一种多天线正交频分复用系统中的基于子带的检测方法

摘要

一种多天线正交频分复用系统中基于子带的检测方法，属于无线数据传输技术领域，其特征在于，接收端将全部子载波分为若干个由连续子载波组成的子带。对每个子带，检测器计算模块根据估计出的信道矩阵，计算出某些子载波的检测矩阵，对这些检测矩阵进行拟合，将拟合参数传给检测模块。检测模块重构出所有子载波上的检测矩阵，对接收数据进行检测。当发送端采用预编码时，对每个子带，接收端的预编码计算模块得到预编码矩阵的拟合参数，将其同时传给检测器计算模块和发送端的预编码模块。预编码模块重构出预编码矩阵，对发送信号预编码。本方法降低了检测矩阵的计算量及其在不同模块间的数据传输量。有预编码时，可降低预编码矩阵的计算量和反馈量。

主权项

1、一种多天线正交频分复用系统中的基于子带的检测方法，其特征在于，在接收端依次执行以下步骤：步骤(1)把接收到的全部有效子载波任意地分为若干个子带，每个子带包含多个连续的子载波；步骤(2)对于每一个所述的子带，检测器计算模块按以下步骤得到检测矩阵的拟合参数，并将所述的拟合参数传输到一个检测模块：步骤(2.1)计算当前所述子带内属于第m根发送天线的共n个导频符号处的信道估计值序列h_m[k₁]，...，h_m[k_i]，...，h_m[k_n]，其中m为所述发送天线的序号，m＝1，2，...，M，i为所述导频符号的序号，i＝1，2，...，n，其中，n不大于当前所述子带内的子载波总数B，k_i为所述导频符号所在子载波的序号，k_i＝k₁，k₂，...，k_n，用y[k_i]除以x[k_i]的第m个元素，即可得到信道矩阵H[k_i]的第m列上的信道估计值h_m[k_i]，所述y[k_i]为第k_i个子载波上的接收信号，x[k_i]为对应于所述第k_i个子载波的发送信号，x[k_i]的第m个元素为预先设定的导频符号，其余元素为0，步骤(2.2)对于所述信道估计值h_m[k_i]的第l个元素hl_m[k_i]，用下述线性函数进行拟合，条件是均方根误差$E_{\mathrm{lm}}^h={\Sigma }_{i=1}^n{(h_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-a_{\mathrm{lm}}^h·k_i-b_{\mathrm{lm}}^h)}^2$最小，从而得到当前所述子带内所有子载波上的信道响应$h_{\mathrm{lm}}\left[k\right]=a_{\mathrm{lm}}^h·k+b_{\mathrm{lm}}^h$其中，k为当前所述子带内的任一子载波的序号，参数和的表达式如下：$a_{\mathrm{lm}}^h=\frac{{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i·h_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-\frac{1}{n}·{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i·{\Sigma }_{i=1}^n{h}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]}{{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i^2-\frac{1}{n}·{\left({\Sigma }_{i=1}^n{k}_i\right)}^2}$$b_{\mathrm{lm}}^h=\frac{{\Sigma }_{i=1}^n{h}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-a_{\mathrm{lm}}^h·{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i}{n},$步骤(2.3)按步骤(2.1)和步骤(2.2)所述的方法对其它子带进行同样操作，步骤(2.4)按步骤(2.1)到步骤(2.3)所述的方法对其它发送天线进行同样的操作，步骤(2.5)计算当前所述子带内的第k₁，k₂，...，k_n个子载波上的n个检测矩阵R[k₁]，...，R[k_n]，使得diag(R[k_i]^HH[k_i])＝1其中，diag(·)表示一个矩阵的对角线元素组成的向量，1为一个每个元素均为1的向量，R[k_i]＝R[k_i]Λ[k_i]，其中，Λ[k_i]是一个对角矩阵，且$R\left[k_i\right]=H\left[k_i\right]{(H{\left[k_i\right]}^{H}H\left[k_i\right]+{\sigma }_n^{2}I)}^{-1},$其中，R[k_i]为第k_i个子载波上的检测矩阵，H[k_i]为等效信道矩阵，为高斯白噪声的功率，I为单位矩阵，由此得到第k₁，k₂，...，k_n个子载波上的检测矩阵R[k₁]，...，R[k_n]，步骤(2.6)根据所述的n个检测矩阵R[k₁]，...，R[k_n]，通过多项式拟合得到当前所述子带内所有子载波上的检测矩阵，步骤(2.6.1)对于所述检测矩阵R[k_i]的第l行第m列的元素r_lm[k_i]，用下述线性函数进行拟合${\bar{r}}_{\mathrm{lm}}=\left[k_i\right]=a_{\mathrm{lm}}^r·k_i+b_{\mathrm{lm}}^r$其中，和为拟合参数，在均方误差$E_{\mathrm{lm}}^r={\Sigma }_{i=1}^n{({\bar{r}}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-a_{\mathrm{lm}}^r·k_i-b_{\mathrm{lm}}^r)}^2$最小的条件下，有$a_{\mathrm{lm}}^r=\frac{{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i·{\bar{r}}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-\frac{1}{n}·{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i·{\Sigma }_{i=1}^n{\bar{r}}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]}{{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i^2-\frac{1}{n}·{\left({\Sigma }_{i=1}^n{k}_i\right)}^2}$$b_{\mathrm{lm}}^h=\frac{{\Sigma }_{i=1}^n{\bar{r}}_{\mathrm{lm}}\left[k_i\right]-a_{\mathrm{lm}}^h·{\Sigma }_{i=1}^n{k}_i}{n},$步骤(2.6.2)用步骤(2.6.1)所述方法得到当前所述子带内的检测矩阵的所有元素的拟合系数，步骤(2.7)所述检测器计算模块把步骤(2.6.2)所述的拟合系数传输给检测模块；步骤(3)所述检测模块根据所述步骤(2.7)传送来的检测矩阵拟合系数，按下式计算当前所述子带内第k个子载波上的检测矩阵的第l行第m列的元素：${\bar{r}}_{\mathrm{lm}}=\left[k\right]=a_{\mathrm{lm}}^r·k+b_{\mathrm{lm}}^r;$步骤(4)所述检测模块根据步骤(3)得到的检测矩阵对接收信号进行检测。