專利名稱：一種多天線正交頻分復用系統(tǒng)中的基于子帶的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線數(shù)據(jù)傳輸技術領域，特別是指一種在多天線正交頻分復用(MIMO-OFDM) 系統(tǒng)中的檢測和預編碼方法。
背景技術：
下一代無線通信要求支持更高的數(shù)據(jù)率和頻譜效率。采用多天線技術(MIMO)以及高頻 譜利用率的調(diào)制方式，如正交頻分復用(OFDM)，是獲得高速傳輸速率的有效方法。在M頂0-OFDM 系統(tǒng)中，理論上接收端需要對每個子載波上的信號進行檢測。即使采用最簡單的最優(yōu)線性檢 湖ij，即麗SE檢湖!l，在子載波數(shù)很大時，計算檢測矩陣所需要的復雜度也非常大。除了檢測矩 陣計算的復雜度之外，另一個較大的系統(tǒng)開銷就是檢測矩陣在模塊之間的傳輸量。具體地說， 如果檢測器的計算和信號檢測這兩個功能要在兩個不同的模塊中實現(xiàn)，這兩個模塊之間需要 傳輸?shù)臋z測矩陣的數(shù)據(jù)量會很大。這會進一步降低系統(tǒng)的處理速度。
特別地，如果M頂0-OF畫系統(tǒng)的發(fā)送端使用預編碼，則理論上接收端需要將所有子載波 的預編碼矩陣反饋給發(fā)送端。 一方面，計算所有子載波上的預編碼矩陣會大大增加系統(tǒng)復雜 度；另一方面，所有子載波上的預編碼矩陣的總反饋量也是實際系統(tǒng)難以容忍的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服傳統(tǒng)技術的不足之處，提出一種基于子載波分組和檢測矩陣擬 合的檢測方法，從而有效地降低檢測矩陣的計算量及其在不同模塊之間的傳輸量。當系統(tǒng)采 用發(fā)送端預編碼時，本發(fā)明提出一種基于子載波分組和擬合的檢測和預編碼方法，不但可以 有效地降低檢測矩陣的計算量及其在不同模塊之間的傳輸量，還可以減少預編碼矩陣的計算 量和反饋量。
本發(fā)明的特征在于，在接收端依次執(zhí)行以下步驟
步驟(1)把接收到的全部有效子載波任意地分為若干個子帶，每個子帶中包含有多個連續(xù) 子載波；
步驟(2)對于每一個所述的子帶，檢測器計算模塊按以下步驟得到檢測矩陣的擬合參數(shù)， 并將所述的擬合參數(shù)傳輸?shù)揭粋€檢測模塊
步驟(2.1)計算當前所述子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的共"個導頻符號處的信道估計值序列11 ^1〗,...,11) [^，...，11 ^)],其中
w為所述發(fā)送天線的序號，附=1，2，...,似，
/為所述導頻符號的序號，；=1,2，...^，其中，n不大于當前所述子帶內(nèi)的子載波總數(shù)B， /t,為所述導頻符號所在子載波的序號，6=^^,...,^，
用y[&]除以x[A]的第m個元素，即可得到信道矩陣H[W的第w列上的信道估計值 h [A]，所述y[A,]為第&個子載波上的接收信號，x[A,]為對應于所述第A:,個子載波的發(fā)送信 號，x[/^的第附個元素為預先設定的導頻符號，其余元素為0，
步驟(2.2)對于所述信道估計值K[)t,]的第/個元素/^[yfc,]，用下述線性函數(shù)進行擬合，
條件是均方根誤差《2^(/UW —《A-《)2最小，從而得到當前所述子帶內(nèi)所有子載 波上的信道響應
其中，A為當前所述子帶內(nèi)的任一子載波的序號，參數(shù)"t和《的表達式如下
1=-—^—
^ 一Sl力'mW-《D' 。/m — ，
步驟(2.3)桉步驟(2.1)和步驟(2.2)所述的方法對其它子帶進行同樣操作， 步驟(2.4)按步驟(2.1)到步驟(2.3)所述的方法對其它發(fā)送天線進行同樣的操作， 步驟(2.5)計算當前所述子帶內(nèi)的第^^2,...人個子載波上的"個檢測矩陣
