專(zhuān)利名稱(chēng)：一種擴(kuò)頻ofdma通信系統(tǒng)的mmse檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的MMSE檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
正交頻分多址(OFDMA)是以O(shè)FDM為基礎(chǔ)的多載波接入方式，其原理是對(duì)信道子載 波化，每個(gè)用戶(hù)選擇一部分子載波并利用OFDM進(jìn)行傳輸。只要留出足夠的時(shí)間間隔(循環(huán) 前綴)，由于子載波之間的正交性不受多徑時(shí)延，不同用戶(hù)的信號(hào)幾乎沒(méi)有相互干擾。擴(kuò)頻是一種特殊的符號(hào)變換，將一個(gè)符號(hào)變化成多個(gè)符號(hào)并在更寬的頻帶上傳送 以獲得更好的魯棒性。例如碼分多址(CDMA)就是基于擴(kuò)頻技術(shù)，將需傳送的具有一定信號(hào) 帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶 寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)結(jié)合了擴(kuò)頻和OFDM兩種技術(shù)，采用類(lèi)似CDMA的思想將L個(gè) 符號(hào)在頻域內(nèi)擴(kuò)展為Ns個(gè)符號(hào)(即碼擴(kuò)因子為Ns，有效負(fù)載為L(zhǎng)，且L彡Ns)，再通過(guò)OFDM 調(diào)制并發(fā)射。擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)需要采用聯(lián)合檢測(cè)方法，常用的聯(lián)合檢測(cè)方 法是匪SE (最小均方誤差)檢測(cè)。傳統(tǒng)匪SE檢測(cè)得到檢測(cè)符號(hào)§的方法如下 其中訪為碼擴(kuò)矩陣，Ah為信道估計(jì)組成的對(duì)角矩陣，σ 2為噪聲功率，Γ為接收符 號(hào)。由于傳統(tǒng)匪SE檢測(cè)方法需要做矩陣求逆運(yùn)算，因此當(dāng)Ns/2 ^ L^ Ns時(shí)，運(yùn)算量將相當(dāng) 大，導(dǎo)致檢測(cè)硬件功耗也相當(dāng)大。因此，需要提出一種可以大大降低運(yùn)算量的快速M(fèi)MSE檢 測(cè)方法。
發(fā)明內(nèi)容
擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)中，碼擴(kuò)因子為Ns，有效負(fù)載為L(zhǎng)，大小為NsXL的碼擴(kuò)矩陣w 取自一個(gè)大小為NsXNs的原始矩陣W的前L列，對(duì)于當(dāng)Ns/2彡L彡Ns時(shí)的匪SE檢測(cè)，本發(fā) 明提出了一種快速M(fèi)MSE檢測(cè)方法，包括以下步驟a、進(jìn)行OFDM解調(diào)接收，得到接收符號(hào)r ；b、進(jìn)行信道估計(jì)，由Ns個(gè)信道估計(jì)組成一個(gè)信道響應(yīng)的對(duì)角矩陣Ah，并估計(jì)出噪 聲功率σ 2 ；C、計(jì)算有效負(fù)載為L(zhǎng)時(shí)的MMSE檢測(cè)算子Bl，具體為c. 1 計(jì)算有效負(fù)載為Ns時(shí)的匪SE檢測(cè)算子 c. 2:根據(jù)匪SE檢測(cè)算子的遞推規(guī)則，由依次遞推得到有效負(fù)載為Ns-1， Ns-2，... L時(shí)的匪SE檢測(cè)算子Bi^1，, ... Bi，所述遞推規(guī)則如下已知Bl,，則首先分解BL,為
，其中為恥的前L' -1行組成的矩陣，…為恥的最后一行； 然后計(jì)算恥
其中^為原始矩陣W的第 d、計(jì)算檢測(cè)符號(hào)y為 優(yōu)選的，當(dāng)L = Ns/2時(shí)，可以進(jìn)一步將步驟c中B^的遞推計(jì)算簡(jiǎn)化為取原始矩陣W的左上角的LXL的矩陣記為P，記矩陣[AAAf +σ2Ι]的左上角的
的對(duì)角矩陣為
的右下角的一工χ一i的對(duì)角矩陣為D2,
則負(fù)載為Ns/2的匪SE檢測(cè)算子為 本發(fā)明的有益效果在于采用遞推的方法，避免了直接的矩陣求逆，大大降低了計(jì) 算量，降低了檢測(cè)硬件的功耗。此外，本發(fā)明還針對(duì)有效負(fù)載為碼擴(kuò)因子一半時(shí)提出了一種 復(fù)雜度更低的MMSE計(jì)算方法。
