專利名稱：用于blast多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法及發(fā)射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于BLAST多天線通信系統(tǒng)v天線發(fā)射功率分配方法及發(fā)射裝置。
背景技術：
在無線通信系統(tǒng)中，為越來越多的移動用戶提供高速率數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務已經日益迫切， 而基于多個發(fā)送與接收天線的多天線(Multiple I叩ut Multiple Output, MIMO)技術現(xiàn)已 證明是提供高速無線數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的有潛力的方法。目前，在開環(huán)多天線系統(tǒng)中，多個發(fā)射天線上分配相同的發(fā)射功率，由于該系統(tǒng)不需要 反饋信道，因此發(fā)射機也不能充分利用多天線信道的瞬時衰落特性，導致通信容量受到限制。 而在采用預編碼技術和現(xiàn)有功率分配方案的多天線發(fā)射機中，其雖然可以有效利用瞬時信道 信息，但需要信道狀態(tài)信息全部或部分反饋，致使反饋開銷大。因此，如何解決現(xiàn)有技術存在的缺點實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種用于BLAST (Bell Laboratories space time)多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法，以實現(xiàn)通信系統(tǒng)傳輸性能的改善。本發(fā)明的另一目的在于具有功率分配的多天線發(fā)射裝置，以減小通信系統(tǒng)的反饋量。 為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的用于采用連續(xù)干擾抵消接收機接收通信信號的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法，包括步驟l)所述連續(xù)干擾抵消層 / 2 2接收機接收到通信信號后按照 計算出平均接收信噪比，其中，SW 為平均接收信噪比，M為發(fā)射天線數(shù)目，《為估計的第i個天線的發(fā)射功率，°^為估計的發(fā)射符號平均能量， 2為信道噪聲方差；2)所述連續(xù)干擾抵消接收機將所述平均接收 信噪比反饋回與所述連續(xù)干擾抵消接收機相對應的發(fā)射機；3)所述發(fā)射機根據(jù)接收的平均接 收信噪比將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線以使所述連續(xù)干擾抵消接收機經過信號檢測后所獲得 的信號向量符號錯誤概率最小，其中，所述信號向量符號錯誤概率為<formula>formula see original document page 5</formula>A/為星座點符號總數(shù)，且^巧=^^。其中，所述步驟3)采用拉格朗日乘法分配所述發(fā)射功率，所述步驟3)也可包括步驟(1)設定初始搜索功率值及搜索步長；(2)根據(jù)所述初始搜索功率值及搜索步長計算每次搜 索的信號向量符號錯誤概率；(3)根據(jù)所得到的每次搜索的信號向量符號錯誤概率確定其最小 值，進而以確定所述最小值對應的發(fā)射功率。此外，本發(fā)明還提供一種具有功率分配的多天線發(fā)射裝置，其包括用于接收由與多天 線發(fā)射裝置對應的連續(xù)干擾抵消接收機反饋回的平均接收信噪比的平均接收信噪比接收模 塊、用于根據(jù)所述平均接收信噪比按照前述的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分 配方法將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線的功率分配模塊、及采用各分配有相應功率的天線將通 信信號予以發(fā)射的發(fā)射模塊綜上所述，本發(fā)明的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法及發(fā)射裝置利 用反饋的接收信噪比(Signal-to-noise ration, SNR)優(yōu)化多個發(fā)射天線的發(fā)射功率，如此 可使需要的反饋信道信息量少，同時也使通信系統(tǒng)的誤比特性能得到較大的改善。
圖1為本發(fā)明的具有功率分配的多天線發(fā)射裝置的基本結構示意圖。圖2為采用本發(fā)明的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)天線發(fā)射功率分配方法的4X4的4QAM多天線通信系統(tǒng)與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)的性能比較圖。圖3為采用本發(fā)明的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)天線發(fā)射功率分配方法的6X6的16QAM多天線通信系統(tǒng)與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)的性能比較圖。
具體實施方式
請參閱圖1及圖2，本發(fā)明的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法中，所述多天線通信系統(tǒng)采用連續(xù)干擾抵消(successive interference cancellation,SIC)接收通信信號，所述方法所執(zhí)行的步驟如下第 一 步所述SIC接收機接收到通信信號后計算出平均接收信噪比脂/""2 ，其中，SiW 為平均接收信噪比，M為發(fā)射天線數(shù)目，《'為估計的第i個天線的發(fā)射功率， 2為估計的發(fā)射符號平均能量，°""2為信道噪聲方差，平均 接收信噪比的獲取方法及原理已經為本領域技術人員所知悉，在此不再詳述。第二步所述SIC接收機將所述平均接收信噪比反饋回與所述SIC接收機相對應的發(fā)射機。