专利名称：一种多输入多输出系统的宽带接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种多输入多输出(MIMO)系统的宽带接收机。
背景技术：
MIMO技术是无线通信领域的重大技术突破，它能够在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。MIMO技术在发送端和接收端采用多天线同时发送和接收信号。由于各发射天线同时发送的信号占用同一个频带，因而通信带宽并没有增加。每个发送天线和每个接收天线之间存在一个空间信道。如果每个空间信道的信道冲击响应独立，则MIMO系统通过多个发送天线和多个接收天线可以在发送端和接收端之间创建多个并行的独立的空间信道。通过这些并行的空间信道独立地传输信息，MIMO系统的传输数据率成倍增加。
目前分别有D-BLAST(Diagonal Bell Laboratories Layered Space-timeArchitecture)方法和V-BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space-timeArchitecture)方法可以实现MIMO系统的解调。但是D-BLAST方法的复杂度很高，不容易实时实现，而V-BLAST方法只适用于窄带信道下MIMO系统的解调，并无法实现宽带信道下MIMO系统的解调。
基于多输入单输出判决反馈均衡器(MISO DFE)的V-BLAST方法可以实现宽带信道下MIMO系统的解调，但是基于MISO DFE的V-BLAST方法的解调性能并不理想。基于MIMO DFE的V BLAST方法可以进一步提高宽带信道下MIMO系统的解调性能，这种方法在一定程度上提高了数据流的符号估计性能，而且减少了串行干扰对消的级数和在一定程度上降低了处理时延。但是，基于MIMO DFE的V-BLAST方法采用串行干扰对消，处理时延依然很大，而且符号的硬判决性能较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种MIMO系统的宽带接收机，以降低处理时延。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样的一种MIMO系统的宽带接收机，所述宽带接收机包括第一级并行干扰对消(PIC)结构，对接收信号矢量进行多输入多输出判决反馈估计，得到每个数据流的信号估计和总信号估计，并由所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的修正的接收信号矢量，并向下一级PIC结构发送所述所有数据流的修正的接收信号矢量；最后一级PIC结构，用于对上一级PIC结构发送的所有数据流的修正的接收信号矢量进行判决反馈均衡，得到所有数据流的符号估计值。
所述宽带接收机进一步包括不少于一级的中间级PIC结构，所述中间级PIC结构位于第一级PIC结构和最后一级PIC结构之间，每个中间级PIC结构串行连接，每个中间级PIC结构对来自上一级PIC结构的所有数据流的修正的接收信号矢量进行检测，得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并由所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的进一步修正的接收信号矢量，并向下一级PIC结构发送所述所有数据流的进一步修正的接收信号矢量。
所述宽带接收机进一步包括与第一级PIC结构连接的解扩单元，解扩单元用于对扩频后的接收信号矢量进行解扩处理，得到接收信号矢量，并向第一级PIC结构发送所述接收信号矢量。
所述宽带接收机进一步包括与第一级PIC结构连接的解扩单元，解扩单元用于对扩频后的接收信号矢量进行解扩处理，得到接收信号矢量，并向第一级PIC结构和中间级PIC结构发送所述接收信号矢量。
所述第一级PIC结构包括第一级检测单元，由接收信号矢量得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并将所有数据流的信号估计和总信号估计送给第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元；第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元，根据所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的修正的接收信号矢量，并将所有数据流的修正的接收信号矢量送给下一级PIC结构。
所述最后一级PIC结构包括M个MISO DFE解调单元，每个MISO DFE解调单元对应一个数据流，其中M为发射天线的数目，每个MISO DFE解调单元用于完成相对应的数据流的判决反馈均衡，得到该数据流的符号估计值。