圖1是擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的發(fā)射過(guò)程示意圖；圖2是擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的接收過(guò)程示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的基本子信道示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的發(fā)射過(guò)程如圖1所示，信源經(jīng)過(guò)信道編碼后的二進(jìn)制信息 再通過(guò)QAM調(diào)制成符號(hào)；然后通過(guò)碼擴(kuò)矩陣誘將L個(gè)符號(hào)擴(kuò)展為Ns個(gè)符號(hào)(即有效負(fù)載為 L，碼擴(kuò)因子為Ns)；最后將擴(kuò)頻后的符號(hào)映射到Ns個(gè)子載波上進(jìn)行OFDM調(diào)制，并發(fā)射出去。擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的接收過(guò)程如圖2所示，首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行OFDM解調(diào)得到 接收符號(hào)；然后對(duì)接收符號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)(如MMSE檢測(cè))得到檢測(cè)符號(hào)；最后對(duì)檢測(cè)符號(hào) 進(jìn)行QAM解調(diào)、信道解碼等。本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)如圖3所示，每個(gè)基本子信道由一個(gè)8 X 8的 時(shí)頻二維網(wǎng)格組成，碼擴(kuò)后的符號(hào)將被映射到子信道的8個(gè)子載波上，即其碼擴(kuò)因子Ns為 8。其中，子信道的第5列放置的是用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻符號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例采用原始矩陣W的前L列組成的矩陣[Wl，W2, . . . wL]作為碼擴(kuò)矩陣 W ,通過(guò)左乘L個(gè)QAM調(diào)制符號(hào)組成的向量，將L個(gè)QAM調(diào)制符號(hào)擴(kuò)展為8個(gè)符號(hào)，L為有 效負(fù)載， 擴(kuò)頻后的符號(hào)映射到子信道的8個(gè)子載波上后，再經(jīng)過(guò)256點(diǎn)IFFT變換，加入12 點(diǎn)長(zhǎng)的循環(huán)前綴，最后上變頻發(fā)射出去。則本發(fā)明實(shí)施例的MMSE檢測(cè)方法的步驟如下a, OFDM解調(diào)接收得到接收符號(hào)r對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換、采樣，完成頻率、相位、時(shí)間同步之后取OFDM符號(hào)做 256點(diǎn)FFT變換到頻域，記子信道的頻域符號(hào)為r。b，信道估計(jì)將子信道的第5列頻域符號(hào)取出除以導(dǎo)頻符號(hào)，估計(jì)出頻域信道響應(yīng)
再由這8個(gè)信道響應(yīng)組成一個(gè)信道響應(yīng)的對(duì)角矩陣
,記為Ah。同時(shí)估計(jì)出噪
聲功率O2，本實(shí)施例中為接收機(jī)的熱噪聲功率。c,計(jì)算匪SE檢測(cè)算子，得出檢測(cè)符號(hào)y(1)當(dāng)擴(kuò)頻的有效負(fù)載L為8時(shí)匪SE檢測(cè)算子B8為=B8 = WH (AftAf + σ2Ι)_1，則L為8時(shí)的匪SE符號(hào)檢
測(cè)結(jié)果為y = B8Afr
(2)當(dāng)擴(kuò)頻的有效負(fù)載L為7時(shí)， 首先對(duì)B8進(jìn)行如下分解
其中Q8為B8的前7行組成的矩陣，Q8為B8的最后一行；
則 B7 計(jì)算為:B7=Q8-Q8W8q8
，其中W8為原始矩陣W的第8列，
則L為7時(shí)的匪SE符號(hào)檢測(cè)結(jié)果為y 二 B7Afr (3)當(dāng)擴(kuò)頻的有效負(fù)載L為6時(shí) 首先對(duì)B7進(jìn)行如下分解
,其中Q7為B7的前6行組成的矩陣，Q7為B7的最后一行
則B6計(jì)算為=B6 =Q7 -Q7W7Q7^r唭中W7為原始矩陣w的第7列，則L為6時(shí)的匪SE符號(hào)檢測(cè)結(jié)果為y = B6Afr。(4)當(dāng)擴(kuò)頻的有效負(fù)載L為5時(shí)
首先對(duì)B6進(jìn)行如下分解B6= ^，其中Q6為B6的前5行組成的矩陣，Q6為B6的最后一行；
Lq6J則B5計(jì)算為=B5 =Q6 -Q6W6Q6^r，其中We為原始矩陣w的第6列，則L為5時(shí)的匪SE符號(hào)檢測(cè)結(jié)果為y = B5Afr。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)有效負(fù)載為4時(shí)，其匪SE檢測(cè)算子B4的計(jì)算可以進(jìn) 一步簡(jiǎn)化。記碼擴(kuò)矩陣[W1，W2，W3，W4]的左上角的4X4的矩陣為P，記矩陣[八力八？ +σ2