第三步所述發(fā)射機根據(jù)接收的平均接收信噪比將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線以使所述 連續(xù)干擾抵消接收機經過信號檢測后所獲得的信號向量符號錯誤概率(vector symbol errorrate , VSER)最小，通常，對于^的MIM0系統(tǒng)，調制后星座點符號序列S = "，^，…，"', (上標T表示轉置)通過功率分配模塊進行不同功率調整后經M個天線發(fā)射出去，經過衰落S二(&，52，…，5^)71信道和接收機檢測判決，可得到估計的符號序列衰落矩陣為H，上述發(fā)送接收過程可以描述為y = hVFs+z,若記W"xiW信道(1)其中，接收符號序列Y""，，"…'"^r， z為方差""的高斯白噪聲向量，由于的功率分配對角陣P滿足總功率恒定的約束條件因此，通過理論推導可計算得基于SIC接收機的VSER近似可為(2)"1、Wr-i+11 —0.21og2Mi , 3g纖(3)其中，A/為星座點符號總數(shù)，因此，天線發(fā)射功率的分配即為找到一組(^，巧…PM),使=/(/\,尸2…尸州)最小(4)方法一可采用拉格朗日乘法分配所述發(fā)射功率可得到最優(yōu)的發(fā)射功率，即可采用拉格朗日乘 法求解上述優(yōu)化問題如下<formula>formula see original document page 7</formula>符合式(6)的功率分配方案A'^'…'Pw'即為優(yōu)化的功率分配系數(shù)。 方法二可采用如下歩驟搜索出相應的次優(yōu)功率分配方法步驟l:設定初始搜索功率值及搜索步長，例如，對于4X4的多天線通信系統(tǒng)，設定發(fā)射天 線的初始搜索功率值為O.Ol，搜索步長為O.Ol。歩驟2:根據(jù)所述初始搜索功率值及搜索步長計算每次搜索的信號向量符號錯誤概率，即首先取A為初始搜索功率值(O. 01)，其它三個天線的功率分別取平均值即A = A = A wz _ po/3= (4—0.01) /3=1.33，根據(jù)該^、 P2、 A、 A即可計算出第一次搜索的vsER值vsER41，接著再根據(jù)搜索步長取A為0. 02，其它三個天線的功率分別取平均值即5 = A = Ps = ( Wf —尸"/3= (4—0. 02) /3=1. 327,根據(jù)該^ 、尸2 、尸3 、 S即可計算出第二次搜索的VSER值VSER42, 如此逐步搜索可得到一組VSER值。步驟3:根據(jù)所得到的每次搜索的信號向量符號錯誤概率確定其最小值，進而以確定所述最小 值對應的發(fā)射功率，即根據(jù)前述搜索得到的一組VSER值找出其中的最小值，該最小值對應的^為0.35，亦即為第4個天線的發(fā)射功率，然后再重復步驟2)以確定功率^，即仍然是先取^為初始搜索功率值(0.01)， ^已確定為0.35，而A、 A分別取平均值即A二A-(JW —A一A) /2 = 1.82，根據(jù)該^、 S、 g、 ^即可計算出此次搜索的VSER值VSER31，仿照前述的方法按照步長繼續(xù)進行搜索，即可確定第3個發(fā)射天線的發(fā)射功率S為0.54，接著再依次讓《、《從取初始搜索功率值開始進行搜索，同樣可確定第2和第1個發(fā)射天線的發(fā)射功率，其分別為^=0.94， pi=2. 17。請參見圖1，本發(fā)明的具有功率分配的多天線發(fā)射裝置包括平均接收信噪比接收模塊、功 率分配模塊、及發(fā)射模塊，此外，所述具有功率分配的多天線發(fā)射裝置還包括信號調制模塊 等必要的組件，由于該等組件都為本領域技術人員所熟悉，并非本發(fā)明的改進之處，所以在 此不再贅述。所述平均接收信噪比接收模塊用于接收由與多天線發(fā)射裝置對應的連續(xù)干擾抵消接收機「M ,、 /反饋回的平均接收信噪比，其中，所述SIC接收機按照 /<7" CT"計算出平均接收信噪比，并將其反饋回所述多天線發(fā)射裝置。所述功率分配模塊用于根據(jù)所述平均接收信噪比按照前述的用于BLAST多天線通信系統(tǒng) 的天線發(fā)射功率分配方法將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線，例如，對于4X4的多天線通信系統(tǒng)，前述得到的功率分配方案為^=0.35、 P3=0.54、 P2=o.94， Pi=2. 17。所述發(fā)射模塊采用各分配有相應功率的天線將通信信號予以發(fā)射。為進一步說明本發(fā)明的具有功率分配的多天線發(fā)射裝置與現(xiàn)有的發(fā)射裝置的差異，以下 采用仿真實例進行說明仿真采用如下表1所列的多天線系統(tǒng)，請參見圖2，在4x4的4正交幅度調制(QMO多 天線通信系統(tǒng)中，采用本發(fā)明的功率分配方法比現(xiàn)有不采用功率分配的通信系統(tǒng)有3dB的增 益(VSER=le-2)，在6x6的16QAM多天線通信系統(tǒng)中，采用本發(fā)明的功率分配方法比現(xiàn)有不 采用功率分配的通信系統(tǒng)有4dB的增益(VSER=le-2)，同時，由圖2及圖3可見，次優(yōu)方案 得到VSER結果與最優(yōu)方案的結果極為逼近，由于最優(yōu)方案(即采用拉格朗日乘法分配發(fā)射功 率)搜索較綜上所述，本發(fā)明的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法及發(fā)射裝置根 據(jù)反饋回的平均接收信噪比搜索出相應各發(fā)射天線的發(fā)射功率以使SIC檢測后向量符號錯誤 概率最小，如此功率分配的優(yōu)點在于1)僅需要反饋平均接收信噪比，反饋開銷小；2)優(yōu) 化得到天線發(fā)射功率，保證了較好的傳輸性能。
權利要求
