hào)檢測(cè)方法的流程圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)平均濾波器的示意圖。本發(fā)明主要在于對(duì)上述步驟1的操作進(jìn)行改進(jìn)。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的接收端300可以包括MIMO接收部分301，用于接收來(lái)自發(fā)射端的通過(guò)多天線發(fā)送的OFDM符號(hào)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息；MMSE-OSIC信號(hào)檢測(cè)部分303，用于利用接收到的相關(guān)信息，從接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)中檢測(cè)出來(lái)自的發(fā)射端的信號(hào)；QAM解調(diào)部分，用于對(duì)檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從而得到來(lái)自對(duì)應(yīng)發(fā)射端的解調(diào)數(shù)據(jù)。主要在信號(hào)檢測(cè)部分303中實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的MIMO信號(hào)檢測(cè)方法。如圖4所示，信號(hào)檢測(cè)部分303可以包括滑動(dòng)平均濾波器3031;信道干擾自適應(yīng)消除器3033以及檢測(cè)部分3035。下面將結(jié)合圖5和圖6來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)檢測(cè)方法。首先，在步驟501，接收端300的接收部分301接收來(lái)自發(fā)射端的OFDM符號(hào)以及相關(guān)信息。這里，相關(guān)信息可以包括例如相干子載波數(shù)目m的相干時(shí)間信息與例如相干帶寬信息的相干OFDM符號(hào)數(shù)目。本文中提到的相干時(shí)間是指一特定時(shí)間范圍，在該范圍內(nèi)，兩個(gè)到達(dá)信號(hào)有很強(qiáng)的幅度相關(guān)性；相干帶寬是指一特定頻率范圍，在該范圍內(nèi)，兩個(gè)頻率分量有很強(qiáng)的幅度相關(guān)性。之后，信號(hào)檢測(cè)部分303利用接收到的所述相關(guān)子載波數(shù)目m和相關(guān)OFDM符號(hào)數(shù)目n對(duì)來(lái)自不同接收天線的信道強(qiáng)弱進(jìn)行判斷。信道強(qiáng)弱的判斷方法是先分別求出h"h2、h與、四個(gè)信道(它們是列向量)的范數(shù)，然后比較四個(gè)范數(shù)的大小，若某個(gè)列向量的范數(shù)大，則判斷其信道強(qiáng)，反之則判斷其信道弱。接收端利用信道判斷的結(jié)果對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理。具體地，在步驟502，在判斷接收到的信道強(qiáng)弱時(shí)，滑動(dòng)平均濾波器3031對(duì)利用接收到的相干子載波數(shù)目m與相干OFDM符號(hào)的數(shù)目n，對(duì)接收到的信道進(jìn)行滑動(dòng)平均?；瑒?dòng)平均濾波器本質(zhì)上是一種有限沖擊響應(yīng)濾波器，起平滑濾波作用。這里，(mVi)是抽頭系數(shù)個(gè)數(shù)，由信道相關(guān)性決定。經(jīng)過(guò)平滑后的信道，可以消除因大的瞬時(shí)干擾對(duì)接收機(jī)造成的影響，將大干擾信號(hào)自動(dòng)加以抑制?；瑒?dòng)平均濾波器的示意圖如圖6所示。在圖6中，(m)是滑動(dòng)濾波器的抽頭系數(shù)個(gè)數(shù)，也就是濾波器的長(zhǎng)度，D是移位寄存器，滑動(dòng)平均的輸入是信道，在時(shí)鐘的上升沿，移入一個(gè)信道范數(shù)，每個(gè)信道沖擊響應(yīng)值乘以系數(shù)1，前后(n^n)個(gè)信道相加，然后除以(rr^n)，作為滑動(dòng)平均濾波器的輸出。也就是把(mVi)個(gè)信道作平均運(yùn)算，滑動(dòng)平均后的輸出的信道中抑制了大的干擾成分。值得注意的是當(dāng)m=1時(shí)，滑動(dòng)平均的長(zhǎng)度為n，相當(dāng)于只在相關(guān)時(shí)間以內(nèi)做滑動(dòng)平均；當(dāng)n=1時(shí)，滑動(dòng)平均的長(zhǎng)度為m，相當(dāng)于只在相干帶寬內(nèi)做滑動(dòng)平均；當(dāng)m，n均大于1時(shí)，相當(dāng)于在相干時(shí)間與相干帶寬內(nèi)的rrfT>個(gè)信道做滑動(dòng)平均。