所述每个中间级PIC结构包括中间级检测单元，由来自上一级PIC结构的所有数据流的修正的接收信号矢量得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并将所有数据流的信号估计和总信号估计送给中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元；中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元，根据所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的进一步修正的接收信号矢量，并将所有数据流的进一步修正的接收信号矢量送给下一级PIC结构。
所述第一级检测单元包括多输入多输出前馈滤波器(MIMO FFF)单元，由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器；加法器，用于计算出MIMO FFF单元输出的信号矢量和多输入多输出反馈滤波器(MIMO FBF)单元输出的信号矢量之差，并将计算出的差送给软判决单元；软判决单元，用于对加法器发送过来的差的每个分量进行软判决，得到每个数据流的符号估计，并将所有数据流的符号估计送给信号估计单元和MIMOFBF单元；权矩阵计算单元，用于由输入的接收信号矢量计算出前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵，并将前向滤波矩阵送给MIMO FFF单元，将反馈滤波矩阵送给MIMO FBF单元；MIMO FBF单元，由反馈滤波矩阵完成对软判决单元输入的包括M个数据流的符号估计的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器；信号估计单元，用于根据所有数据流的符号估计得到每个数据流的信号估计和所有数据流的总信号估计，并将每个数据流的信号估计结果和所有数据流的总信号估计送给第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元。
所述中间级检测单元包括M个中间级MISO DFE解调单元，其中M为发射天线的数目，每个中间级MISO DFE解调单元对应一个数据流，每个中间级MISO DFE解调单元用于完成相对应的数据流的判决反馈均衡，得到该数据流的符号估计值，并向中间级信号估计单元发送该数据流的符号估计值；中间级信号估计单元，用于由每个数据流的符号估计完成每个数据流的信号的估计和总信号估计。
所述中间级MISO DFE解调单元包括多输入单输出前馈滤波器(MISO FFF)单元，由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器；加法器，用于计算出MISO FFF单元输出的信号值和单输入单输出反馈滤波器(SISO FBF)单元输出的信号值之差，并将计算出的差送给软判决单元；软判决单元，用于对加法器发送过来的差进行软判决，得到相应数据流的符号估计，并将该数据流的符号估计送给信号估计单元和SISO FBF单元；权矩阵计算单元，用于由输入的接收信号矢量计算出前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵，并将前向滤波矩阵送给MISO FFF单元，将反馈滤波矩阵送给SISO FBF单元；SISO FBF单元，由反馈滤波矩阵完成对软判决单元输入的由相应数据流的符号估计构成的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器。
通过以上的技术方案可以看出，本发明提出的MIMO系统的宽带接收机采用了并行干扰对消接收结构，在每级并行干扰对消结构中对所有数据流进行并行检测，对通过干扰对消同时得到所有数据流的修正的接收信号矢量，每个数据流的修正的接收信号矢量中都已经将其他数据流干扰的估计对消掉了，这样在下一级并行干扰对消结构中基于每个数据流的修正的接收信号矢量再次对每个数据流进行检测，每个数据流的检测性能势必得到较大提高。因此，这种并行检测与并行对消的处理方式使该MIMO系统可以通过较少的级数获得了较大的性能提高，从而极大地降低了处理时延。
而且，本发明的宽带接收机采用软判决方法提高了符号估计的性能，在软判决的计算中考虑了信道噪声和各个可能发送的符号对符号估计的影响，得到的符号估计值中包含的信息量大。所以，本发明得到的最后的译码结果的BER性能好于硬判决结果的译码结果，从而解决了现有MIMO系统的宽带解调方法中符号的硬判决性能较低的问题，显著地提高了数据流的符号估计性能。
图1为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机结构示意图。
图2为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机的第一级PIC结构示意图。