的前四行前四列組成的4 X 4對(duì)角矩陣為D1，矩陣[A^iAf + σ2Ι]的后四行后四列組成的
4X4對(duì)角矩陣為D2，則B4為B4 = [P—1 (DJD2) ―1，P—1 (DjD2) ―1]則L為4時(shí)的匪SE符號(hào)檢測(cè)結(jié)果為y = B4Af r。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的MMSE檢測(cè)方法，所述擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的碼擴(kuò)因子為Ns，有效負(fù)載為L(zhǎng)，Ns/2≤L≤Ns，大小為Ns×L的碼擴(kuò)矩陣取自一個(gè)大小為Ns×Ns的原始矩陣W的前L列，所述方法的特征在于，包括以下步驟a、進(jìn)行OFDM解調(diào)接收，得到接收符號(hào)r；b、進(jìn)行信道估計(jì)，由Ns個(gè)信道估計(jì)組成一個(gè)信道響應(yīng)的對(duì)角矩陣Λh，并估計(jì)出噪聲功率σ2；c、計(jì)算有效負(fù)載為L(zhǎng)時(shí)的MMSE檢測(cè)算子BL，具體為c.1計(jì)算有效負(fù)載為Ns時(shí)的MMSE檢測(cè)算子 <mrow><msub> <mi>B</mi> <msub><mi>N</mi><mi>S</mi> </msub></msub><mo>=</mo><msup> <mi>W</mi> <mi>H</mi></msup><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>Λ</mi> <mi>h</mi></msub><msubsup> <mi>Λ</mi> <mi>h</mi> <mi>H</mi></msubsup><mo>+</mo><msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn></msup><mi>I</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>;</mo> </mrow>c.2根據(jù)MMSE檢測(cè)算子的遞推規(guī)則，由依次遞推得到有效負(fù)載為Ns 1，Ns 2，...L時(shí)的MMSE檢測(cè)算子所述遞推規(guī)則如下已知BL′，則首先分解BL′為其中QL′為BL′的前L′ 1行組成的矩陣，qL′為BL′的最后一行；然后計(jì)算BL′ 1為其中WL′為原始矩陣W的第L′列；d、計(jì)算檢測(cè)符號(hào)y為F2009100849633C0000011.tif,F2009100849633C0000012.tif,F2009100849633C0000014.tif,F2009100849633C0000015.tif,F2009100849633C0000016.tif,F2009100849633C0000017.tif,F2009100849633C0000018.tif
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，當(dāng)L = Ns/2時(shí)，步驟C的計(jì)算B^的方法進(jìn)-步簡(jiǎn)化為取原始矩陣w的左上角的LXL的矩陣記為P，記矩陣 的左上角的 的對(duì)角矩陣為D1，矩陣 的右下角 的的對(duì)角矩陣為D2,則負(fù)載為Ns/2的匪SE檢測(cè)算子為
全文摘要
本發(fā)明提出了一種擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的MMSE檢測(cè)方法，所述擴(kuò)頻OFDMA通信系統(tǒng)的碼擴(kuò)因子為Ns，有效負(fù)載為L(zhǎng)，Ns/2≤L≤Ns，大小為Ns×L的碼擴(kuò)矩陣取自一個(gè)大小為Ns×Ns的原始矩陣W的前L列，所述方法包括以下步驟a、OFDM解調(diào)接收得到接收符號(hào)r；b、進(jìn)行信道估計(jì)，由Ns個(gè)信道估計(jì)組成一個(gè)對(duì)角矩陣Λh，并估計(jì)出噪聲功率σ2；c、計(jì)算有效負(fù)載為L(zhǎng)時(shí)的MMSE檢測(cè)算子BL，具體為c.1計(jì)算有效負(fù)載為Ns時(shí)的MMSE檢測(cè)算子c.2根據(jù)遞推規(guī)則，由依次遞推得到所述遞推規(guī)則如下已知BL′，則首先分解BL′為QL′為BL′的前L′-1行組成的矩陣，qL′為BL′的最后一行；然后計(jì)算BL′-1為其中WL′為W的第L′列；d、計(jì)算檢測(cè)符號(hào)y為本發(fā)明采用遞推的方法，避免了直接的矩陣求逆，大大降低了計(jì)算量，降低了檢測(cè)硬件的功耗。
文檔編號(hào)H04L25/02GK101909031SQ20091008496
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者李劍, 蔣伯峰 申請(qǐng)人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司