專利名稱：基于ofdm-idma的高階調(diào)制信號(hào)小區(qū)間干擾抑制的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于0FDM-IDMA的高階調(diào)制信號(hào)的小區(qū)間干擾抑制的方法與裝置。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)由于擁有較高的頻譜利用率以及對(duì)抗多徑效應(yīng)的能力是下一代無線通信的主要技術(shù)。為了獲得較高的頻譜利用率，基 于OFDM的小區(qū)系統(tǒng)的頻率復(fù)用系數(shù)通常為1，因此，針對(duì)用戶的下行傳輸，不可避免造成蜂窩系統(tǒng)中的鄰小區(qū)干擾(inter-cell interference, ICI),降低傳輸可靠性，特別是小區(qū)邊緣用戶受到的來自多個(gè)小區(qū)的干擾，如何提高邊緣小區(qū)的抗干擾能力是目前主要研究的課題。當(dāng)前的幾種干擾抑制方法包括干擾協(xié)作、干擾隨機(jī)化以及干擾刪除。干擾協(xié)作技術(shù)如部分頻率復(fù)用、小區(qū)間功率控制以及資源分配方案等在系統(tǒng)處于較輕和中等負(fù)載的情況下能夠獲得不錯(cuò)的性能，但是在滿負(fù)載的系統(tǒng)中，性能會(huì)有很強(qiáng)的衰落。干擾隨機(jī)化技術(shù)如擾碼以及跳頻能夠有效抑制單個(gè)用戶所受干擾，而在宏觀上并沒有降低整個(gè)系統(tǒng)中的噪聲和干擾。交織分多址技術(shù)能夠分開并且消除其他用戶的干擾，在較重負(fù)載的系統(tǒng)中有較好的使用前景。交織分多址(Interleave-divisionmultiple access, IDMA)技術(shù)通過給不同的用戶分配不同的交織器消除干擾，相比于其他的正交多址技術(shù)具有更高的性能。通過將IDMA技術(shù)應(yīng)用于OFDM中，能夠充分利用兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在多徑信道環(huán)境下提高傳輸吞吐率以及誤碼率性能。在當(dāng)前的IDMA的技術(shù)中，初始信息估計(jì)(Elementary SignalEstimator, ESE)方法能夠?qū)崿F(xiàn)BPSK以及實(shí)部和虛部都獨(dú)立映射的QPSK調(diào)制方法中。本發(fā)明主要針對(duì)0FDM-IDMA下行鏈路，提出一種基于高階0FDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制的接收機(jī)，應(yīng)用本發(fā)明中所述初始信息估計(jì)(Elementary Signal Estimator, ESE)方法，實(shí)現(xiàn)IDMA的高階調(diào)制。仿真結(jié)果表明，該接收機(jī)在不同信道條件下能夠提供較好的檢測(cè)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于0FDM-IDMA的高階調(diào)制信號(hào)的小區(qū)間干擾抑制的方法與裝置。I、基于0FDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制發(fā)射機(jī)
圖2所示為0FDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。第A小區(qū)給用戶發(fā)送
的比特為=，41 if ,經(jīng)過turbo編碼之后，編碼序列為q = [cjl]，.■ ., !K]f
，經(jīng)過擴(kuò)頻碼％=[%[〗],..之后得到％=[%[〗],...而[FJf，經(jīng)過交織器 ' 得到頻域信號(hào)X中每a比特組合映射成星座符號(hào)，得到調(diào)制序列A=[%[〗]>...為[凡/fij],映射關(guān)系為
(J) =⑴
其中=是第個(gè)基站傳輸?shù)牡趥€(gè)符號(hào)的第f比特，比如
