專利名稱：一種lte-a中預編碼mimo的信道抵消接收方法
一種LTE-A中預編碼MIM0的信道抵消接收方法
腦臓
本發(fā)明涉及移動通信技術，尤其涉及移動通信的長期演進(LTE) 及先進的移動通信長期演進(LTE-Advanced)技術領域。 賴駄
空間復用是增強型MIMO的重要方面，可以提供很高的頻譜效率。 當發(fā)送端可以得到可靠的信道信息時，可以通過線性預編碼來實現(xiàn)空 間復用。線性預編碼需要完整的信道狀態(tài)信息、 一階統(tǒng)計信息或二階 統(tǒng)計信息。這些信息的獲取在FDD系統(tǒng)中是很難實現(xiàn)的，而通過提供 預先設計好的預編碼碼本集，在接收端根據(jù)所測量到的信道狀態(tài)信息 并根據(jù)一定的選擇算法選擇出合適的預編碼碼本，然后把相應碼本的 索引反饋到發(fā)送端，可以極大地減少系統(tǒng)的反饋信息?；诖?，大量 的預編碼碼本設計方法被提出來。文獻[3GPPR1-0卯105]中給出了 LTE-A中基于碼本的8x傳輸?shù)拇a本要求和設計準則，文獻[3GPP Rl-090389]中對系統(tǒng)中碼本個數(shù)的選取進行了測試，文獻[3GPP R1-091079，R1-091079]中分別具體給出了 8x傳輸?shù)拇a本設計方法。
預編碼MIMO的接收，可以采用ML接收機，但由于ML接收機的 高復雜性，實際系統(tǒng)中最常使用的是迫零(ZF， Zero-forcing)和最小 均方誤差(MMSE， Minimum mean-square error)等線性接收機。上 述接收機都采用了信道均衡器的形式，信道均衡器可以看成是預編碼 碼本、信道響應及調制方式等參數(shù)的函數(shù)，而這些參數(shù)的每一次改變均需要對均衡器重新進行構造?？紤]到LTE-A將引入更為復雜的預編 碼及層映射方案，如果在LTE-A系統(tǒng)中依然采用基于信道均衡器的接 收機，MIMO的解碼復雜度將會很高。由于系統(tǒng)中會存在不同類型的 預編碼MIMO方案，原有的接收機很難在預編碼MIMO的接收上實現(xiàn)單 一的統(tǒng)一接收機。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是設計一種簡單而高效的，適用于預 編碼MIMO的接收方案。該接收方案可以實現(xiàn)與發(fā)射端各正向過程相 對應的逆過程之間的獨立與分離，降低預編碼MIMO接收機的實現(xiàn)難 度，并統(tǒng)一了不同類型的預編碼MIMO的接收機。本發(fā)明解決上述技 術問題的技術方案是提出一種簡單而高效的，適用于預編碼MIMO 的接收方法。
對于具有M根發(fā)送天線和iV根接收天線的M x W階MIMO系統(tǒng)，在 發(fā)送端采用層數(shù)為丄的層映射。調用公式"1^進行層映射操作， 獲得層映射后的數(shù)據(jù)x。根據(jù)層映射后的數(shù)據(jù)x、預編碼碼本W，算 法模塊調用公式^ - 獲得預編碼后的數(shù)據(jù)。
若信道矩陣為開，則經過MIMO信道后的接收信號r可由公式
"船，射"力她,。
接收端對經過MIMO信道后的接收信號r進行處理并進行信道估 計得到信道響應信息，在接收端設置信道抵消模塊，信道抵消模塊利 用信道響應信息對信道的影響進行均衡并恢復發(fā)射信號的原有順序， 利用解預編碼矩陣、解預編碼碼本進行解預編碼操作，獲得解預編碼后的數(shù)據(jù)^根據(jù)解預編碼后的數(shù)據(jù)S,對數(shù)據(jù)^進行逆層映射操作， 即調用公式^^nvi^^進行逆層映射操作，獲得發(fā)射信號的估值》，完 成MIM0的接收。
信道抵消模塊根據(jù)信道響應信息的信道響應矩陣估計好，接收信 號r，調用公式；-Cr，獲得信道抵消模塊輸出信號？，其中，C表示 信道抵消操作矩陣，為MIMO信道響應矩陣好的函數(shù)，用以完成信道 影響的均衡及發(fā)射信號順序的恢復操作。獲得解預編碼的方法具體為 算法模塊調用公式S-f"vW^，依據(jù)解預編碼矩陣對信道抵消模塊的
輸出數(shù)據(jù)進行運算，獲得解預編碼后的數(shù)據(jù)5。