图3为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机的中间级PIC结构示意图。
图4为本发明一实施例的MIMO系统的最后一级PIC结构示意图。
图5为发明一实施例的MIMO系统的第一级PIC结构的第一级检测单元示意图。
图6为发明一实施例的MIMO系统的中间级PIC结构的中间级检测单元示意图。
图7为本发明一实施例的MIMO系统的中间级PIC结构的中间级检测单元的MISO DFE解调单元示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
假设M为发射天线数目，接收机采用N根天线进行接收。N维的码片级接收信号矢量为X(t)。发送端采用了OVSF码c进行M个数据流的发送。
图1为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机结构示意图。如图1所示，该宽带接收机由一个解扩单元101和S级PIC结构所组成(S≥2)。S级PIC结构包括第一级PIC结构102、(S-2)个中间级PIC结构103和最后一级PIC结构104。
解扩单元101首先接收扩频后的接收信号矢量，并对扩频后的接收信号矢量的每个分量进行解扩，得到接收信号矢量。其中，解扩单元101用OVSF码c和扰码之积完成对输入N维基带接收信号矢量X(t)中每个分量的解扩，得到一个N维的接收信号矢量Xc(k)。
第一级PIC结构102对解扩单元101得到的接收信号矢量进行第一级PIC处理，其中包括对来自解扩单元101的接收信号矢量进行多输入多输出判决反馈估计，得到所有M个数据流的符号估计，并由M个数据流的符号估计得到M个数据流的信号估计和总信号估计，根据M个数据流的信号估计和总信号估计以及接收信号矢量进行并行干扰对消，对消掉数据流间的干扰，得到M个数据流的修正的接收信号矢量。
第二级PIC结构103(即第一个中间级PIC结构)对来自第一级PIC结构102的M个数据流的修正的接收信号矢量进行第一个中间级PIC处理，得到进一步更新的M个数据流的修正的接收信号矢量。第一个中间级PIC处理包括对来自第一级PIC结构102的M个数据流的修正的接收信号矢量分别进行M个数据流的符号估计，得到M个数据流的符号估计值，由M个数据流的符号估计值得到M个数据流的信号估计和总信号估计，并由M个数据流的信号估计和总信号估计以及来自解扩单元101的接收信号矢量进行第一个中间级并行干扰对消处理，对消掉数据流间的干扰，得到M个数据流的进一步更新的M个修正的接收信号矢量，其中在。
其余的中间级PIC结构103的处理过程完全相同。所以可以得到所有中间级PIC结构103的处理过程为第i(i＝2，…，S-1)级PIC结构在进行第i级并行干扰对消处理时，由来自第(i-1)级PIC结构的M个修正的接收信号矢量进行第i级PIC处理，得到进一步更新的M个数据流的修正的接收信号矢量。其中包括由来自第(i-1)级PIC结构的M个修正的接收信号矢量分别进行M个数据流的符号估计，得到M个数据流的符号估计值，由M个数据流的符号估计值得到M个数据流的信号估计和总信号估计，并由M个数据流的信号估计和总信号估计以及来自解扩单元101的接收信号矢量进行第i次并行干扰对消处理，对消掉数据流间的干扰，得到M个数据流的进一步更新的M个修正的接收信号矢量。
最后一级PIC结构104对来自第(S-1)级PIC结构(即第(S-2)个中间级PIC结构)的M个数据流的修正的接收信号矢量进行第S级PIC处理，得到M个数据流的符号估计值，这M个数据流的符号估计值就是M个数据流的最终的检测结果。其中第S级PIC处理包括对来自第(S-1)级PIC结构的M个修正的接收信号矢量分别进行M个数据流的符号估计，得到M个数据流的符号估计值。
如果信号发送的时候没有进行扩频处理，则宽带接收机去掉解扩单元101。此时，符号级的接收信号矢量输入第一级PIC结构102，第一级PIC结构102对符号级的接收信号矢量进行多输入多输出判决反馈估计，得到所有M个数据流的符号估计，并由M个数据流的符号估计得到M个数据流的信号估计和总信号估计，根据M个数据流的信号估计和总信号估计以及符号级的接收信号矢量进行并行干扰对消，对消掉数据流间的干扰，得到M个数据流的修正的接收信号矢量。
此时，第二级PIC结构103(即第一个中间级PIC结构)对来自第一级PIC结构102的M个数据流的修正的接收信号矢量进行第一个中间级PIC处理，得到进一步更新的M个数据流的修正的接收信号矢量。第一个中间级PIC处理包括对来自第一级PIC结构102的M个数据流的修正的接收信号矢量分别进行M个数据流的符号估计，得到M个数据流的符号估计值，由M个数据流的符号估计值得到M个数据流的信号估计和总信号估计，并由M个数据流的信号估计和总信号估计以及符号级接收信号矢量进行第一个中间级并行干扰对消处理，对消掉数据流间的干扰，得到M个数据流的进一步更新的M个修正的接收信号矢量。同理，此时其余的中间级PIC结构103的处理过程仍然完全相同。并且此时，最后一级PIC结构104对来自第(S-1)级PIC结构(即第(S-2)个中间级PIC结构)的M个数据流的修正的接收信号矢量进行第S级PIC处理，得到M个数据流的符号估计值，这M个数据流的符号估计值就是M个数据流的最终的检测结果。其中第S级PIC处理包括对来自第(S-1)级PIC结构的M个修正的接收信号矢量分别进行M个数据流的符号估计，得到M个数据流的符号估计值。
