專利名稱：一種用于多輸入多輸出(mimo)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般數(shù)據(jù)通信，尤其涉及一種用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法。
背景技術(shù)：
未來的移動通信系統(tǒng)要求提供的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)100Mbit/s，支持的業(yè)務(wù)也將從語音業(yè)務(wù)擴(kuò)展到多媒體業(yè)務(wù)(包括實時的流媒體業(yè)務(wù))。能夠在有限的頻譜資源上實現(xiàn)高速率和大容量的技術(shù)已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)能夠充分開發(fā)空間資源，利用基站和終端的天線陣實現(xiàn)多發(fā)射多接收，進(jìn)而能夠在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，成倍地提高信道容量。
目前，各國學(xué)者已經(jīng)對多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的檢測方法進(jìn)行了廣泛地研究。然而大多數(shù)研究針對的是各收發(fā)天線間的信道是平坦性衰落信道的單用戶系統(tǒng)，這對于未來的寬帶移動通信系統(tǒng)來說是不夠全面的。未來的寬帶移動通信系統(tǒng)通常要面臨一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)頻率選擇性衰落。所謂頻率選擇性衰落，指的是信道對發(fā)送信號在不同頻率上有不同的衰落，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間干擾、多址干擾和天線間的干擾。這些干擾對于要求高信噪比水平的系統(tǒng)(如MIMO系統(tǒng))的性能影響非常大，在這樣的系統(tǒng)中，接收機(jī)必須具有很好的抗干擾能力。
近年來有人提出在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中使用正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)來對抗頻率選擇性衰落，即MIMO-OFDM系統(tǒng)(如中國專利02827793.7“MIMO-OFDM系統(tǒng)的迭代檢測和解碼”)。多載波正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種并行傳輸技術(shù)，它有效地將系統(tǒng)帶寬分為N個頻率子信道，每個子信道的子載波被單獨(dú)調(diào)制。符號周期是同速率單載波系統(tǒng)的N倍，對符號間的串?dāng)_的敏感性較單載波系統(tǒng)大大降低，從而能夠更有效地對抗頻率選擇性衰落。OFDM的另一大優(yōu)點(diǎn)是使用復(fù)雜度非常低的頻域均衡器對信號進(jìn)行檢測。然而，相對于單載波系統(tǒng)，多載波正交頻分復(fù)用系統(tǒng)仍存在著峰均比高和對相位噪聲敏感等缺點(diǎn)，這就要求發(fā)射機(jī)的功率放大器具有更寬的線性范圍，同時要求接收機(jī)采用相位噪聲系數(shù)更小的調(diào)諧器和其他模擬器件，從而增加了整個系統(tǒng)的成本。
單載波系統(tǒng)是一種非常成熟的傳輸系統(tǒng)，當(dāng)今的大部分移動通信系統(tǒng)都屬于單載波系統(tǒng)。對抗頻率選擇性衰落最常用的方法就是使用單載波均衡技術(shù)，其通常分為單載波時域均衡技術(shù)和單載波頻域均衡技術(shù)兩類。單載波時域均衡技術(shù)也是一種成熟的技術(shù)，具備很強(qiáng)的抗干擾能力。然而，單載波時域均衡器的復(fù)雜度與信道的最大時延擴(kuò)展成三次方增長。受硬件資源的限制，單載波時域均衡器在某些應(yīng)用中很難得以實現(xiàn)(如MIMO系統(tǒng))。另一種均衡技術(shù)——單載波頻域均衡技術(shù)克服了單載波時域均衡技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)的缺點(diǎn)，汲取了它們的優(yōu)點(diǎn)。在頻率選擇性衰落信道下，接收信號在時域上是發(fā)送信號和信道脈沖響應(yīng)的卷積，而在頻域上則是發(fā)送信號和信道頻域響應(yīng)的乘積。根據(jù)信道估計得到的信道頻域響應(yīng)，單載波頻域均衡器分頻點(diǎn)進(jìn)行均衡，從而使計算復(fù)雜度得到大大地降低。理論上，單載波頻域均衡器與單載波時域均衡器的性能是一樣的，而它的復(fù)雜度和正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的復(fù)雜度相當(dāng)。本發(fā)明的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法就是采用了單載波頻域均衡器來對抗頻率選擇性衰落所引起的各種干擾，同時使用串行干擾消除器和并行干擾消除器消除天線間的干擾。這個檢測方法不但性能好，而且復(fù)雜度也非常低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于未來寬帶多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的能更進(jìn)一步提高抗干擾能力的低復(fù)雜度的檢測方法。