&^]，...,反^ ]，使得
其中，^&^(*)表示一個矩陣的對角線元素組成的向量，l為一個每個元素均為1的向量。 &[^ = R[A:,]A[W，其中，A[A:,]是一個對角矩陣，且R[O H&,](H^,f H[《]+ 21)—1 。 其中，Rp,]為第A個子載波上的檢測矩陣，Hp,]為等效信道矩陣，《為高斯白噪聲的功率，I為單位矩陣，
由此得到第^^2,...,、個子載波上的檢測矩陣&[^;1,...，反[&]，
步驟(2.6)根據(jù)所述的"個檢測矩陣&[yt,]，.,.,反[、]，通過多項式擬合得到當前所述子帶
內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣，
步驟(2.6.1)對于所述檢測矩陣反[^]的第/行第/n列的元素^[^]，用下述線性函數(shù)進 行擬合
其中，《和K為擬合參數(shù)，在均方誤差《Z^^[^-《J-K)2最小的條件下，有
v El^'〗-《D,
— ，
步驟(2.6.2)用步驟(2.6.1)所述方法得到當前所述子帶內(nèi)的檢測矩陣的所有元素的擬 合系數(shù)，
步驟(2.7)所述檢測器計算模塊把步驟(2.6.2)所述的擬合系數(shù)傳輸給檢測模塊； 步驟(3)所述檢測模塊根據(jù)所述步驟(2.7)傳送來的檢測矩陣擬合系數(shù)，按下式計算當 前所述子帶內(nèi)第A個子載波上的檢測矩陣的第/行第m列的元素
步驟(4)所述檢測模塊根據(jù)步驟(3)得到的檢測矩陣對接收信號進行檢測。 當發(fā)送端對所述各子帶進行預編碼時，接收端將用一個接收端預編碼計算模塊得到預編碼矩 陣的擬合參數(shù)，并把所述的預編碼矩陣的擬合參數(shù)傳輸給所述的檢測器計算模塊，同時，把
所述的預編碼矩陣的擬合參數(shù)傳輸給發(fā)送端預編碼模塊
當前所述子帶內(nèi)所述預編碼矩陣的第/行第w列元素的擬合參數(shù)為下述"L和^此時，第*個子載波上的預編碼矩陣T[A]的第/行第w列元素^ [M為
實驗證明，采用本方法可以在頻率選擇性衰落較小的信道下，降低檢測矩陣的計算量及 其在不同模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸量。在有預編碼的情況下，還可以降低預編碼矩陣的計算量和
反饋量。


圖1為本發(fā)明的子載波分組方式示意圖。
圖2為本發(fā)明的實施例1和2中的信道估計示意圖。
圖3為本發(fā)明的實施例1的示意圖。
圖4為本發(fā)明的實施例2的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出一種MIMO-OFDM系統(tǒng)中的檢測和預編碼方法，此方法包括 接收端將全部子載波分為若干個子帶，每個子帶由一些連續(xù)的子載波組成。對于每個子 帶，檢測器計算模塊根據(jù)估計出的信道矩陣，計算出某些子載波上的檢測矩陣，然后對這些 檢測矩陣進行擬合，并將擬合參數(shù)傳輸給下一個模塊，即檢測模塊。檢測模塊根據(jù)擬合參數(shù) 重構(gòu)出當前子帶內(nèi)的所有子載波上的檢測矩陣，用來對接收數(shù)據(jù)進行檢測。當發(fā)送端采用預 編碼時，接收端在各個子帶內(nèi)進行預編碼矩陣的計算。在每個子帶內(nèi)，預編碼計算模塊根據(jù) 估計出的信道矩陣，計算出某些子載波上的預編碼矩陣，然后對這些預編碼矩陣進行擬合， 并將擬合參數(shù)傳輸給檢測器計算模塊用于檢測矩陣的計算，同時，將這些擬合參數(shù)反饋給發(fā) 送端的預編碼模塊。預編碼模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu)出預編碼矩陣，然后對發(fā)送信號進行預編 碼。
本發(fā)明的特點為-