图2为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机的第一级PIC结构示意图。如图2所示，第一级PIC结构由第一级检测单元201和第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元202构成。其中，第一级检测单元201由来自解扩单元101的接收信号矢量得到M个数据流的信号估计和总信号估计，并将M个数据流的信号估计和总信号估计送给第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元202。第一级干扰对消和接收信号矢量修正单元202的输入信号为M个数据流的信号估计和总信号估计与接收信号矢量。第一级干扰对消和接收信号矢量修正单元202由输入信号进行第一级并行干扰对消，对消掉数据流间的干扰，得到M个修正的接收信号矢量，并将M个修正的接收信号矢量送给第二级PIC结构103(即第一个中间级PIC结构)。
图3为本发明一实施例的MIMO系统的宽带接收机的中间级PIC结构示意图。第二级PIC结构至第(S-1)级PIC结构都是中间级PIC结构，并具有完全相同的结构。如图3所示，第i(i＝2，…，S-1)级PIC结构103由中间级检测单元301和一个中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元302构成。中间级检测单元301由来自第(i-1)级PIC结构的M个修正的接收信号矢量得到M个数据流的信号估计和总信号估计，并将M个数据流的信号估计和总信号估计送给中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元302。中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元302的输入信号为中间级检测单元301送来的M个数据流的信号估计、总信号估计和解扩单元101送来的接收信号矢量。中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元302由输入信号进行中间级并行干扰对消，对消掉数据流间的干扰，得到M个修正的接收信号矢量，并将M个修正的接收信号矢量送给第(i+1)级PIC结构。
图4为本发明一实施例的MIMO系统的最后一级PIC结构示意图。如图4所示，最后一级PIC结构104由M个MISO DFE单元401构成。MISODFE单元m(m＝1，2，…，M)由第m个数据流的修正的接收信号矢量得到第m个数据流的符号估计。M个数据流的符号估计就是M个数据流的最终检测结果。
下面详细介绍图2中第一级检测单元201、图2中第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元202、图3中中间级检测单元301和图4中第S级PIC结构104中的MISO-DFE单元401。
MIMO系统的信号模型xc(k)是用第c个OVSF码和扰码之积对接收信号矢量xc(t)采样而得到的，可以写成如下形式xc[k]=Σm=1MHc,msc,m[k]+nc(k)]]>(1)这里sc，m[k]＝[sc，m[k+La]…sc，m[k-Lc]]T，sc，m[k]是第m根天线发送的第k个符号；Hc,m=hc,1,m(-La)···hc,1,m(-Lc)·········hc,N,m(-La)···hc,N,m(-Lc),]]>是一个N×L阶矩阵，它的第n行表示发送天线m和接收天线n之间的信道冲击响应序列，La和Lc分别为信道的非因果记忆和因果记忆，且L＝La+Lc+1；nc[k]＝[nc，1[k]…nc，N[k]]T，是一个N维噪声矢量，它的每个分量服从 分布，且E[nc(k)ncH(k)]=σn2IN,]]>IN是一个N阶的单位矩阵。
下面介绍第一级PIC结构102的第一级检测单元201。
参见图5，第一级PIC结构102的第一级检测单元201由一个MIMO DFE解调单元501和一个信号估计单元502构成。