本發(fā)明的檢測方法的第一個特征是在數(shù)據(jù)處理上，使用單載波頻域均衡器對多發(fā)射天線的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離檢測和對抗頻率選擇性衰落引起的各種干擾。單載波頻域均衡器可以同時抑制天線間干擾、碼間干擾、多址干擾，從而具有更好的抗干擾能力。首先，所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)按塊經(jīng)過傅里葉變換單元變換為頻域信號；然后，根據(jù)估計的信道頻域響應(yīng)，使用單載波頻域均衡器按頻點(diǎn)進(jìn)行多發(fā)射天線頻域信號的檢測；最后將各發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過傅里葉反變換單元變換回時域，從而得到時域上的估計信號。單載波頻域均衡器將單載波時域均衡器的大矩陣運(yùn)算變?yōu)榉诸l點(diǎn)的小矩陣運(yùn)算，這就是單載波頻域均衡器復(fù)雜度低的原因。本檢測方法的單載波頻域均衡器的均衡系數(shù)可以使用最小均方誤差準(zhǔn)則或者迫零準(zhǔn)則得到。本檢測方法的單載波頻域均衡器同樣適用于發(fā)射天線功率不相等、接收天線的噪聲功率不相等且相關(guān)、發(fā)射天線的數(shù)據(jù)相關(guān)等多種情況。本檢測方法的單載波頻域均衡器可以使用插入循環(huán)前綴技術(shù)或填零技術(shù)或重疊截取技術(shù)來消除數(shù)據(jù)塊間的干擾和構(gòu)造信道矩陣的循環(huán)性。在以下的說明中，我們采用重疊截取技術(shù)。
本發(fā)明的檢測方法的第二個特征是通過采用將傅里葉變換和傅里葉反變換融入到擴(kuò)頻碼中的技術(shù)，使得在接收機(jī)中省去了許多傅里葉變換單元和傅里葉反變換單元。這一技術(shù)就是將傅里葉變換單元和擴(kuò)頻器相結(jié)合成為一個擴(kuò)頻器(這個擴(kuò)頻器的擴(kuò)頻碼是實際擴(kuò)頻碼的傅里葉變換)，將傅里葉反變換單元和解擴(kuò)器相結(jié)合成為一個解擴(kuò)器(這個解擴(kuò)器的擴(kuò)頻碼也是實際擴(kuò)頻碼的傅里葉變換)。這樣在進(jìn)行串行干擾消除時，可以減小大量的時延。
本發(fā)明的檢測方法的第三個特征是在進(jìn)行各發(fā)射天線信號干擾消除時，只對消掉本用戶的干擾。由于在天線間使用了擴(kuò)頻碼重用技術(shù)，因此天線間的干擾嚴(yán)重地影響了檢測效果。本發(fā)明的檢測方法使用串行干擾消除器和并行干擾消除器對天線間干擾進(jìn)行一些有效的消除，從而提高系統(tǒng)抗干擾的能力。研究發(fā)現(xiàn)天線間的干擾主要來自于本用戶的干擾，也即同一個擴(kuò)頻碼數(shù)據(jù)的干擾。本檢測方法在進(jìn)行串行干擾消除和并行干擾消除時，只重建和對消本用戶的干擾，而其他用戶的干擾仍然殘存于接收信號中。這些其他用戶的干擾可以利用擴(kuò)頻碼的正交性進(jìn)行有效抑制。
本發(fā)明的檢測方法的第四個特征是在進(jìn)行串行檢測時，只計算一次單載波頻域均衡器的均衡系數(shù)，只進(jìn)行一次所有發(fā)射天線的信噪比排序。在傳統(tǒng)的檢測方法中，每進(jìn)行一次串行干擾消除之后，都需要重新計算一次均衡系數(shù)和重新對剩余發(fā)射天線的信噪比排序。然而在本檢測方法中，只消除本用戶的干擾，其他用戶的干擾仍存在于接收信號中。這樣每次重新計算的均衡系數(shù)的差別不大，況且在實際中噪聲功率估計的誤差也會引起均衡系數(shù)的波動。因此本檢測方法只計算一次均衡系數(shù)，這使得檢測的復(fù)雜度降低。只進(jìn)行一次所有發(fā)射天線的信噪比排序也是同樣道理。