對(duì)滑動(dòng)平均后的信道與未作滑動(dòng)平均的信道作自適應(yīng)選擇，h1avg表示滑動(dòng)平均后信道矩陣的第一列，h2avg表示滑動(dòng)平均后信道矩陣的第二列，h1，h2是未經(jīng)滑動(dòng)平均的信道矩陣的第1列和第2列。這里進(jìn)行自適應(yīng)選擇的目的在于判決信道中是否有大干擾，如果有大干擾，則進(jìn)行滑動(dòng)平均干擾消除，如果沒(méi)有干擾，則選擇沒(méi)有干擾的正常信道。這里，滑動(dòng)濾波器可以采取肘間上滑動(dòng)平均或者頻率上滑動(dòng)平均，或者兩者兼而有之。其中，滑動(dòng)平均濾波器3031采用自適應(yīng)可調(diào)整窗口的濾波方案，根據(jù)信道衰落快慢，自適應(yīng)調(diào)整滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)短。當(dāng)信道是快變信道時(shí)，滑動(dòng)窗口要調(diào)短。反之，當(dāng)信道是慢變信道時(shí)，滑動(dòng)窗口要變長(zhǎng)。在信道強(qiáng)弱判斷中，考慮了相干時(shí)間內(nèi)1~n個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的信道，而不是僅僅考慮當(dāng)前OFDM符號(hào)內(nèi)的信道。同時(shí)，考慮了相干帶寬內(nèi)1m個(gè)OFDM子載波內(nèi)的信道，而不是僅僅考慮當(dāng)前OFDM子載波上的信道。之后，對(duì)做過(guò)滑動(dòng)平均處理后的信道值，進(jìn)行自適應(yīng)信道干擾消除。具體地，在步驟503，對(duì)h^g與~^進(jìn)行比較，如果h^g大于h2avg，則執(zhí)行步驟504，對(duì)h,和、進(jìn)行比較。如果大于h2，執(zhí)行步驟507，h^和h2保持不變，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟的運(yùn)算(即，表1-表4中所列的運(yùn)算)。相反，若^不大于h2，則執(zhí)行步驟506，以、^的值替代，hj呆持不變，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟的運(yùn)算。在若h1avg不大于h2avg的情況下，在步驟505判斷^大于h2的情況下，執(zhí)行步驟509，以h^g的值替代hv、保持不變，繼續(xù)后續(xù)步驟的運(yùn)算(即，表1-表4中所列的運(yùn)算)。相反，若、不大于、，執(zhí)行步驟508，^和、保持不變，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟的運(yùn)算。表5中給出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)參數(shù)示例。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>為了證明本發(fā)明所取得的性能增益，本發(fā)明提供了計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果，仿真信道為獨(dú)立同分布的Rayleigh衰落信道模型，多普勒頻移為30Hz，可以相應(yīng)換算成移動(dòng)速度，仿真結(jié)果如圖9和10所示。從圖9和圖10可以看出，相比于傳統(tǒng)MIMO的發(fā)送和接收方法，本發(fā)明提出的MIMO的發(fā)送和接收方法具有明顯的性能增益。在低信噪比條件下，大約有1dB的性能改善，這對(duì)提高M(jìn)IMO接收機(jī)的性能無(wú)疑是很有意義。權(quán)利要求1.一種OFDM符號(hào)檢測(cè)的方法，包括步驟接收通過(guò)多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的OFDM調(diào)制符號(hào)；接收相干時(shí)間信息和/或相干帶寬信息；對(duì)來(lái)自所述多個(gè)發(fā)射天線的信道進(jìn)行信道估計(jì)后，利用所述相干時(shí)間和/或相干帶寬對(duì)每個(gè)信道估計(jì)進(jìn)行平滑處理，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值；利用對(duì)所述多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值，對(duì)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相干時(shí)間信息包括相干時(shí)間內(nèi)OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)，所述相干帶寬信息包括表示相干帶寬內(nèi)OFDM子載波的個(gè)數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行平滑處理時(shí)，對(duì)多個(gè)信道的值進(jìn)行時(shí)間上滑動(dòng)平均和/或頻率上滑動(dòng)平均，得到多個(gè)信道估計(jì)平均值，其中信道的個(gè)數(shù)為相關(guān)子載波數(shù)目乘以相關(guān)OFDM符號(hào)數(shù)目。