MIMO DFE解调单元501由权矩阵计算单元503、MIMO FFF单元504、MIMO FBF单元505、加法器单元506和软判决单元507构成。其中，权矩阵计算单元503由输入的接收信号矢量完成前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵的计算，并将前向滤波矩阵送给MIMO FFF单元504，将反馈滤波矩阵送给MIMO FBF单元505；MIMO FFF单元504由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器506；MIMO FBF单元505由反馈滤波矩阵完成对软判决单元507输入的M个数据流的符号估计组成的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器506；加法器506求出MIMO FFF单元504输出的信号矢量和MIMO FBF单元505输出的信号矢量之差，并将求出的差送给软判决单元507；软判决单元507对加法器506送来的差的每个分量进行软判决，得到每个数据流的符号估计，并将M个数据流的符号估计送给信号估计单元502和MIMO FBF单元505。
信号估计单元502由M个数据流的符号估计得到每个数据流的信号估计和所有数据流的总信号估计，并将每个数据流的信号估计结果和所有数据流的总信号估计送给第一级PIC的干扰对消与接收信号矢量修正单元202。
第一级PIC结构的第一级检测单元201完成对输入信号矢量的解调，并得到每个数据流的信号估计和总信号估计，具体说明如下MIMO DFE解调单元501完成如下功能设MIMO DFE解调单元501的输入信号矢量为x‾c[k]=Σm=1MH‾c,ms‾c,m[k]+n‾c(k)]]>(2)其中，xc[k]＝vec[xc[k]…xc[k-Kf]]，Kf是前向滤波器长度，vec[A1···AL]=[A1T···ALT]T;]]>sc，m[k]＝[sc，m[k+La]…sc，m[k-Lc-Kf]]T；H‾c,m=Hc,m···0·········0···Hc,m,]]>是一个N(Kf+1)×(L+Kf)阶的Toeplitz矩阵；nc[k]＝vec[nc[k]…nc[k-Kf]]MIMO FFF单元504的权矩阵为Wc，是N(Kf+1)×M阶矩阵，MIMO FBF单元505的权矩阵为Vc，是KbM×M阶矩阵，Kb是反馈滤波器长度。
权矩阵计算单元503按照以下公式计算得到权矩阵Wc和VcWc=Rc-1H‾1,c,pres]]>(3a-1)
Vc=H‾1,c,fbHWc]]>(3a-2)其中，Rc=Σm=1M(H‾1,c,mH‾1,c,mH-H‾1,c,m,fbH‾1,c,m,fbH)+σ2IN(Kf+1)×N(Kf+1);]]>H1，c，pres＝[H1，c，1，pres…H1，c，M，pres]，H1，c，m，pres，表示矩阵H1，c，m的第La+1+d1列；H1，c，fb＝[H1，c，1，fb…H1，c，M，fb]，H1，c，m，fb表示矩阵H1，c，m的第La+2+d1列到La+1+d1+Kf列构成的矩阵；H1，c，m是Hc，m的估计，由第一次信道估计得到；如果信道估计理想，则H1，c，m＝Hc，m。H1，c，m是Hc，m的估计。
MIMO FFF单元504由前向滤波矩阵Wc完成对输入信号矢量xc[k]的滤波，并将滤波结果yc[k]送给加法器506yc[k]=WcHx‾c[k]]]>(3b)MIMO FBF单元505由反馈滤波矩阵Vc完成对输入矢量的滤波，并将滤波结果Δyc[k]送给加法器506Δyc[k]=VcHS^c,fb[k-d1-1]]]>其中，sc，m[k]的估计为1，c，m[k]，S^c[k-d1-1]=[s^1,c,1[k-d1-1]···s^1,c,M[k-d1-1]]T,]]>di是判决时延，为非负整数，S^c,fb[k-d1-1]=vec[S^c[k-d1-1]···S^c[k-d1-Kb]],]]>Kb是反馈滤波器长度；加法器506完成干扰对消功能y·c[k]=yc[k]-Δyc[k]]]>(3d)软判决单元507完成对输入信号矢量 的每个分量的软判决，对 第m个分量 的软判决如下
s^1,c,m[k]=D(y·c,m),m=1,2,···,M]]>(3e)在第i级PIC结构中(i＝1，2，…，S-1)，信号估计单元702完成如下功能第m个数据流的信号估计如下Si,c,m[k]=Hi,c,mS^i,c,m[k],m=1,2,···,M]]>(3f)其中，S^i,c,m[k]=[s^i,c,m[k-La]···s^i,c,m[k-Lc]]T,]]>i，c，m[k]为第i级PIC结构中符号c，m[k]的估计。
M个数据流的总信号估计如下X^i,c[k]=Σm=1MSi,c,m[k]]]>(3g)在第i(i＝1，2，…，S-1)级PIC结构中，干扰对消与解扩信号矢量修正单元202和302按照下面两个公式计算得到M个修正的解扩信号矢量xi+1,c(k)=xc(k)-x^i,c(k)]]>xi+1，c，m[k]＝xi+1，c[k]+si，c，m[k]，m＝1，2，…，M(4)si，c，m[k]是数据流i的信号估计，该信号估计包括了在时刻k，该数据流的其他时刻发送的符号对该时刻接收信号的干扰。