如圖1所示，將OFDM符號中的有效子載波進行分組。如果發(fā)送端采用預編碼，則接收端 首先將子載波分為若干個子帶，在每個子帶內(nèi)，根據(jù)估計出的信道矩陣，預編碼計算模塊計 算出某些子載波上的預編碼矩陣，然后對這些預編碼矩陣進行擬合，并將得到的擬合參數(shù)送 到檢測器計算模塊中，同時把擬合參數(shù)反饋給發(fā)送端的預編碼模塊。類似地，在每個子帶內(nèi)， 接收端的檢測器計算模塊需要根據(jù)信道估計或者信道估計和預編碼矩陣，計算出某些子載波上的檢測矩陣，然后對這些檢測矩陣進行擬合，并將得到的擬合參數(shù)送到檢測模塊中。 下面結(jié)合附圖和具體實施例詳細說明本發(fā)明的技術方案。
為了降低檢測矩陣的計算量及其在不同模塊之間的傳輸量，本發(fā)明方法將OFDM符號中的 有效子載波分為若干個子帶，在每個子帶內(nèi)，檢測器計算模塊根據(jù)估計出的信道矩陣，計算 出某些子載波上的檢測矩陣，然后對這些檢測矩陣進行擬合，并將擬合參數(shù)傳輸給下一個模 塊，即檢測模塊。檢測模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu)出當前子帶內(nèi)的所有子載波上的檢測矩陣，用 來對接收數(shù)據(jù)進行檢測。當發(fā)送端采用預編碼時，接收端在各個子帶內(nèi)進行預編碼矩陣的計 算。在每個子帶內(nèi)，預編碼計算模塊根據(jù)估計出的信道矩陣，計算出某些子載波上的預編碼 矩陣，然后對這些預編碼矩陣進行擬合，并將擬合參數(shù)傳輸給檢測器計算模塊用于檢測矩陣 的計算，同時，將這些擬合參數(shù)反饋給發(fā)送端的預編碼模塊。預編碼模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu) 出預編碼矩陣，然后對發(fā)送信號進行預編碼。
本發(fā)明提出的MIMO-OFDM系統(tǒng)的基于分組和擬合的檢測方法的實施例1如圖3所示， 包括以下步驟
1) 接收端將全部子載波分為若干個子帶，每個子帶由一些連續(xù)的子載波組成；
2) 信道估計；
3) 對于每個子帶，檢測器計算模塊得到檢測矩陣的擬合參數(shù)，并將其傳輸給下一個模塊， 即檢測模塊；
4) 檢測模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu)出當前子帶內(nèi)的所有子載波上的檢測矩陣，用來對接收數(shù) 據(jù)進行檢測。
在實施例1中，接收端將iV個有效子載波分為若干個子帶，每個子帶有S個子載波。 在實施例1中，接收端信道估計的具體實現(xiàn)步驟如下
在實施例1中，由于接收端是基于子帶處理的，所以，這里給出一種基于子帶和線性 擬合的信道估計方法。但是，此方法只作為舉例，實際可以采用各種合適的信道估計方法。
首先，我們需要初步估計出導頻處的信道響應。下面以估計出某一子帶內(nèi)的導頻處的信 道響應為例，具體說明實現(xiàn)方法。為了保證不同發(fā)送天線上的導頻彼此沒有干擾，每個導頻
符號上只屬于一根發(fā)送天線，而在其它天線上對應的元素均為0。具體的導頻放置方式可以 參考圖2。假設當前子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的導頻符號有n個，其所在的子載波編號為 ^，^，...,、，則在第A個子載波上，接收信號模型可以由下式表示
y[/t,卜叫〗.x[/t,] + n[夂]，/ = 1,2,...,"， x[yt,.]eC腐和n[MeC^分別為第A個子載波上的接
收信號，信道矩陣，發(fā)送信號和噪聲向量。丄和M分別為接收和發(fā)送天線數(shù)。
因為第^個子載波屬于第m根發(fā)送天線，所以根據(jù)導頻的設計準則， ]的第《個元素
為預先設定的導頻符號，其余元素為0。這樣，直接用y[A:,]除以x[A]的第m個元素，就得到
了 H[M的第m列上的信道估計值、[^]。