基于以上四點(diǎn)特征，本發(fā)明提出了一種新的能更進(jìn)一步提高多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)抗干擾能力的低復(fù)雜度的檢測方法。所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)首先經(jīng)過傅里葉變換單元變換為頻域信號；根據(jù)各信道的頻域響應(yīng)，通過最小均方誤差準(zhǔn)則或者迫零準(zhǔn)則計算出頻域均衡器在各個頻點(diǎn)上的均衡系數(shù)；計算經(jīng)過頻域均衡器檢測后的各發(fā)射天線的信噪比，并對其進(jìn)行由大到小的排序；根據(jù)排序結(jié)果，在頻域上依次使用單載波頻域均衡器檢測出相應(yīng)發(fā)射天線的頻域估計信號；然后經(jīng)過融入了傅里葉反變換的解擴(kuò)器、判決器得到本用戶在該發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)；進(jìn)行干擾再生后，通過干擾消除器將該發(fā)射天線本用戶的頻域信號從總接收頻域信號中消除，作為下一個檢測天線的接收信號；最后，在所有發(fā)射天線檢測完后，將本用戶在各發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)通過并/串變換器后作為本用戶的輸出數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明所提出的檢測方法的結(jié)構(gòu)，接收機(jī)應(yīng)包含以下主要部分傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)、多天線單載波頻域均衡器(301～30L，411～41L)、融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311～31L，421～42L)、判決器(321～32L，431～43L)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331～33L)、信道恢復(fù)單元(341～34L)、存儲器(361～36L)、干擾對消器(351～35(L-1))、并行干擾消除器(401)等。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1描述的是多用戶多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)。
圖2描述的是融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器和融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器的原理。
圖3描述的是在多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)中單載波頻域均衡器的實施方法。
圖4描述的是本發(fā)明的實施例1的流程圖。
圖5描述的是本發(fā)明的實施例2的流程圖。
具體實施例方式
首先對多用戶多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)作一些描述。參看圖1，在系統(tǒng)中有L個發(fā)射天線和P個接收天線，其中P大于等于L。假設(shè)各天線是相互獨(dú)立的，收發(fā)天線之間的信道是頻率選擇性衰落信道。在發(fā)射端，每個用戶的高速編碼符號數(shù)據(jù)流首先轉(zhuǎn)換成L列并行的低速數(shù)據(jù)流。系統(tǒng)有U個用戶，同一個用戶的子數(shù)據(jù)流使用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻，不同用戶的數(shù)據(jù)使用不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行區(qū)分。然后將所有用戶的子數(shù)據(jù)流疊加起來分別從對應(yīng)的發(fā)射天線發(fā)射出去。在接收端，P個接收天線接收的數(shù)據(jù)是同步的。
參看圖2，圖中描述的是融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器和融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器的原理。傅里葉變換矩陣和傅里葉反變換矩陣可以分別表示為
和F-1＝FH(1)擴(kuò)頻矩陣和解擴(kuò)矩陣可以分別表示為 和 (2)其中，N表示處理數(shù)據(jù)塊包含的符號數(shù)，M表示處理數(shù)據(jù)塊大小，即M＝NQ；Q是擴(kuò)頻因子；F為M維方陣，C為NQ×N維矩陣，CH為N×NQ維矩陣；符號[·]*，[·]T，[·]H分別表示共軛、轉(zhuǎn)置、共軛轉(zhuǎn)置。