1.一種用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法，其中，所述多天線通信系統(tǒng)采用連續(xù)干擾抵消接收機接收通信信號，其特征在于包括以下步驟1)所述連續(xù)干擾抵消接收機接收到通信信號后按照<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>SNR</mi><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>Nt</mi> </munderover> <msub><mi>P</mi><mi>i</mi> </msub> <msup><msub> <mi>σ</mi> <mi>s</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msup> <msub><mi>σ</mi><mi>n</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>Nt</mi><msup> <msub><mi>σ</mi><mi>s</mi> </msub> <mn>2</mn></msup> </mrow> <msup><msub> <mi>σ</mi> <mi>n</mi></msub><mn>2</mn> </msup></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2007100421680002C1.tif" wi="53" he="17" top= "45" left = "128" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>計算出平均接收信噪比，其中，SNR為平均接收信噪比，Nt為發(fā)射天線數(shù)目，Pi為估計的第i個天線的發(fā)射功率，σs2為估計的發(fā)射符號平均能量，σn2為信道噪聲方差；2)所述連續(xù)干擾抵消接收機將所述平均接收信噪比反饋回與所述連續(xù)干擾抵消接收機相對應的發(fā)射機；3)所述發(fā)射機根據(jù)接收的平均接收信噪比將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線以使所述連續(xù)干擾抵消接收機經過信號檢測后所獲得的信號向量符號錯誤概率最小，其中，所述信號向量符號錯誤概率為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><munderover> <mi>Π</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>Nt</mi></munderover><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>0.2</mn> <mi>lo</mi> <msub><mi>g</mi><mn>2</mn> </msub> <mi>M</mi> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mn>1</mn><mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <mn>3</mn> <msub><mi>P</mi><mi>i</mi> </msub> <mi>SNR</mi></mrow><mrow> <mn>2</mn> <mi>Nt</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>M</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow></mrow> </mfrac></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mi>Nr</mi> <mo>-</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2007100421680002C2.tif" wi="83" he="27" top= "132" left = "92" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>M為星座點符號總數(shù)，且<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>Nt</mi></munderover><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mi>Nt</mi><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2007100421680002C3.tif" wi="20" he="12" top= "165" left = "76" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2. 如權利要求1所述的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法，其特征在 于所述步驟3)采用拉格朗日乘法分配所述發(fā)射功率。
3. 如權利要求1所述的用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法，其特征在 于所述步驟3)包括步驟(1) 設定初始搜索功率值及搜索步長；(2) 根據(jù)所述初始搜索功率值及搜索步長計算每次搜索的信號向量符號錯誤 概率；(3) 根據(jù)所得到的每次搜索的信號向量符號錯誤概率確定其最小值，進而以確 定所述最小值對應的發(fā)射功率。
4. 一種具有功率分配的多天線發(fā)射裝置，其特征在于包括平均接收信噪比接收模塊，用于接收由與多天線發(fā)射裝置對應的連續(xù)干擾抵消接收機反饋回的平均接收信噪比；功率分配模塊，用于根據(jù)所述平均接收信噪比按照權利要求1至3任一所述的用于 BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線； 發(fā)射模塊，采用各分配有相應功率的天線將通信信號予以發(fā)射。
全文摘要
一種用于BLAST多天線通信系統(tǒng)的天線發(fā)射功率分配方法及發(fā)射裝置，其首先由連續(xù)干擾抵消接收機將估計的平均接收信噪比反饋回通信系統(tǒng)的發(fā)射機，然后所述發(fā)射機根據(jù)接收的平均接收信噪比將發(fā)射功率分配至各發(fā)射天線以使所述連續(xù)干擾抵消接收機經過信號檢測后所獲得的信號向量符號錯誤概率最小，如此可減少需要的反饋信道信息量，同時也使通信系統(tǒng)的誤比特性能得到較大的改善。
文檔編號H04B7/06GK101325434SQ200710042168
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權日2007年6月15日
發(fā)明者張小東, 楊秀梅, 凡 汪, 勇 熊 申請人:上海無線通信研究中心