下面介绍中间级PIC结构103的中间级检测单元301。
图6为本发明一实施例的MIMO系统的中间级PIC结构的中间级检测单元示意图。如图6所示，中间级检测单元301由M个MISO DFE解调单元601和一个中间级信号估计单元602构成。每个MISO DFE单元对应于一个数据流，并且每个MISO DFE单元601都用于完成对相应数据流的符号估计。中间级信号估计单元602完成每个数据流信号的估计和总信号估计，与第一级PIC结构102的第一级检测单元201中的信号估计单元502相同。
基于图6所示，图7为本发明一实施例的MIMO系统的中间级PIC结构的中间级检测单元的MISO DFE解调单元示意图。如图7所示，MISO DFE解调单元601由权矩阵计算单元703、MISO FFF单元704、MISO FBF单元705、加法器706和软判决单元707构成。其中，权矩阵计算单元703由输入的接收信号矢量完成前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵的计算，并将前向滤波矩阵送给MISO FFF单元704，将反馈滤波矩阵送给MISO FBF单元705；MISO FFF单元704由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器706；MISO FBF单元505由反馈滤波矩阵完成对软判决单元507输入的相应数据流的符号估计组成的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器506；加法器506求出MISOFFF单元504输出的信号值和MISO FBF单元505输出的信号值之差，并将求出的差送给软判决单元507；软判决单元507对加法器506送来的差进行软判决，得到该数据流的符号估计，并将该数据流的符号估计送给信号估计单元502和MISO FBF单元505。
第i级PIC结构中第m个MISO DFE解调单元完成如下功能MISO FFF单元704的滤波矩阵为Wi，c，m，是1×N(Kf+1)阶矩阵；SISO FBF单元705的滤波矩阵为Vi，c，m，是1×KbM阶矩阵。
权矩阵计算单元703按照如下公式计算得到权矩阵Wi，c，m和Vi，c，m，并将矩阵Wi，c，m送给MISO FFF单元704，将权矩阵Vi，c，m送给SISO FBF单元705。
Wi,c,mVi,c,m=PH-1i,c,mi,c,m]]>其中，Pi,c,m=σs2(H‾i,c,m)d1+1OKb,]]>OKb表示Kb维的零矢量，di表示判决时延。
如果在第i级不重新进行信道估计，则Hi，c，m＝H(i-1)，c，m；如果在第i级重新进行信道估计，Hi，c，m矩阵就是通过信道估计得到更新的Hc，m矩阵； 是符号的功率；i,c,m=Rxx-RSmxH-RSmxRSmSm]]>
其中，Rxx=σs2H‾i,c,mH‾i,c,mH+σn2IN(Kf+1),]]>RSmx=σs2(H‾i,c,m)di+2···d1+Kb+1H,]]>(H‾i,c,m)d1+2···d1+Kb+1]]>表示矩阵Hi，c，m的第di+2列到第di+Kb+1列构成的矩阵；RSmSm=σs2IKb.]]>MISO FFF单元704按照下式对输入信号矢量xi，c，m[k]进行滤波，并将滤波结果送给加法器904yi，c，m[k]＝Wi，c，mxi，c，m[k]SISO FBF单元705按照下式对输入信号矢量进行滤波，并将滤波结果送给加权器904Δyi，c，m[k]＝Vi，c，mi，c，m[k-di-1]其中，在第i(1＜i≤s)级PIC结构中sc，m[k]的估计为i，c，m[k]，i，c，m[k-di-1]＝[i，c，m[k-di-1]…i，c，m[k-di-Kb]]T加法器706完成干扰对消功能y·i,c,m[k]=yi,c,m[k]-Δyi,c,m[k]]]>软判决器707完成对输入信号 的软判决，输入信号的软判决结果就是符号的估计s^i,c,m[k]=D(y·i,c,m[k]),m=1,2,···,M]]>第S级PIC结构中的MISO DFE单元401可以与图7中所示的MISO DFE单元701相同。M个MISO DFE单元401分别完成M个数据流的符号估计。这M个MISO DFE单元401的符号估计结果作为M个数据流的最终检测结果输出。
参数取值Kf、Kb的值可以通过仿真优化得到，也可以根据对检测性能和复杂度的要求确定；
di可以在区间
内优化得到，其中，dMAX=Kf,(Lc≥Kb)Kf+Lc-Kb,(Lc≤Kb)]]>软判决函数的定义设y＝a+v其中，a∈{A1，A2…，AK}，{A1，A2…，AK}是所有可能的发送符号构成的集合；v是高斯白噪声。