假設我們已經(jīng)得到了當前子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的導頻處的信道估計值，記為 、h],…，hjt]。下面需要根據(jù)已估計出的信道值，通過多項式擬合得到子帶內(nèi)所有子載波
上的信道值。例如，對于信道向量、^]的第/個元素lh]，我們希望通過一個多項式來擬
合求出子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應。為了簡單起見，我們假設用一次多項式，即一個線 性函數(shù)來進行擬合，具體表達式如下
其中，參數(shù)和《,的選取準則是使得如下均方誤差達到最小
通過計算，我們可以得到參數(shù)",l和《的表達式如下
《=- 2 、、2-
綜上所述，我們可以計算出某一子帶內(nèi)，第m根發(fā)送天線到第/根接收天線之間的信道響 應。對其它子帶和其它收發(fā)天線對之間的信道響應進行同樣的操作，我們就可以估計出所有 子載波上的信道矩陣。
對于某一個子帶，檢測器計算模塊中檢測矩陣擬合的具體實現(xiàn)步驟如下
首先，我們需要計算出當前子帶內(nèi)的第個子載波上的"個檢測矩陣
R[M,...,R[ig。假設在第l…人個子載波上，估計出的信道矩陣為H[4],…,H^J，貝帖
第&個子載波上的信號模型為其中，R[&]為第yt,個子載波上的檢測矩陣，H[yt,]為等效信道矩陣，s[^]為發(fā)送的符號，
為功率為 2的高斯白噪聲，S[&]為檢測后得到的符號。在實施例1中，我們采用最優(yōu)的線性 檢測器。根據(jù)最小均方誤差(MMSE)準則，檢測矩陣為
叫]=叫]( 叫]+ct 2i y'
由于MMSE估計是有偏的，所以需要將檢測矩陣R[M進行加權(quán)，使得S[W的均值與s[A,]
的均值相同。具體地，就是令豆[ORpt,]Apt,]，其中，A[)k,]是一個對角矩陣，使得下式 成立
血g(反[/t,廣H[A:,]卜l
其中，^"g(.)表示一個矩陣的對角線元素組成的向量，l為一個每個元素均為1的向量。 反[yt,]即為第A,個子載波上的檢測矩陣。
當?shù)玫降赹，…人個子載波上的檢測矩陣R[A],…,R[、]之后，下面需要根據(jù)這"個檢測 矩陣，通過多項式擬合得到組內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣。例如，對于檢測矩陣&[&,]的第/ 行第m列的元素^[A,]，我們希望通過一個多項式來擬合求出組內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣
的第/行第w列的元素。為了簡單起見，我們假設用一次多項式，即一個線性函數(shù)來進行擬 合，具體表達式如下
其中，"二和&即為擬合參數(shù)，其選取準則是使得如下均方誤差達到最小
五'；=ZL fe k ]-《'& - &)
通過計算，我們可以得到擬合參數(shù)《,和^的表達式如下
<formula>formula see original document page 11</formula>打
綜上所述，我們可以計算出某一個子帶內(nèi)的檢測矩陣的第/行第w列元素的擬合系數(shù)。用 同樣的方法，我們可以得到當前子帶內(nèi)的檢測矩陣的所有元素的擬合系數(shù)。檢測器計算模塊只需將這些擬合系數(shù)傳輸給檢測模塊。
在實施例1中，檢測模塊中根據(jù)擬合系數(shù)重構(gòu)檢測矩陣的具體實現(xiàn)步驟如下-假設在某一個子帶內(nèi)，檢測矩陣的第/行第m列的元素的擬合系數(shù)為^l和^，則本子帶
的第*個子載波上的檢測矩陣的第/行第m列的元素可以根據(jù)下式求得
5m W=《
為了進一步展示本發(fā)明實施例1的運算量和傳輸量的減少，我們將上述步驟中的各個參
數(shù)具體化為如下
