专利名称：一种ofdma多天线系统的符号检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种OFDMA多天线系统的符号检测方法及装置。
背景技术：
干扰和多径衰落是影响系统性能的两个重要因素。在OFDMA无线系统中，通过给每个符号引入循环前缀来解决多径问题。为了对抗衰落，通过在不同的子载波和时隙上传输信号实现时频分集。符号经过信道编码后，当部分信号遇到衰落时，仍然可以通过剩余的优质符号来恢复有用信号。然而，在对抗多径衰落的同时还进行干扰抑制是一个比较困难的问题。使得该问题更严重的是，可以用于获知信号和干扰特征的可用信号是有限的，因此需要提出一个可以同时对抗多径衰落和进行干扰抑制的有效的方案。
发明内容
对于多个信源的信号在相同的无线资源上传输的OFDMA多天线系统，本发明提出了一种信道均衡和干扰抑制的符号检测方法，包括以下步骤 a，将接收到的多个消息信号向量、导频符号向量划分成多个组，每组中包含的消息信号向量和导频符号向量在子载波频率和符号周期上相邻，并且为每组分配至少一个空符号向量； b，根据每组分配的空符号向量，为每组估计至少一个用户干扰矩阵； c，根据每组接收到的导频符号向量和/或消息信号向量，为每组估计至少一个空
间特征； d，根据每组的一个或多个空间特征和一个或多个用户干扰矩阵，为每组生成至少一个波束赋形权重； e，根据每组的至少一个波束赋形权重，将每组接收到的消息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并； f，从每组中抽取至少一个空间合并后的消息信号组成一个消息信号集合，从每组中抽取至少一个空间合并后的导频符号组成一个导频集合，根据消息信号集合和导频符号集合检测消息符号。 优选的，步骤a所述消息信号是CS-OFDMA符号，它是对多个OFDMA符号进行加权求和得到的。 优选的，步骤a所述分配是将一个或多个空符号向量分配给多个组。即一个空符号向量可以只分配给一个组，也可以分配给多个组共享。 优选的，步骤b所述用户干扰矩阵是一个根据空符号向量生成的相关矩阵。
优选的，步骤d具体包括每组中的一个用户干扰矩阵的逆矩阵左乘空间特征，得到该组的波束赋形权重。步骤d还可以具体包括每组中的一个用户干扰矩阵的逆矩阵左乘由多个空间特征组成的空间特征矩阵，将对结果矩阵的列向量进行加权求和得到的向量作为波束赋形权重。 优选的，步骤f具体包括根据所述导频集合中的导频符号，进一步合并所述消息信号集合中的消息信号，获得消息符号估计。所述进一步合并可以是基于最小均方误差准则。
优选的，步骤f进一步包括 1.将检测符号重新调制为消息信号； 2.将重新调制后的消息信号作为训练信号，为每组生成一个或多个改进的波束赋形权重； 3.根据每组的至少一个改进的波束赋形权重，对每组接收到的消息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并； 4.然后根据来自多个组的多个空间合并后的消息信号和导频符号，检测信息符号。 进一步的，上述步骤2可以具体为构建每一组的用户数据矩阵和用户相关向量，计算改进的波束赋形权重为每一组用户数据矩阵的逆矩阵左乘该组的用户相关向量。所述用户数据矩阵可以是根据每组接收的多个消息信号向量估计的相关矩阵；所述用户相关向量可以是所述每组接收的多个消息信号向量的加权和。
本发明还提出了一种信道均衡和干扰抑制的符号检测装置，包括 —个波束赋形权重计算单元，用于根据每组分配的空符号向量，为每组估计至少
一个用户干扰矩阵；根据每组接收到的导频符号向量和/或消息信号向量，为每组估计至
少一个空间特征；然后根据每组的一个或多个空间特征和一个或多个用户干扰矩阵，为每
组生成至少一个波束赋形权重； —个空间合并单元，用于根据每组的至少一个波束赋形权重，将每组接收到的消息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并； —个信道估计单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空间合并后的导频符号，并对每组进行信道估计； —个符号检测单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空间合并后的消息信号，根据信道估计单元的输出结果，进一步合并所述消息信号集合中的消息信号，获得消息符号估计。 优选的，该装置还包括一个重新调制单元，用于将检测符号单元输出的消息符号估计重新调制为消息信号；波束赋形权重计算单元将重新调制后的消息信号作为训练信号，为每组生成一个或多个改进的波束赋形权重。 本发明采用的是空时/频联合符号检测的策略，在干扰和多径衰落信道下，可以实现干扰抑制，同时还实现了时频分集。
图1是本发明实施例1的将时频网格集合划分成4组的示意 图2是本发明实施例1的接收到的信号的示意 图3是本发明实施例2的发射机的发射处理的流程框 图4是本发明实施例2的接收机的接收处理的流程框5
图5是本发明实施例3的接收机的接收处理的流程框图；
图6是采用本实施例3所述方法的符号检测装置的框图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式