時域符號序列b經(jīng)過擴(kuò)頻器和傅里葉變換單元后的頻域碼片序列d可以表示為d＝FCb (3)其中b包含N個符號。我們可以先將矩陣F和矩陣C結(jié)合為W，即W＝FC。頻域碼片序列d可以表示為d＝Wb(4)其中W＝[W1W2… WN]，Wn是矩陣C的第n列向量的傅里葉變換。若融入了傅里葉變換的擴(kuò)頻矩陣W已知，頻域碼片序列d可以直接使用W對時域符號序列b進(jìn)行擴(kuò)頻得到，從而省去了傅里葉變換單元。同理，頻域碼片序列d經(jīng)過傅里葉反變換單元和解擴(kuò)器后的時域符號序列b可以表示為b＝CHFHd＝(FC)Hd＝WHd(5)同樣若融入了傅里葉變換的擴(kuò)頻矩陣W已知，時域符號序列b可以直接使用W對頻域碼片序列d進(jìn)行解擴(kuò)得到，從而省去了傅里葉反變換單元。在采用循環(huán)前綴技術(shù)系統(tǒng)中，擴(kuò)頻矩陣和解擴(kuò)矩陣如式(2)所示。而在采用重疊截取技術(shù)的系統(tǒng)中，處理數(shù)據(jù)塊的長度M＝J+2S。其中，J為數(shù)據(jù)塊中不重疊的碼片個數(shù)，S為當(dāng)前處理數(shù)據(jù)塊分別與前后兩個數(shù)據(jù)塊的重疊碼片個數(shù)。由于重疊截取技術(shù)要將檢測后數(shù)據(jù)塊邊緣的2S個碼片丟棄，只對數(shù)據(jù)塊的J個碼片進(jìn)行解擴(kuò)，所以擴(kuò)頻矩陣和解擴(kuò)矩陣可以表示為 (6)其中，C′為(NQ+2S)×N維矩陣，(C′)H為N×(NQ+2S)維矩陣，J＝NQ。所以，在重疊截取技術(shù)中，融入了傅里葉變換的擴(kuò)頻矩陣W＝FC′，融入了傅里葉反變換的解擴(kuò)矩陣WH＝(FC′)H。為了簡單起見，符號個數(shù)N一般取1。
參看圖3，圖中描述的是在多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)中單載波頻域均衡器的實施方法。首先，所有的接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)經(jīng)過傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)變換為頻域信號rk＝[rk(1)rk(2)…rk(M)]T，hk，i＝[hk，i(1)…h(huán)k，j(V)0…0]T(7)
Rk＝FFT(M)[rk]，Rk＝[Rk(1)Rk(2)…Rk(M)]T(8)Hk，i＝FFT(M)[hk，i]，Hk，i＝[Hk，i(1)Hk，i(2)…Hk，i(M)]T(9)k＝1，…，P i＝1，…，L m＝1，…，M (10)其中FFT(M)[·]表示對向量進(jìn)行M階的快速傅里葉變換，rk表示第k根接收天線的信號向量，hk，i表示從第i根發(fā)射天線到第k根接收天線的信道沖激響應(yīng)，V表示信道沖擊響應(yīng)長度。所有頻域信號分頻點(diǎn)重新組合為(110、220單元實現(xiàn)的功能)R(m)＝[R1(m)R2(m)…RP(m)]T， (11)m＝1，…，M多天線單載波頻域均衡器均衡系數(shù)可以表示為(220單元實現(xiàn)的功能)根據(jù)迫零準(zhǔn)則有GZF(m)={H(m)H×RN-1(m)×&EEgr;(m)}-1H(m)H×RN-1(m)]]>(12)m＝1，…，M根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則有GMMSE(m)={H(m)H×RN-1(m)×H(m)+RD-1(m)}-1H(m)H×RN-1(m)]]> (13)m＝1，…，M其中RD(m)＝E{D(m)×D(m)H}，RN(m)＝E{N(m)×N(m)H}，D(m)是所有發(fā)射天線在第m個頻點(diǎn)的頻域信號組成的向量，N(m)是所有接收天線的噪聲在第m個頻點(diǎn)的頻域信號組成的向量。本算法同樣適用于發(fā)射天線功率不相等、接收天線的噪聲功率不相等且相關(guān)、發(fā)射天線的數(shù)據(jù)相關(guān)等多種情況。G(m)(表示GZF(m)或者GMMSE(m))的第i行對應(yīng)的是第i個發(fā)射天線在第m個頻點(diǎn)的頻域均衡系數(shù)。第i個發(fā)射天線的頻域估計信號可以表示為(301～30L單元實現(xiàn)的功能)D~i(m)=Gi(m)×R(m)]]>m＝1，…，M (14)
其中Gi(m)是G(m)的第i行?？梢钥闯?，單載波頻域均衡器分頻點(diǎn)對多發(fā)射天線頻域信號進(jìn)行分離檢測。將各發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過融入傅里葉變換的解擴(kuò)器(311～31L)變換成時域信號，再經(jīng)過判決器(321～32L)，就得到本用戶在各個發(fā)射天線的判決信號。
經(jīng)過頻域均衡器檢測后各發(fā)射天線的平均信噪比(SNR/SINR)可以表示為SNR(i)for ZF=1MΣm=1M[RD(m)]i,i[GZF(m)×RN(m)×GZF(m)H]i,i]]>(15)SINR(i)for MMSE=1MΣm=1M[RD(m)]i,i×|[Z(m)]i,i|2[Z(m)×RD(m)]i,i-2Re{[Z(m)×RD(m)]i,i×[Z(m)H]i,i}+[RD(m)]i,i×|[Z(m)]i,i|2]]>(16)當(dāng)滿足RD(m)＝I，RN(m)=σn2I]]>時，可以簡化為SNR(i)for ZF=1MΣm=1M1σn2[(H(m)HH(m))-1]i,i]]>(17)SINR(i)for MMSE=1MΣm=1M[GMMSE(m)×H(m)]i,i1-[GMMSE(m)×H(m)]i,i]]>(18)其中[·]i，j表示矩陣的第i行第i列，|·|表示復(fù)數(shù)的模，I表示單位矩陣。