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)地調(diào)整滑動(dòng)濾波窗口的大小，其中，當(dāng)信道是快變信道時(shí)，滑動(dòng)窗口變短，當(dāng)信道是慢變信道時(shí)，滑動(dòng)窗口變長(zhǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對(duì)于經(jīng)過(guò)滑動(dòng)平均處理的信道估計(jì)平均值，進(jìn)行自適應(yīng)信道干擾消除。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，比較經(jīng)過(guò)滑動(dòng)平均得到的第一平均信道相關(guān)值h^g和第二平均信道相關(guān)值h^g的大小，以及比較當(dāng)前信道的第一信道相關(guān)值h,與第二信道相關(guān)值112的大小，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)進(jìn)行接收到的OFDM符號(hào)的處理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果h,^大于h2avg且h,大于h2,則將h,和h2用于對(duì)接收到的OFDM符號(hào)的處理。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果h,^大于h2avg且h,不大于h2，則h,和112,用于對(duì)接收到的OFDM符號(hào)的處理。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果h^g不大于h2avg，且h,大于h2，則將H^g和H2用于對(duì)接收到的OFDM符號(hào)的處理。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果h^g不大于h2avg，且l^不大于h2，則將h,和h2用于對(duì)接收到的OFDM符號(hào)的處理。11.一種OFDM通信系統(tǒng)，包括發(fā)送端，所述發(fā)送端包括多個(gè)天線，用于向接收端發(fā)送OFDM調(diào)制符號(hào)以及相干時(shí)間信息和/或相干帶寬信息；和接收端，所述接收端包括多個(gè)接收天線，用于接收來(lái)自發(fā)送端的OFDM調(diào)制符號(hào)以及相關(guān)子載波數(shù)目和相關(guān)OFDM符號(hào)數(shù)目；平滑濾波器，對(duì)來(lái)自所述多個(gè)發(fā)射天線的信道進(jìn)行信道估計(jì)后，利用所述相干時(shí)間和/或相干帶寬對(duì)每個(gè)信道估計(jì)進(jìn)行平滑處理，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值；和信號(hào)檢測(cè)模塊，利用對(duì)所述多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值，對(duì)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。全文摘要一種OFDM符號(hào)檢測(cè)的方法，包括步驟接收通過(guò)多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的OFDM調(diào)制符號(hào)；接收相干時(shí)間信息和/或相干帶寬信息；對(duì)來(lái)自所述多個(gè)發(fā)射天線的信道進(jìn)行信道估計(jì)后，利用所述相干時(shí)間和/或相干帶寬對(duì)每個(gè)信道估計(jì)進(jìn)行平滑處理，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)信道估計(jì)的平均值；利用對(duì)所述多個(gè)信道的信道估計(jì)平均值，對(duì)接收到的OFDM符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。本發(fā)明的方法能夠同時(shí)考慮到信道的時(shí)間相關(guān)性與頻率相關(guān)性。文檔編號(hào)H04L27/26GK101588335SQ20081009716公開(kāi)日2009年11月25日申請(qǐng)日期2008年5月19日優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日發(fā)明者周寒冰,黃周松申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社;北京三星通信技術(shù)研究有限公司