则y＝a+v的软判决按照下式计算a^=D(y)=βΣk=1KAkf(y|Ak)Σk=1Kf(y|Ak)]]>其中，β称为校正因子，用以校正信道估计不理想造成的符号估计的偏差和干扰对消的偏差；f(y|Ak)表示发送符号为Ak时接收到y的概率密度函数。β和f(y|Ak)的计算方法如下(1)若发送的符号是复数，则f(y|Ak)=12πσ2e(YR-ARk)2+(YI-AIk)22σ2]]>其中，ARk、AIk分别为Ak的实部和虚部；YR、YI分别为y的实部和虚部；VR、VI分别为v的实部和虚部，分别服从N(0，σ2)分布。且β是复数。
(2)若发送符号是实数，则f(y|Ak)=12πσe-(YR-Ak)22σ2]]>其中，YR为y的实部；VR为v的实部，服从N(0，σ2)分布。且β是实数。
(3)β的取值与符号的SNR密切相关，是符号的SNR的函数。
为了简化计算，也可以直接令β＝1，即不考虑信道估计的偏差对符号估计和干扰对消造成的影响。
通常，在接收端符号的SNR(Signal to Noise Ratio)要达到一定的数值，才能使解映射和译码后的比特BLER(Block Error Rate)性能满足业务质量的要求。对于给定的BLER数值，可以通过仿真确定为使译码以后BLER性能达到要求，符号所需要达到的最低SNR数值SMIN。并取T1＝SMIN-δ1，T2＝SMIN-δ2。其中，δ1＞0，δ2＞δ1。
如果符号的SNR大于阈值T1＝SMAX-δ1，就认为该符号的信道估计比较准确，可以近似认为β＝1。
如果符号的SNR小于或等于阈值T2＝SMAX-δ2，就认为该符号的SNR太低，使信道估计非常差，可以近似认为β＝0。
如果符号的SNR大于阈值T2＝SMAX-δ2且小于等于阈值T1＝SMAX-δ1，可以通过COSSAP仿真或MATLAB仿真优化确定当SNR在(T2，T1)内变化时β的具体取值。
δ1、δ2取值直接影响β对符号估计偏差的校正的精度和SNR优化区间(T2，T1)的大小。可以根据对校正精度和优化计算量的需要确定δ1和δ2的数值。
综上所述，β取值如下β=0,SNR≤T2αi,SNRi-1<SNR≤SNRi,SNRi=T2+i(T1-T2)I,i=1,2,···,I1,SNR>T1]]>上式中，α1的取值通过在较小的SNR区间[SNRi-1，SNRi]的COSSAP仿真或MATLAB仿真优化得到。其中，I是对SNR优化区间(T2，T1)量化得到的小区间的个数，根据需要而确定。
在上述MIMO接收机中，级数S的取值范围为2≤S＜M。通常，可以根据具体的性能和时延需求，确定S的取值。一般地，当S＝2或3时，性能就已经非常好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多输入多输出系统的宽带接收机，其特征在于，所述宽带接收机包括第一级并行干扰对消PIC结构，对接收信号矢量进行多输入多输出判决反馈估计，得到每个数据流的信号估计和总信号估计，并由所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的修正的接收信号矢量，并向下一级PIC结构发送所述所有数据流的修正的接收信号矢量；最后一级PIC结构，用于对上一级PIC结构发送的所有数据流的修正的接收信号矢量进行判决反馈均衡，得到所有数据流的符号估计值。
2.根据权利要求1所述的宽带接收机，其特征在于，所述宽带接收机进一步包括不少于一级的中间级PIC结构，所述中间级PIC结构位于第一级PIC结构和最后一级PIC结构之间，每个中间级PIC结构串行连接，每个中间级PIC结构对来自上一级PIC结构的所有数据流的修正的接收信号矢量进行检测，得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并由所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的进一步修正的接收信号矢量，并向下一级PIC结构发送所述所有数据流的进一步修正的接收信号矢量。
3.根据权利要求1所述的宽带接收机，其特征在于，所述宽带接收机进一步包括与第一级PIC结构连接的解扩单元，解扩单元用于对扩频后的接收信号矢量进行解扩处理，得到接收信号矢量，并向第一级PIC结构发送所述接收信号矢量。
4.根据权利要求2所述的宽带接收机，其特征在于，所述宽带接收机进一步包括与第一级PIC结构连接的解扩单元，解扩单元用于对扩频后的接收信号矢量进行解扩处理，得到接收信号矢量，并向第一级PIC结构和中间级PIC结构发送所述接收信号矢量。
5.根据权利要求1或2所述的宽带接收机，其特征在于，所述第一级PIC结构包括第一级检测单元，由接收信号矢量得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并将所有数据流的信号估计和总信号估计送给第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元；第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元，根据所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的修正的接收信号矢量，并将所有数据流的修正的接收信号矢量送给下一级PIC结构。