參看圖4，圖中描述的是本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)圖。使用該檢測方法的接收機(jī)由傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)、多天線單載波頻域均衡器(301～30L)、融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311～31L)、判決器(321～32L)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331～33(L-1))、信道恢復(fù)單元(341～34(L-1))、干擾對消器(351～35(L-1))、并/串變換器(441)等組成。其流程可以表示為1)所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)首先經(jīng)過傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)變換為頻域信號；2)根據(jù)各信道的頻域響應(yīng)，計算出所有發(fā)射天線的頻域均衡器在各個頻點(diǎn)上的均衡系數(shù)(220單元實現(xiàn)的功能)；3)計算經(jīng)過頻域均衡器檢測后各發(fā)射天線的平均信噪比(SNR/SINR)，并對其進(jìn)行由大到小的排序(230單元實現(xiàn)的功能)；4)使用頻域均衡器對信噪比最大的發(fā)射天線進(jìn)行干擾抑制并檢測得到該發(fā)射天線的頻域估計信號(301單元實現(xiàn)的功能)；5)將檢測得到的該發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311)、判決器(321)后得到本用戶的判決數(shù)據(jù)；6)此判決數(shù)據(jù)一路作為輸出，另外一路經(jīng)過融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331)變換為頻域信號。在信道恢復(fù)單元(341)，將頻域信號與該發(fā)射天線對應(yīng)的信道頻域響應(yīng)(即式(11)H(m)中該發(fā)射天線對應(yīng)的列向量)逐頻點(diǎn)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，在頻域上重建出此發(fā)射天線本用戶的干擾；7)將這干擾與接收的頻域信號進(jìn)行對消(351單元實現(xiàn)的功能)，從而減小了剩余發(fā)射天線所受到的干擾；8)重復(fù)步驟4到步驟7對下一個信噪比次大的發(fā)射天線進(jìn)行檢測，直至所有的發(fā)射天線檢測完畢；9)將所有發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)通過并/串變換器(441)，輸出本用戶的數(shù)據(jù)；參看圖5，圖中描述的是本發(fā)明的實施例2的結(jié)構(gòu)圖。使用該檢測方法的接收機(jī)由傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)、多天線單載波頻域均衡器(301～30L，411～41L)、融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311～31L，421～42L)、判決器(321～32L，431～43L)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331～33L)、信道恢復(fù)單元(341～34L)、存儲器(361～36L)、干擾對消器(351～35(L-1))、并行干擾消除器(401)、并/串變換器(441)等組成。其流程可以表示為1)所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)首先經(jīng)過傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)變換為頻域信號；2)根據(jù)各信道的頻域響應(yīng)，計算出所有發(fā)射天線的頻域均衡器在各個頻點(diǎn)上的均衡系數(shù)(220單元實現(xiàn)的功能)；3)計算經(jīng)過頻域均衡器檢測后各發(fā)射天線的平均信噪比(SNR/SINR)，并對其進(jìn)行由大到小的排序(230單元實現(xiàn)的功能)；4)使用頻域均衡器對信噪比最大的發(fā)射天線進(jìn)行干擾抑制并檢測得到該發(fā)射天線的頻域估計信號(301單元實現(xiàn)的功能)；5)將檢測得到的該發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311)、判決器(321)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331)、信道恢復(fù)單元(341)后，在頻域上重建出此發(fā)射天線本用戶的干擾；