發(fā)送天線個數(shù)M-4; 接收天線個數(shù)丄=4;
子流數(shù)^ = 4;
有效子載波數(shù)為^ = 168，分為A^-8個子帶，每個子帶內(nèi)共有B-21個子載波。
每個子帶內(nèi)，計算第化，H&,M-{1,6,11,16,21}個子載波上的"=5個檢測矩陣。
在傳統(tǒng)的MIM0-0FDM系統(tǒng)中，對于每一個OFDM符號，我們需要計算7V-168個檢測矩陣， 也就是進行iV"68次4x4的矩陣求逆運算。對于每一個OFDM符號，檢測器計算模塊和檢測 模塊之間需要傳輸iV^168個4x4的檢測矩陣，也就是傳輸2688個元素。而在實施例l中，
對于每一個OFDM符號，我們需要計算| =40個檢測矩陣，也就是進行40次4x4的矩陣求
逆運算。而擬合運算的復雜度與矩陣求逆相比可以忽略不計。對于每一個OFDM符號，檢測器
計算模塊和檢測模塊之間需要傳輸f .2 = 80個4><4的矩陣，也就是傳輸1280個元素。由
此可見，實施例1能夠?qū)z測矩陣的計算量減少到原先的23.8%，將檢測矩陣的傳輸量減少 到原先的47. 6%。
本發(fā)明提出的MIMO-OFDM系統(tǒng)的基于分組和擬合的檢測和預編碼方法的實施例2如圖 4所示，包括以下步驟
1) 接收端將全部子載波分為若干個子帶，每個子帶由一些連續(xù)的子載波組成；
2) 信道估計；
3) 對于每個子帶，預編碼計算模塊得到預編碼矩陣的擬合參數(shù)，并將其傳輸給下一個模塊， 即檢測器計算模塊，同時，將擬合參數(shù)反饋給發(fā)送端的預編碼模塊；
4) 對于每個子帶，檢測器計算模塊得到檢測矩陣的擬合參數(shù)，并將其傳輸給下一個模塊， 即檢測模塊；5) 檢測模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu)出當前子帶內(nèi)的所有子載波上的檢測矩陣，用來對接收數(shù) 據(jù)進行檢測。
6) 發(fā)送端的預編碼模塊根據(jù)擬合參數(shù)重構(gòu)出預編碼矩陣，然后對發(fā)送信號進行預編碼。 相比于實施例l，圖3所示的實施例2的最大變化在于，發(fā)送端采用預編碼，接收端通
過預編碼計算模塊得到預編碼矩陣的擬合系數(shù)，并將其傳給檢測器計算模塊，同時反饋給發(fā) 送端的預編碼模塊。
在實施例2中，接收端將W個有效子載波分為若干個子帶，每個子帶有S個子載波。 在實施例2中，接收端信道估計的具體實現(xiàn)步驟如下-
在實施例2中，由于接收端是基于子帶處理的，所以，這里給出一種基于子帶和線性 擬合的信道估計方法。但是，此方法只作為舉例，實際可以采用各種合適的信道估計方法。
首先，我們需要初步估計出導頻處的信道響應。下面以估計出某一子帶內(nèi)的導頻處的信 道響應為例，具體說明實現(xiàn)方法。為了保證不同發(fā)送天線上的導頻彼此沒有干擾，每個導頻 符號上只屬于一根發(fā)送天線，而在其它天線上對應的元素均為0。具體的導頻放置方式可以 參考圖2。假設當前子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的導頻符號有w個，其所在的子載波編號為
A,則在第A,個子載波上，接收信號模型可以由下式表示
y[夂卜H[A:,].x[/t,] + n[A:,]， / = 1,2,,..,"
其中，y[/t,]eCM， H[/t,]eCixM， x[yt,]eC顧和n[OC"分別為第yt,個子載波上的接 收信號，信道矩陣，發(fā)送信號和噪聲向量。Z和M分別為接收和發(fā)送天線數(shù)。
因為第&個子載波屬于第w根發(fā)送天線，所以根據(jù)導頻的設計準則，x[&]的第附個元素
為預先設定的導頻符號，其余元素為0。這樣，直接用y^,]除以x[A]的第m個元素，就得到
了 H[M的第附列上的信道估計值、[A,] o