本發(fā)明在MIMO接收機中，引入了信道抵消模塊，信道抵消模塊 完成信道作用的均衡與發(fā)送符號發(fā)送順序的恢復操作，結合預編碼、 層映射等過程相應的逆操作實現(xiàn)并統(tǒng)一了基于碼本的預編碼MIM0的 接收。該方法適用于基于碼本的預編碼MIM0的接收方案。該接收方 案實現(xiàn)了與預編碼MIM0發(fā)射端各正向過程相對應的逆過程之間的獨 立與分離，降低了預編碼MIMO接收機的實現(xiàn)難度，并統(tǒng)一了不同類 型的基于碼本的預編碼MIM0的接收。


圖1為基于碼本的預編碼MIM0的發(fā)射方案示意圖 圖2為基于碼本的預編碼MIM0的信道抵消接收方案示意圖 圖3為基于碼本的預編碼MIM0的信道抵消接收的實現(xiàn)流程
具體實施例方式
在LTE、 LTE-A的空間復用預編碼MIMO方案。由層映射和預編碼共同完成了 MB10的功能，首先通過層映射把要傳輸?shù)膹椭嫡{制符號 映射到一個或多個層，完成串并變換并控制空間復用的復用率，然后 對層映射后的數(shù)據(jù)進行預編碼，也就是實現(xiàn)具體的MIM0編碼。
如圖1所示為預編碼MIM0的發(fā)射示意圖，在發(fā)射端經過調制等 操作后的復值符號送入層映射模塊進行層映射操作，然后根據(jù)預編碼 碼本進行預編碼操作，預編碼操作后，根據(jù)實際系統(tǒng)進行相關的處理， 如0FDM調制等，最后信號從各天線端口發(fā)射出去。
考慮具有M根發(fā)送天線和W根接收天線的M x iV階MIM0系統(tǒng),采 用層數(shù)為丄的層映射。如設待發(fā)送信號為"算法模塊根據(jù)公式 Jc"W定義層映射操作，獲得層映射后的數(shù)據(jù)x。預編碼可表示為 ，=^，根據(jù)層映射后的數(shù)據(jù)JC、預編碼碼本W,算法模塊調用公式 y-『x獲得預編碼后的數(shù)據(jù)。
若信道矩陣為 〃 ，則經過MIM0信道后的接收信號r可由公式
"=，、二確定，其中"為加性噪聲。
如圖2所示為本發(fā)明信道抵消接收方案示意圖，接收端接收到的 信號首先進行下變頻及同步等操作，把信號從載波上提取出來并完成 符號的同步，然后進行信道估計操作，利用信道估計得到的信道響應 信息進行信道抵消操作，完成信道作用的均衡與發(fā)送符號順序的恢復 操作，然后利用相應的解預編碼碼本進行解預編碼操作，并進行逆層 映射等相應處理而完成MIM0的接收。
引入信道抵消模塊的目的在于恢復發(fā)射信號的原有順序并對信 道的影響進行均衡。在接收端獲得信道響應矩陣估計好，根據(jù)經過MIM0信道后的接收信號/ ，則信道抵消模塊的輸出信號S定義為
其中，C表示信道抵消操作矩陣。為MIMO信道響應矩陣W的函 數(shù)。根據(jù)上述變換獲得信道抵消模塊的輸出信號？，已經完成了信道 影響的均衡，并已經恢復到了發(fā)射信號的原有順序。
針對不同的估計算法，信道抵消操作矩陣C具有不同的表示形 式。以下以ZF (Zero-forcing)禾口麗SE (Minimum Mean-Square Error)
算法為例
對于ZF算法，有
<formula>formula see original document page 8</formula>其中(.)+表示矩陣的偽逆。
對于應SE算法，有
<formula>formula see original document page 8</formula>、其中，丑為等效信道矩陣， 一為噪聲功率。 解預編碼矩陣的獲取?？梢愿鶕?jù)預先計算并存儲在接收機中的解 預編碼矩陣碼表建立預編碼的解預編碼矩陣Z"v^ 。依據(jù)解預編碼矩 陣對信道抵消模塊的輸出數(shù)據(jù)進行運算，算法模塊調用公式 S = f"v ^,實現(xiàn)解預編碼操作，獲得解預編碼后的數(shù)據(jù)5。
對數(shù)據(jù)^進行層映射等相關操作的逆操作，以完成MIMO的接收。 根據(jù)解預編碼后的數(shù)據(jù)L逆層映射操作符/m^S),逆層映射操作可 以表示為^^1ivlf幻，通過上述運算獲得發(fā)射信號的估值》。
如圖3所示為信道抵消接收的實現(xiàn)流程，具體包括如下步驟， 步驟31，步驟32，步驟33，發(fā)送端對信號進行調制、層映射、 預編碼等相關操作；步驟34，經過預編碼后的信號，進行0FDM調制、上變頻等操作， 經各天線端口送入無線信道。相應地，在接收端經過下變頻、OFDM 解調、同步等操作，為信道估計及之后的信號處理做準備；
步驟35，進行信道估計；
步驟36，根據(jù)信道估計結果，對信號進行信道抵消操作，信道 作用的均衡，并恢復接收信號的順序為發(fā)送時的順序；