mk(J) = map([OOl O]),則^(mk(])) = O，i =1,2,4 ；b3(mk0)) = I 。經(jīng)過IFFT得到時(shí)域符號(hào)Xjfc = [xjl],...,xj2/j],經(jīng)過信道h k之后得到接收的信號(hào)為r。2、基于0FDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制接收機(jī)
圖3所示為0FDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制接收機(jī)結(jié)構(gòu)。
接收信號(hào)Γ在接收機(jī)端去除循環(huán)前綴(CP)以及幀間隔(GI)作FFT之后實(shí)現(xiàn)得到
Γ·
r'U) =T-YdIt.ykU) +w (J)⑵
其中為兩個(gè)維度方差為復(fù)高斯白噪聲，未描述簡(jiǎn)化之后省略j ,Hk^\經(jīng)過FFT之后的等效信道。經(jīng)過ESE得到初始估計(jì)信號(hào)經(jīng)過解交織之后
得到Pjs(C1(X))I，解碼之后得到信號(hào)的估計(jì)i ,解碼后的外信息{^^(qOi))}經(jīng)過再
交織得到{eD￡C (Jf1 ( )) }返回至IJ ESE作為下一次迭代的外信息輸入。3、接收機(jī)中ESE算法 ESE的具體流程如下
(I) ESE的目的是計(jì)算對(duì)數(shù)似然值
.Γ 沖 W〕= 0J
e ESE )-執(zhí) De .⑷,(3)
I = I)
作為軟解調(diào)DEC的輸入。星座圖上的信號(hào)點(diǎn)概率可以表示為
，根據(jù)貝葉斯方程，得到條件概率為
p{r I Afi 二《卜 Σ 一) p{r\m^ 4Γ p{^} 二 w}二0，1
",MUq其中 Ci = {se^ :hq (s) = J ， 由此(3) 可以得到
Σ/卜 I αΜΓΡΗ0 =Mj)}
& (Τ(Φ\ — Jn 5七鄕__
▲卜 Σ/丨小
Σ F{r\m^ &χρ\ Σ zW)i
= Itl^l_l· 爲(wèi))=0 J
2 ρ{# /η,-4exp| Σ A,^；i)|
5€艱[^￠^(3) = 0 J
P {4)=o}
其中Z (O =In^^7-^f稱之為的先驗(yàn)值；
^ ；戶{4)=1 丨xp
(2)由公式(I)可得
r=hkmk+gk(5)
rvΛ·■*" Λ
其中Q=r'-fimk=^ h\mk,+w 為小區(qū)所受干擾和噪聲和，由中心定理得
k #Λ
到Q為高斯變量，因此公式(4)中近似符合高斯分布。將概率表示為向量形式，其中 r'= (r” r]m ) , m = (τη;,) ，8=(-5^: ) ’
令μ ^ , Ξ ^為矩陣qk = ζ-f y的均值和方差矩陣，則概率分布為
p{r'imk = s}=—T^—m- In S,
I“I(6)
εχρ{-γ(Γ-(Η^+^ ))* Ξα (γ·(η;,3 ))}
其中，
權(quán)利要求
1.一種基于OFDM-IDMA的的高階調(diào)制信號(hào)的小區(qū)間干擾抑制的方法，其特征在于采用基于IDMA的OFDM信號(hào)發(fā)送與接收系統(tǒng)模型；發(fā)射機(jī)中，原始比特流經(jīng)過turbo編碼器進(jìn)行turbo編碼，再通過擴(kuò)頻器進(jìn)行擴(kuò)頻，隨后通過交織器進(jìn)行信號(hào)的隨機(jī)交織，接著通過調(diào)制器將該信號(hào)再調(diào)制到高階星座信號(hào)，再進(jìn)行OFDM封裝處理，包括對(duì)信號(hào)做IFFT、添加CP、封裝成幀，通過信號(hào)之后形成接收信號(hào)；所述的0FDM-IDMA接收系統(tǒng)模型，針對(duì)下行數(shù)據(jù)傳輸，各基站使用獨(dú)立的交織器，用戶根據(jù)自己所處小區(qū)的交織器解調(diào)獲得當(dāng)前的基站信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，接受機(jī)接收信號(hào)，首先對(duì)OFDM信號(hào)幀作解調(diào)處理，包括去CP、對(duì)信號(hào)做FFT、信道均衡，隨后通過接收機(jī)中ESE估計(jì)器，得到的估計(jì)信號(hào)值通過DEC解碼器，輸出信號(hào)估計(jì)，并獲得下一次更新所需要的先驗(yàn)信息，更新接收信號(hào)ESE，對(duì)信號(hào)進(jìn)行軟解調(diào)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述ESE估計(jì)器中，根據(jù)接收符號(hào)的先驗(yàn)概率，推導(dǎo)每個(gè)碼片的先驗(yàn)信息估計(jì)值算式(4)，具體流程如下 (I)計(jì)算對(duì)數(shù)似然值 P Ir I xp) = O} eESM (4 ) = In .....