假設我們已經(jīng)得到了當前子帶內(nèi)屬于第w根發(fā)送天線的導頻處的信道估計值，記為 、[A]，…，hJ)t。1。下面需要根據(jù)已估計出的信道值，通過多項式擬合得到子帶內(nèi)所有子載波
上的信道值。例如，對于信道向量、[yt,]的第/個元素&[^]，我們希望通過一個多項式來擬
合求出子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應。為了簡單起見，我們假設用一次多項式，即一個線 性函數(shù)來進行擬合，具體表達式如下
其中，參數(shù)和K,的選取準則是使得如下均方誤差達到最小《=u'w- 《)
通過計算，我們可以得到參數(shù)fl二和6,t的表達式如下
=-Vt-^-
"/m —
綜上所述，我們可以計算出某一子帶內(nèi)，第m根發(fā)送天線到第/根接收天線之間的信道響 應。對其它子帶和其它收發(fā)天線對之間的信道響應進行同樣的操作，我們就可以估計出所有 子載波上的信道矩陣。
對于某一個子帶，預編碼計算模塊中預編碼矩陣擬合的具體實現(xiàn)步驟如下
首先，我們需要計算出當前子帶內(nèi)的第^...人個子載波上的"個預編碼矩陣
T[&],…，T[/g。假設在第^...,^個子載波上，估計出的信道矩陣為H[^，…,H[、]，則在
第&個子載波上的信道矩陣的SVD分解為
則預編碼矩陣即為V[《]的前g列，其中，g為子流數(shù)。
當?shù)玫降?,...，、個子載波上的預編碼矩陣11[&],...,7[^)]之后，下面需要根據(jù)這"個預 編碼矩陣，通過多項式擬合得到組內(nèi)所有子載波上的預編碼矩陣。例如，對于預編碼矩陣T[A,]
的第/行第m列的元素^[A]，我們希望通過一個多項式來擬合求出組內(nèi)所有子載波上的預編
碼矩陣的第/行第w列的元素。為了簡單起見，我們假設用一次多項式，即一個線性函數(shù)來 進行擬合，具體表達式如下
其中，"二和&即為擬合參數(shù)，其選取準則是使得如下均方誤差達到最小-
通過計算，我們可以得到擬合參數(shù)"L和^的表達式如下綜上所述，我們可以計算出某一個子帶內(nèi)的預編碼矩陣的第/行第m列元素的擬合系數(shù)。 用同樣的方法，我們可以得到當前子帶內(nèi)的預編碼矩陣的所有元素的擬合系數(shù)。預編碼計算 模塊只需將這些擬合系數(shù)傳輸給檢測器計算模塊，同時，將擬合參數(shù)反饋給發(fā)送端的預編碼 模塊。
在實施例2中，對于某一個子帶，檢測器計算模塊中檢測矩陣擬合的具體實現(xiàn)步驟如
下
首先，我們需要計算出當前子帶內(nèi)的第、…人個子載波上的個檢測矩陣
r^],…，r[&]。假設在第^…，&個子載波上，估計出的信道矩陣為h[yt,]，…,h[、]，則在
第&個子載波上的信號模型為
S ] = R ]" (H [it, ] s [A;, ] + n [ A:,])
其中，r[W為第A:,個子載波上的檢測矩陣，h[^為等效信道矩陣，s[A,]為發(fā)送的符號，up,]
為功率為^的高斯白噪聲，S[A]為檢測后得到的符號。在實施例1中，我們采用最優(yōu)的線性 檢測器。根據(jù)最小均方誤差(MMSE)準則，檢測矩陣為
r [a, ]=h ](叫r叫]+ct 2i) 1
由于MMSE估計是有偏的，所以需要將檢測矩陣r[/t,.]進行加權(quán)，使得^,]的均值與sp,]
的均值相同。具體地，就是令&[OR[A]A[A]，其中，A[A]是一個對角矩陣，使得下式 成立
綺(叫f叫])=1
其中，A'flg(.)表示一個矩陣的對角線元素組成的向量，l為一個每個元素均為1的向量。 反[M即為第/c,個子載波上的檢測矩陣。