6)將此重建的干擾一路用存儲器(361)存下來，另外一路與接收信號進(jìn)行干擾對消(351單元實現(xiàn)的功能)，從而減小剩余發(fā)射天線所受到的干擾；7)重復(fù)步驟4到步驟6對下一個信噪比次大的發(fā)射天線進(jìn)行檢測，直至所有的發(fā)射天線檢測完畢；8)當(dāng)?shù)玫剿邪l(fā)射天線本用戶的重建干擾后，再進(jìn)行一次簡單的并行干擾消除(401單元實現(xiàn)的功能)，即將除本天線外的所有發(fā)射天線本用戶的干擾從接收信號中消除掉；9)然后再使用單載波頻域均衡器(411～41L)并行地檢測出各發(fā)射天線的頻域估計信號；10)將檢測得到的各發(fā)射天線的頻域估計信號并行地經(jīng)過融入了傅里葉反變換的解擴(kuò)器(421～42L)、判決器(431～43L)，得到本用戶在各個發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)；11)將所有發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)通過并/串變換(441)，輸出本用戶的數(shù)據(jù)；仿真實驗表明，本發(fā)明可以進(jìn)一步降低無線通信系統(tǒng)的計算復(fù)雜度，并且能夠改善系統(tǒng)性能，降低檢測時延。另外，本發(fā)明(若采用重疊截取技術(shù))可以直接應(yīng)用于目前的單載波系統(tǒng)中，不需對空中接口進(jìn)行修改。
總之，本發(fā)明是一種適用于未來寬帶多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的實用的高效的檢測方法。
權(quán)利要求
1.一種用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，在頻域內(nèi)對多天線信號進(jìn)行分離檢測。
2.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，由傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)、多天線單載波頻域均衡器(301～30L，411～41L)、融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311～31L，421～42L)、判決器(321～32L，431～43L)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331～33L)、信道恢復(fù)單元(341～34L)、存儲器(361～36L)、干擾對消器(351～35(L-1))、并行干擾消除器(401)、并/串變換器(441)等組成。
3.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，通過將傅里葉變換和傅里葉反變換融入到擴(kuò)頻碼中的技術(shù)，在接收機(jī)中省去了許多傅里葉變換單元和傅里葉反變換單元。
4.如權(quán)利要求3中所述的將傅里葉變換和傅里葉反變換融入到擴(kuò)頻碼中的技術(shù)，其特征在于，將傅里葉變換單元和擴(kuò)頻器相結(jié)合成為一個擴(kuò)頻器，將傅里葉反變換單元和解擴(kuò)器相結(jié)合成為一個解擴(kuò)器。
5.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，在進(jìn)行各發(fā)射天線干擾消除中，只對消本用戶的干擾。
6.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，只進(jìn)行一次單載波頻域均衡器均衡系數(shù)的計算和只進(jìn)行一次所有發(fā)射天線的信噪比排序。