。 本发明的基本思想是信号在一个时频网格集合上传输，时频网格集合被划分成 多组。接收机接收到每个时频网格的消息信号向量后，对每组的消息信号向量进行空间合 并。然后进一步合并不同组的空间合并信号，生成消息符号估计。 实施例l :如图1所示，信号在一个时频网格集合上传输，时频网格集合被划分成4 组，每组是一个包含了相邻时频网格的子集，并且给每组分配一个空符号。分配方法可以如 图l(a)所示，每组分配的空符号各不相同；分配方法也可以如图l(b)所示，组1和组2共 享一个空符号，组3和组4共享一个空符号。 对于具有多个天线的接收机，如图2所示，接收到的第i组的消息信号向量 x;(a,O ,导频向量x;0力和空符号向量x二(々力如下- < (t o=h; o. y (t,)+h;.(々,o / o)+v' o
x'p (&, o=h; o.《o, o+h;. (&， o'力(o+v; o x(a， o=h;. (a, o 7: (o+< (a, o 这里，k和t分别指示的是子载波和符号周期位置，si(k， t)是有用信号，J"(t)是 干扰信号，vi(k， t)是噪声信号。接收机接收到消息信号向量x;(々,o,导频向量x;(A力和空符号向量x二o力
后，首先根据每组的空间特征和用户干扰矩阵为每组计算一个波束赋形权重。 第i组的空间特征根据每组接收到的导频符号向量计算为x;O，/)/《(A:，0;第i
组的用户干扰矩阵R二通过分配给第i组的空符号向量计算为 则第i组的波束赋形权重计算如下w'二(R么)—乂x;om)";om))。 这里，波束赋形权重还可以通过其它方法计算。例如，将每组中的一个用户干扰矩 阵的逆矩阵左乘由多个空间特征组成的空间特征矩阵，取对结果矩阵的列向量进行加权求 和得到的向量作为波束赋形权重。 然后，利用V对接收到的第i组的消息信号向量x; (A, 0和导频符号向量x^(A,/)
进行空间合并，如下 乂 0 二 (w' )* . x; 0 K(a,0 = (w')*'x'p(A:,0
6
最后，从每组中抽取至少一个空间合并后的消息信号组成一个消息信号集合，从 每组中抽取至少一个空间合并后的导频符号组成一个导频集合，根据消息信号集合和导频 符号集合检测消息符号。 实施例2 :本实施例中传输的信息符号是CS-0FDMA信号。需要传输的L个消息符
号S，通过码扩矩阵W左乘S后生成CS-OFDMA信号。
<formula>formula see original document page 7</formula> 图3是本实施例的发射机的发射处理的流程框图，CS-OFDMA信号{xn}经过子载波 映射、IFFT变换和D/A转换后，通过射频天线发射出去。 图4是本实施例的接收机的接收处理的流程框图。首先根据每组的空间特征和用 户干扰矩阵计算波束赋形权重；然后根据每组的波束赋形权重，对每组进行空间合并；从 每组中选抽取一个空间合并后的消息信号{yi}组成一个集合，从每组中抽取一个空间合并
后的导频符号{;^}组成一个导频集合，根据该集合进行符号检测和解码，具体如下 因为{yi}是通过信道影响后实际接收到的{xn}:
<formula>formula see original document page 7</formula> 其中，W可以通过0^}来估算。那么信道模型以矩阵的形式表示如下
<formula>formula see original document page 7</formula>
采用最小均方误差准则来检测信号符号S :
A = (W*|①|2W+o 21)—VO*
<formula>formula see original document page 7</formula> 实施例3 :如图5所示，在检测出初始信号符号S后，他们可以被再次调制生成i ,
将i作为训练信号可以进一步改进波束赋形权重。本实施例中，i的重新调制采用如下方
法<formula>formula see original document page 7</formula> 然后构建每一组的用户数据矩阵r;和用户相关向量r-,根据最小均方误差准则
计算第i组的改进的波束赋形权重，如下 通过改进的波束赋形权重，可以进行新一轮的空间合并和符号检测，生成改进的 信号符号估计。 图6是采用本实施例方法的符号检测装置，包括 —个波束赋形权重计算单元，用于根据每组分配的空符号向量，为每组估计至少 一个用户干扰矩阵；根据每组接收到的导频符号向量和/或消息信号向量，为每组估计至 少一个空间特征；然后根据每组的一个或多个空间特征和一个或多个用户干扰矩阵，为每 组生成至少一个波束赋形权重； —个空间合并单元，用于根据每组的至少一个波束赋形权重，将每组接收到的消 息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并； —个信道估计单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空 间合并后的导频符号，并对每组进行信道估计； —个符号检测单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空 间合并后的消息信号，根据信道估计单元的输出结果，进一步合并所述消息信号集合中的 消息信号，获得消息符号估计； —个重新调制单元，用于将检测符号单元输出的消息符号估计重新调制为消息信 号；波束赋形权重计算单元将重新调制后的消息信号作为训练信号，为每组生成一个或多 个改进的波束赋形权重。