當?shù)玫降赹,...,^個子載波上的檢測矩陣議^1],...,尺[^]之后，下面需要根據(jù)這"個檢測矩陣，通過多項式擬合得到組內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣。例如，對于檢測矩陣&[A,]的第/ 行第m列的元素^[A,]，我們希望通過一個多項式來擬合求出組內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣
的第/行第m列的元素。為了簡單起見，我們假設用一次多項式，即一個線性函數(shù)來進行擬 合，具體表達式如下
其中，",和《即為擬合參數(shù)，其選取準則是使得如下均方誤差達到最小-《=IL fe [ & ] - d & )2
通過計算，我們可以得到擬合參數(shù)《和《的表達式如下
v 《D'
。/m —
綜上所述，我們可以計算出某一個子帶內(nèi)的檢測矩陣的第/行第m列元素的擬合系數(shù)。用 同樣的方法，我們可以得到當前子帶內(nèi)的檢測矩陣的所有元素的擬合系數(shù)。檢測器計算模塊 只需將這些擬合系數(shù)傳輸給檢測模塊。
在實施例2中，檢測模塊中根據(jù)擬合系數(shù)重構(gòu)檢測矩陣的具體實現(xiàn)步驟如下-
假設在某一個子帶內(nèi)，檢測矩陣的第/行第m列的元素的擬合系數(shù)為c4和&，則本子帶
的第A個子載波上的檢測矩陣的第/行第W列的元素可以根據(jù)下式求得
在實施例2中，預編碼模塊中根據(jù)擬合系數(shù)重構(gòu)預編碼矩陣的具體實現(xiàn)步驟如下
假設在某一 個子帶內(nèi)，預編碼矩陣的第附行的第/列的元素的擬合系數(shù)為^4和^，則本
子帶的第&個子載波上的檢測矩陣的第m行的第/列的元素可以根據(jù)下式求得
實驗證明，實施例2可以有效地降低檢測矩陣的計算量及其在不同模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸 量，以及預編碼矩陣的計算量和反饋量。以上所述僅為本發(fā)明的各個較佳實施例而已，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)所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多天線正交頻分復用系統(tǒng)中的基于子帶的檢測方法，其特征在于，在接收端依次執(zhí)行以下步驟步驟(1)把接收到的全部有效子載波任意地分為若干個子帶，每個子帶包含多個連續(xù)的子載波；步驟(2)對于每一個所述的子帶，檢測器計算模塊按以下步驟得到檢測矩陣的擬合參數(shù)，并將所述的擬合參數(shù)傳輸?shù)揭粋€檢測模塊步驟(2. 1)計算當前所述子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的共n個導頻符號處的信道估計值序列hm[k1]，...，hm[ki]，...，hm[kn]，其中m為所述發(fā)送天線的序號，m＝1，2，...，M，i為所述導頻符號的序號，i＝1，2，...，n，其中，n不大于當前所述子帶內(nèi)的子載波總數(shù)B，ki為所述導頻符號所在子載波的序號，ki＝k1，k2，...，kn，用y[ki]除以x[ki]的第m個元素，即可得到信道矩陣H[ki]的第m列上的信道估計值hm[ki]，所述y[ki]為第ki個子載波上的接收信號，x[ki]為對應于所述第ki個子載波的發(fā)送信號，x[ki]的第m個元素為預先設定的導頻符號，其余元素為0，步驟(2. 2)對于所述信道估計值hm[ki]的第l個元素hlm[ki]，用下述線性函數(shù)進行擬合，條件是均方根誤差最小，從而得到當前所述子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應其中，k為當前所述子帶內(nèi)的任一子載波的序號，參數(shù)和的表達式如下步驟(2. 3)按步驟(2.1)和步驟(2.2)所述的方法對其它子帶進行同樣操作，步驟(2. 