^-|—-,—^^TT(3 ) P {f I xlkq) 二 1} 作為軟解調(diào)DEC的輸入；星座圖上的信號(hào)點(diǎn)概率表示為=,根據(jù)貝葉斯方程，得到條件概率為i4")=4=i %=jin p{x^}=ο，1 其中wi = I(s)=! !，由此(3)式得到V P{r \mk = s}] Γ Ρ)χ } =6;(J)}kO =.se4fi! rΛfI (4) r_ ^卜￠, ⑴=oJ 二 Jlip Σ P{r\mk=s}Gxp* X 4(0為⑴=o一 其中Z (xf ))=/>!^^7T^f稱之為f ,的先驗(yàn)值。
δ \ / P Jv V J=I I γ>ν) Xk I h
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的DEC解碼器中，根據(jù)接收信號(hào)中干擾信號(hào)的均值和方差的更新，返回編碼比特的先驗(yàn)值算式(11)，具體流程如下由公式(I)得 其中，
5.一種基于OFDM-IDMA的的高階調(diào)制信號(hào)的小區(qū)間干擾抑制的裝置，其特征在于包括上述的基于OFDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制發(fā)送機(jī)與基于OFDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制接收機(jī)兩部分；發(fā)射機(jī)中，原始比特流經(jīng)過turbo編碼器進(jìn)行turbo編碼，再通過擴(kuò)頻器進(jìn)行擴(kuò)頻，隨后通過交織器進(jìn)行信號(hào)的隨機(jī)交織，接著通過調(diào)制器將該信號(hào)再調(diào)制到高階星座信號(hào)，再進(jìn)行OFDM封裝處理，包括對(duì)信號(hào)做IFFT、添加CP、封裝成幀，通過信號(hào)之后形成接收信號(hào)；接受機(jī)中，接收信號(hào)首先對(duì)OFDM信號(hào)幀作解調(diào)處理，包括CP、對(duì)信號(hào)做FFT、信道均衡，隨后通過接收機(jī)中ESE估計(jì)器，得到的估計(jì)信號(hào)值通過DEC解碼器，輸出信號(hào)估計(jì)，并獲得下一次更新所需要的先驗(yàn)信息，更新接收信號(hào)ESE，對(duì)信號(hào)進(jìn)行迭代軟解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于OFDM-IDMA的高階調(diào)制信號(hào)的小區(qū)間干擾抑制的方法與裝置。本發(fā)明采用基于IDMA的OFDM信號(hào)發(fā)送與接收系統(tǒng)模型，發(fā)射機(jī)信號(hào)經(jīng)過交織器交織之后再進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，通過接收機(jī)中ESE估計(jì)器和DEC解碼器，更新接收信號(hào)的先驗(yàn)信息，降低干擾。本發(fā)明裝置包括基于OFDM-IDMA的鄰小區(qū)干擾抑制發(fā)送機(jī)與接收機(jī)兩部分。本發(fā)明能夠在較重負(fù)載的系統(tǒng)中提升小區(qū)邊緣用戶的抗干擾能力。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102904690SQ201210389289
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者劉俊, 周小林 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)