步驟37，取解預編碼矩陣并進行相應的解預編碼操作； 步驟38，進行逆層映射操作；
步驟39，進行解調等相關操作，完成基于碼本的預編碼MIMO的 接收。這里的調制方式可以是任意一種可行的調制方式，可以根據(jù)系 統(tǒng)配置進行相應的選擇與處理。
本發(fā)明提出的一種LTE-A中預編碼MIM0的信道抵消接收方案， 實現(xiàn)了預編碼MIM0發(fā)射端各正向過程的相應逆過程的獨立與分離， 降低預編碼MIM0接收機的實現(xiàn)難度，并統(tǒng)一不同類型的預編碼MIM0 的接收機，具有各相關模塊獨立設計、不同預編碼方案接收機統(tǒng)一、 實現(xiàn)復雜度低等特點。本發(fā)明為不同預編碼方案提供了統(tǒng)一的簡單而 高效的解決方案。
權利要求
1.一種LTE-A中預編碼MIMO的信道抵消接收方法，其特征在于，接收端對經過MIMO信道后的接收信號r進行處理并進行信道估計得到信道響應信息，信道抵消模塊根據(jù)信道響應信息對信道影響進行均衡并恢復發(fā)射端發(fā)射信號的原有順序，利用解預編碼矩陣、解預編碼碼本進行解預編碼操作，獲得解預編碼后的數(shù)據(jù) id="icf0001" file="A2009101041540002C1.tif" wi="4" he="4" top= "71" left = "138" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>對數(shù)據(jù) id="icf0002" file="A2009101041540002C2.tif" wi="2" he="4" top= "71" left = "162" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>進行逆層映射并完成MIMO信號的接收。
2. 根據(jù)權利要求1所述的信道抵消接收方法，其特征在于， 信道抵消模塊根據(jù)信道響應信息的信道響應矩陣估計好，接收信號 r，調用公式J-Cr，獲得信道抵消模塊輸出信號S，其中，C為MIMO 信道響應矩陣及的函數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的信道抵消接收方法，其特征在于， 所述解預編碼操作具體為，根據(jù)解預編碼矩陣碼表建立解預編碼矩陣 Z"vW，算法模塊調用公式"紐W;，依據(jù)解預編碼矩陣對信道抵消 模塊的輸出信號進行處理，獲得解預編碼后的數(shù)據(jù)5。
4. 根據(jù)權利要求1所述的信道抵消接收方法，其特征在于， 根據(jù)解預編碼后的數(shù)據(jù)^ ，調用公式^= f"化(^j進行逆層映射操作， 獲得發(fā)送信號的估值》。
5. 根據(jù)權利要求1-4其中之一所述的信道抵消接收方法，其 特征在于，接收信號r的確定方法具體為，根據(jù)待發(fā)送信號s，算法模 塊調用公式c-l(^)進行層映射操作，獲得層映射后的數(shù)據(jù):c;根 據(jù)層映射后的數(shù)據(jù)^:、預編碼碼本『，算法模塊調用公式j^f^獲得預編碼后的數(shù)據(jù)；若信道矩陣為W，則經過M頂O信道后的接收信號r 可由公式"-^:"、確定，其中"為加性噪聲。
全文摘要
本發(fā)明請求保護一種LTE-A中預編碼MIMO的信道抵消接收方法，涉及通信技術，為降低預編碼MIMO接收機的實現(xiàn)難度，本發(fā)明提出一種信道抵消接收方法，包括在預編碼MIMO的接收端引入信道抵消模塊，實現(xiàn)信道作用的均衡與發(fā)送符號發(fā)送順序的恢復；利用解預編碼碼本矩陣進行預編碼的逆操作；進行層映射及與其它相關過程相對應的逆操作并完成預編碼MIMO的接收。本發(fā)明利用信道抵消模塊完成信道作用的均衡及接收符號順序的恢復操作，實現(xiàn)了與發(fā)射端各正向過程相對應的逆過程之間的獨立與分離，降低了預編碼MIMO接收機的實現(xiàn)難度及運算復雜度。為基于碼本的預編碼MIMO的接收提供了一種簡單而高效的解決方案。
文檔編號H04L1/06GK101582752SQ20091010415
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月23日
發(fā)明者張祖凡, 張紅兵, 范在山 申請人:重慶郵電大學