4)按步驟(2.1)到步驟(2.3)所述的方法對其它發(fā)送天線進行同樣的操作，步驟(2. 5)計算當前所述子帶內(nèi)的第k1，k2，...，kn個子載波上的n個檢測矩陣<overscore>R</overscore>[k1]，...，<overscore>R</overscore>[kn]，使得diag(<overscore>R</overscore>[ki]HH[ki])＝1其中，diag(·)表示一個矩陣的對角線元素組成的向量，1為一個每個元素均為1的向量，<overscore>R</overscore>[ki]＝R[ki]Λ[ki]，其中，Λ[ki]是一個對角矩陣，且其中，R[ki]為第ki個子載波上的檢測矩陣，H[ki]為等效信道矩陣，為高斯白噪聲的功率，I為單位矩陣，由此得到第k1，k2，...，kn個子載波上的檢測矩陣<overscore>R</overscore>[k1]，...，<overscore>R</overscore>[kn]，步驟(2. 6)根據(jù)所述的n個檢測矩陣<overscore>R</overscore>[k1]，...，<overscore>R</overscore>[kn]，通過多項式擬合得到當前所述子帶內(nèi)所有子載波上的檢測矩陣，步驟(2. 6.1)對于所述檢測矩陣<overscore>R</overscore>[ki]的第l行第m列的元素<overscore>r</overscore>lm[ki]，用下述線性函數(shù)進行擬合其中，和為擬合參數(shù)，在均方誤差最小的條件下，有步驟(2. 6.2)用步驟(2.6.1)所述方法得到當前所述子帶內(nèi)的檢測矩陣的所有元素的擬合系數(shù)，步驟(2. 7)所述檢測器計算模塊把步驟(2.6.2)所述的擬合系數(shù)傳輸給檢測模塊；步驟(3)所述檢測模塊根據(jù)所述步驟(2.7)傳送來的檢測矩陣擬合系數(shù)，按下式計算當前所述子帶內(nèi)第k個子載波上的檢測矩陣的第l行第m列的元素步驟(4)所述檢測模塊根據(jù)步驟(3)得到的檢測矩陣對接收信號進行檢測。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多天線正交頻分復用系統(tǒng)中的基于子帶的檢測方法，其特征在 于，當發(fā)送端對所述各子帶進行預編碼時，接收端將用一個接收端預編碼計算模塊得到預編 碼矩陣的擬合參數(shù)，并把所述的預編碼矩陣的擬合參數(shù)傳輸給所述的檢測器計算模塊，同時，把所述的預編碼矩陣的擬合參數(shù)傳輸給發(fā)送端預編碼模塊-當前所述子帶內(nèi)所述預編碼矩陣的第/行第w列元素的擬合參數(shù)為下述"L和^第A:個子載波上的預編碼矩陣T[A:]的第/行第w列元素^ 為:
全文摘要
一種多天線正交頻分復用系統(tǒng)中基于子帶的檢測方法，屬于無線數(shù)據(jù)傳輸技術領域，其特征在于，接收端將全部子載波分為若干個由連續(xù)子載波組成的子帶。對每個子帶，檢測器計算模塊根據(jù)估計出的信道矩陣，計算出某些子載波的檢測矩陣，對這些檢測矩陣進行擬合，將擬合參數(shù)傳給檢測模塊。檢測模塊重構(gòu)出所有子載波上的檢測矩陣，對接收數(shù)據(jù)進行檢測。當發(fā)送端采用預編碼時，對每個子帶，接收端的預編碼計算模塊得到預編碼矩陣的擬合參數(shù)，將其同時傳給檢測器計算模塊和發(fā)送端的預編碼模塊。預編碼模塊重構(gòu)出預編碼矩陣，對發(fā)送信號預編碼。本方法降低了檢測矩陣的計算量及其在不同模塊間的數(shù)據(jù)傳輸量。有預編碼時，可降低預編碼矩陣的計算量和反饋量。
文檔編號H04L27/26GK101459645SQ200910076389
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者丁國鵬, 周世東, 張秀軍, 李云洲, 肖元章, 肖立民, 翔 陳 申請人:清華大學