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种OFDMA多天线系统的符号检测方法，多个信源的信号在相同的无线资源上传输，所述方法的特征在于，包括以下步骤a，将接收到的多个消息信号向量、导频符号向量划分成多个组，每组中包含的消息信号向量和导频符号向量在子载波频率和符号周期上相邻，并且每组分配至少一个空符号向量；b，根据每组分配的空符号向量，为每组估计至少一个用户干扰矩阵；c，根据每组接收到的导频符号向量和/或消息信号向量，为每组估计至少一个空间特征；d，根据每组的一个或多个空间特征和一个或多个用户干扰矩阵，为每组生成至少一个波束赋形权重；e，根据每组的至少一个波束赋形权重，将每组接收到的消息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并；f，从每组中抽取至少一个空间合并后的消息信号组成一个消息信号集合，从每组中抽取至少一个空间合并后的导频符号组成一个导频集合，根据消息信号集合和导频符号集合检测消息符号。
2. 如权利要求1的方法，其特征在于步骤a，所述消息信号是CS-OFDMA符号，它是对多 个0FDMA符号进行加权求和得到的。
3. 如权利要求l的方法，其特征在于步骤a，所述分配是将一个或多个空符号向量分配 给多个组。
4. 如权利要求l的方法，其特征在于步骤b，所述用户干扰矩阵是一个根据空符号向量 生成的相关矩阵。
5. 如权利要求l的方法，其特征在于，步骤d具体包括每组中的一个用户干扰矩阵的 逆矩阵左乘空间特征，得到该组的波束赋形权重。
6. 如权利要求1的方法，其特征在于，步骤d具体包括每组中的一个用户干扰矩阵的 逆矩阵左乘由多个空间特征组成的空间特征矩阵，将对结果矩阵的列向量进行加权求和得 到的向量作为波束赋形权重。
7. 如权利要求1的方法，其特征在于，步骤f具体包括根据所述导频集合中的导频符 号，进一步合并所述消息信号集合中的消息信号，获得消息符号估计。
8. 如权利要求7的方法，其特征在于，所述进一步合并是基于最小均方误差准则。
9. 如权利要求1的方法，其特征在于，步骤f进一步包括 9. 1.将检测符号重新调制为消息信号；9. 2.将重新调制后的消息信号作为训练信号，为每组生成一个或多个改进的波束赋形 权重；9. 3.根据每组的至少一个改进的波束赋形权重，对每组接收到的消息信号向量和导频 符号向量分别进行空间合并；9. 4.然后根据来自多个组的多个空间合并后的消息信号和导频符号，检测信息符号。
10. 如权利要求9的方法，其特征在于，步骤8. 2具体包括构建每一组的用户数据矩 阵和用户相关向量，计算改进的波束赋形权重为每一组用户数据矩阵的逆矩阵左乘该组的 用户相关向量。
11. 如权利要求10的方法，其特征在于，所述用户数据矩阵是根据每组接收的多个消息信号向量估计的相关矩阵；所述用户相关向量是所述每组接收的多个消息信号向量的加权和。
12. —种采用权利要求1所述方法的符号检测装置，其特征在于，包括一个波束赋形权重计算单元，用于根据每组分配的空符号向量，为每组估计至少一个用户干扰矩阵；根据每组接收到的导频符号向量和/或消息信号向量，为每组估计至少一个空间特征；然后根据每组的一个或多个空间特征和一个或多个用户干扰矩阵，为每组生成至少一个波束赋形权重；一个空间合并单元，用于根据每组的至少一个波束赋形权重，将每组接收到的消息信号向量和导频符号向量分别进行空间合并；一个信道估计单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空间合并后的导频符号，并对每组进行信道估计；一个符号检测单元，用于从空间合并处理单元的输出结果中每组抽取至少一个空间合并后的消息信号，根据信道估计单元的输出结果，进一步合并所述消息信号集合中的消息信号，获得消息符号估计。
13. —种如权利要求12所述的符号检测装置，其特征在于，还包括一个重新调制单元，用于将检测符号单元输出的消息符号估计重新调制为消息信号；波束赋形权重计算单元将重新调制后的消息信号作为训练信号，为每组生成一个或多个改进的波束赋形权重。
全文摘要
本发明提出一种多个信源信号在相同无线资源上传输的OFDMA多天线系统的符号检测方法，包括a，将接收到的消息信号向量、导频符号向量分组，每组中消息信号向量和导频符号向量在子载波和符号周期上相邻且分配至少一个空符号向量；b，根据每组的空符号向量估计用户干扰矩阵；c，根据每组的导频符号向量和/或消息信号向量估计空间特征；d，根据每组的空间特征和用户干扰矩阵生成波束赋形权重；e，根据每组的波束赋形权重，将每组的消息信号向量和导频符号向量空间合并；f，从每组中抽取至少一个空间合并后的消息信号和导频符号，检测消息符号。本发明还提出一种符号检测装置。本发明在干扰和多径衰落信道可以实现干扰抑制，还实现了时频分集。
文档编号H04B1/707GK101789816SQ200910077530
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者徐广涵, 李航 申请人:北京信威通信技术股份有限公司