6.根据权利要求1或2所述的宽带接收机，其特征在于，所述最后一级PIC结构包括M个多输入单输出判决反馈均衡器MISO DFE解调单元，每个MISO DFE解调单元对应一个数据流，其中M为发射天线的数目，每个MISODFE解调单元用于完成相对应的数据流的判决反馈均衡，得到该数据流的符号估计值。
7.根据权利要求2所述的宽带接收机，其特征在于，所述每个中间级PIC结构包括中间级检测单元，由来自上一级PIC结构的所有数据流的修正的接收信号矢量得到所有数据流的信号估计和总信号估计，并将所有数据流的信号估计和总信号估计送给中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元；中间级干扰对消与接收信号矢量修正单元，根据所有数据流的信号估计、总信号估计和接收信号矢量对消掉数据流间的干扰，得到所有数据流的进一步修正的接收信号矢量，并将所有数据流的进一步修正的接收信号矢量送给下一级PIC结构。
8.根据权利要求5所述的宽带接收机，其特征在于，所述第一级检测单元包括多输入多输出前馈滤波器MIMO FFF单元，由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器；加法器，用于计算出MIMO FFF单元输出的信号矢量和多输入多输出反馈滤波器MIMO FBF单元输出的信号矢量之差，并将计算出的差送给软判决单元；软判决单元，用于对加法器发送过来的差的每个分量进行软判决，得到每个数据流的符号估计，并将所有数据流的符号估计送给信号估计单元和MIMOFBF单元；权矩阵计算单元，用于由输入的接收信号矢量计算出前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵，并将前向滤波矩阵送给MIMO FFF单元，将反馈滤波矩阵送给MIMO FBF单元；MIMO FBF单元，由反馈滤波矩阵完成对软判决单元输入的包括M个数据流的符号估计的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号矢量送给加法器；信号估计单元，用于根据所有数据流的符号估计得到每个数据流的信号估计和所有数据流的总信号估计，并将每个数据流的信号估计结果和所有数据流的总信号估计送给第一级干扰对消与接收信号矢量修正单元。
9.根据权利要求7所述的宽带接收机，其特征在于，所述中间级检测单元包括M个中间级多输入单输出判决反馈均衡器MISO DFE解调单元，其中M为发射天线的数目，每个中间级MISO DFE解调单元对应一个数据流，每个中间级MISO DFE解调单元用于完成相对应的数据流的判决反馈均衡，得到该数据流的符号估计值，并向中间级信号估计单元发送该数据流的符号估计值；中间级信号估计单元，用于由每个数据流的符号估计完成每个数据流的信号的估计和总信号估计。
10.根据权利要求9所述的宽带接收机，其特征在于，所述中间级MISO DFE解调单元包括多输入单输出前馈滤波器MISO FFF单元，由输入的前向滤波矩阵完成对接收信号矢量的前向滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器；加法器，用于计算出MISO FFF单元输出的信号值和单输入单输出反馈滤波器SISO FBF单元输出的信号值之差，并将计算出的差送给软判决单元；软判决单元，用于对加法器发送过来的差进行软判决，得到相应数据流的符号估计，并将该数据流的符号估计送给信号估计单元和SISO FBF单元；权矩阵计算单元，用于由输入的接收信号矢量计算出前向滤波权矩阵和反馈滤波权矩阵，并将前向滤波矩阵送给MISO FFF单元，将反馈滤波矩阵送给SISO FBF单元；SISO FBF单元，由反馈滤波矩阵完成对软判决单元输入的由相应数据流的符号估计构成的矢量的反馈滤波，并将滤波得到的信号值送给加法器。
全文摘要
本发明公开了一种多输入多输出(MIMO)系统的宽带接收机，包括第一级并行干扰对消(PIC)结构和最后一级PIC结构。第一级PIC结构用于对接收信号矢量进行第一级PIC处理，得到所有数据流的修正的接收信号矢量，并向下一级PIC结构发送所有数据流的修正的接收信号矢量；最后一级PIC结构用于对来自上一级PIC结构的所有数据流的修正的接收信号矢量进行最后一级PIC处理，得到所有数据流的符号估计值。本宽带接收机极大地降低了处理时延，并且显著地提高了数据流的符号估计性能。
文档编号H04L25/03GK1716925SQ20041006231
公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月1日 优先权日2004年7月1日
发明者魏立梅 申请人:华为技术有限公司