7.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，其實現(xiàn)步驟為1)所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)首先經(jīng)過傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)變換為頻域信號；2)根據(jù)各信道的頻域響應(yīng)，計算出所有發(fā)射天線的頻域均衡器在各個頻點(diǎn)上的均衡系數(shù)(220單元實現(xiàn)的功能)；3)計算經(jīng)過頻域均衡器檢測后各發(fā)射天線的平均信噪比(SNR/SINR)，并對其進(jìn)行由大到小的排序(230單元實現(xiàn)的功能)；4)使用頻域均衡器對信噪比最大的發(fā)射天線進(jìn)行干擾抑制并檢測得到該發(fā)射天線的頻域估計信號(301單元實現(xiàn)的功能)；5)將檢測得到的該發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311)、判決器(321)后得到本用戶的判決數(shù)據(jù)；6)此判決數(shù)據(jù)一路作為輸出，另外一路經(jīng)過融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331)變換為頻域信號。在信道恢復(fù)單元(341)，將頻域信號與該發(fā)射天線對應(yīng)的信道頻域響應(yīng)逐頻點(diǎn)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，在頻域上重建出此發(fā)射天線本用戶的干擾；7)將這干擾與接收的頻域信號進(jìn)行對消(351單元實現(xiàn)的功能)，從而減小了剩余發(fā)射天線所受到的干擾；8)重復(fù)步驟4到步驟7對下一個信噪比次大的發(fā)射天線進(jìn)行檢測，直至所有的發(fā)射天線檢測完畢；9)將所有發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)通過并/串變換器(441)，輸出本用戶的數(shù)據(jù)；
8.如權(quán)利要求1中所述的用于多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，其另一個實現(xiàn)步驟表示為1)所有接收天線接收到的時域信號和估計的各信道沖激響應(yīng)首先經(jīng)過傅里葉變換單元(101～10P，2011～20PL)變換為頻域信號；2)根據(jù)各信道的頻域響應(yīng)，計算出所有發(fā)射天線的頻域均衡器在各個頻點(diǎn)上的均衡系數(shù)(220單元實現(xiàn)的功能)；3)計算經(jīng)過頻域均衡器檢測后各發(fā)射天線的平均信噪比(SNR/SINR)，并對其進(jìn)行由大到小的排序(230單元實現(xiàn)的功能)；4)使用頻域均衡器對信噪比最大的發(fā)射天線進(jìn)行干擾抑制并檢測得到該發(fā)射天線的頻域估計信號(301單元實現(xiàn)的功能)；5)將檢測得到的該發(fā)射天線的頻域估計信號經(jīng)過融入傅里葉反變換的解擴(kuò)器(311)、判決器(321)、融入傅里葉變換的擴(kuò)頻器(331)、信道恢復(fù)單元(341)后，在頻域上重建出此發(fā)射天線本用戶的干擾；6)將此重建的干擾一路用存儲器(361)存下來，另外一路與接收信號進(jìn)行干擾對消(351單元實現(xiàn)的功能)，從而減小剩余發(fā)射天線所受到的干擾；7)重復(fù)步驟4到步驟6對下一個信噪比次大的發(fā)射天線進(jìn)行檢測，直至所有的發(fā)射天線檢測完畢；8)當(dāng)?shù)玫剿邪l(fā)射天線本用戶的重建干擾后，再進(jìn)行一次簡單的并行干擾消除(401單元實現(xiàn)的功能)，即將除本天線外的所有發(fā)射天線本用戶的干擾從接收信號中消除掉；9)然后再使用單載波頻域均衡器(411～41L)并行地檢測出各發(fā)射天線的頻域估計信號；10)將檢測得到的各發(fā)射天線的頻域估計信號并行地經(jīng)過融入了傅里葉反變換的解擴(kuò)器(421～42L)、判決器(431～43L)，得到本用戶在各個發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)；11)將所有發(fā)射天線的判決數(shù)據(jù)通過并/串變換器(441)，輸出本用戶的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于未來寬帶多輸入多輸出(MIMO)天線陣列系統(tǒng)的能更進(jìn)一步提高抗干擾能力的低復(fù)雜度的檢測方法。本發(fā)明將多天線信號的處理放在頻域上進(jìn)行，用單載波頻域均衡器對抗頻率選擇性衰落所引起的各種干擾；用串行干擾消除器和并行干擾消除器消除天線間的干擾。本發(fā)明中的融入傅里葉變換和傅里葉反變換到擴(kuò)頻碼中的技術(shù)可以降低進(jìn)行串行干擾消除時的時延。本發(fā)明中的檢測方法實用、高效，尤其適用于未來實際寬帶移動通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L1/00GK1697360SQ200510080100
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者王啟星, 李寶金, 楊大成 申請人:北京郵電大學(xué)