专利名称：一种扩频ofdma通信系统的mmse检测方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种扩频OFDMA通信系统的MMSE检测方法。
背景技术：
正交频分多址(OFDMA)是以OFDM为基础的多载波接入方式，其原理是对信道子载 波化，每个用户选择一部分子载波并利用OFDM进行传输。只要留出足够的时间间隔(循环 前缀)，由于子载波之间的正交性不受多径时延，不同用户的信号几乎没有相互干扰。扩频是一种特殊的符号变换，将一个符号变化成多个符号并在更宽的频带上传送 以获得更好的鲁棒性。例如码分多址(CDMA)就是基于扩频技术，将需传送的具有一定信号 带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带 宽被扩展，再经载波调制并发送出去。扩频OFDMA通信系统结合了扩频和OFDM两种技术，采用类似CDMA的思想将L个 符号在频域内扩展为Ns个符号(即码扩因子为Ns，有效负载为L，且L彡Ns)，再通过OFDM 调制并发射。扩频OFDMA通信系统的信号检测需要采用联合检测方法，常用的联合检测方 法是匪SE (最小均方误差)检测。传统匪SE检测得到检测符号§的方法如下 其中访为码扩矩阵，Ah为信道估计组成的对角矩阵，σ 2为噪声功率，Γ为接收符 号。由于传统匪SE检测方法需要做矩阵求逆运算，因此当Ns/2 ^ L^ Ns时，运算量将相当 大，导致检测硬件功耗也相当大。因此，需要提出一种可以大大降低运算量的快速MMSE检 测方法。
发明内容
扩频OFDMA通信系统中，码扩因子为Ns，有效负载为L，大小为NsXL的码扩矩阵w 取自一个大小为NsXNs的原始矩阵W的前L列，对于当Ns/2彡L彡Ns时的匪SE检测，本发 明提出了一种快速MMSE检测方法，包括以下步骤a、进行OFDM解调接收，得到接收符号r ；b、进行信道估计，由Ns个信道估计组成一个信道响应的对角矩阵Ah，并估计出噪 声功率σ 2 ；C、计算有效负载为L时的MMSE检测算子Bl，具体为c. 1 计算有效负载为Ns时的匪SE检测算子 c. 2:根据匪SE检测算子的递推规则，由依次递推得到有效负载为Ns-1， Ns-2，... L时的匪SE检测算子Bi^1，, ... Bi，所述递推规则如下已知Bl,，则首先分解BL,为
，其中为恥的前L' -1行组成的矩阵，…为恥的最后一行； 然后计算恥
其中^为原始矩阵W的第 d、计算检测符号y为 优选的，当L = Ns/2时，可以进一步将步骤c中B^的递推计算简化为取原始矩阵W的左上角的LXL的矩阵记为P，记矩阵[AAAf +σ2Ι]的左上角的
的对角矩阵为
的右下角的一工χ一i的对角矩阵为D2,
则负载为Ns/2的匪SE检测算子为 本发明的有益效果在于采用递推的方法，避免了直接的矩阵求逆，大大降低了计 算量，降低了检测硬件的功耗。此外，本发明还针对有效负载为码扩因子一半时提出了一种 复杂度更低的MMSE计算方法。
图1是扩频OFDMA通信系统的发射过程示意图；图2是扩频OFDMA通信系统的接收过程示意图；图3是本发明实施例中的基本子信道示意图。
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
。扩频OFDMA通信系统的发射过程如图1所示，信源经过信道编码后的二进制信息 再通过QAM调制成符号；然后通过码扩矩阵诱将L个符号扩展为Ns个符号(即有效负载为 L，码扩因子为Ns)；最后将扩频后的符号映射到Ns个子载波上进行OFDM调制，并发射出去。扩频OFDMA通信系统的接收过程如图2所示，首先对接收信号进行OFDM解调得到 接收符号；然后对接收符号进行联合检测(如MMSE检测)得到检测符号；最后对检测符号 进行QAM解调、信道解码等。本发明实施例的扩频OFDMA通信系统如图3所示，每个基本子信道由一个8 X 8的 时频二维网格组成，码扩后的符号将被映射到子信道的8个子载波上，即其码扩因子Ns为 8。其中，子信道的第5列放置的是用于信道估计的导频符号。本发明实施例采用原始矩阵W的前L列组成的矩阵[Wl，W2, . . . wL]作为码扩矩阵 W ,通过左乘L个QAM调制符号组成的向量，将L个QAM调制符号扩展为8个符号，L为有 效负载， 扩频后的符号映射到子信道的8个子载波上后，再经过256点IFFT变换，加入12 点长的循环前缀，最后上变频发射出去。则本发明实施例的MMSE检测方法的步骤如下a, OFDM解调接收得到接收符号r对接收信号进行下变频转换、采样，完成频率、相位、时间同步之后取OFDM符号做 256点FFT变换到频域，记子信道的频域符号为r。b，信道估计将子信道的第5列频域符号取出除以导频符号，估计出频域信道响应
再由这8个信道响应组成一个信道响应的对角矩阵
,记为Ah。同时估计出噪
声功率O2，本实施例中为接收机的热噪声功率。c,计算匪SE检测算子，得出检测符号y(1)当扩频的有效负载L为8时匪SE检测算子B8为=B8 = WH (AftAf + σ2Ι)_1，则L为8时的匪SE符号检
测结果为y = B8Afr
(2)当扩频的有效负载L为7时， 首先对B8进行如下分解
其中Q8为B8的前7行组成的矩阵，Q8为B8的最后一行；
则 B7 计算为:B7=Q8-Q8W8q8
，其中W8为原始矩阵W的第8列，
则L为7时的匪SE符号检测结果为y 二 B7Afr (3)当扩频的有效负载L为6时 首先对B7进行如下分解
,其中Q7为B7的前6行组成的矩阵，Q7为B7的最后一行
则B6计算为=B6 =Q7 -Q7W7Q7^r唭中W7为原始矩阵w的第7列，则L为6时的匪SE符号检测结果为y = B6Afr。(4)当扩频的有效负载L为5时
首先对B6进行如下分解B6= ^，其中Q6为B6的前5行组成的矩阵，Q6为B6的最后一行；
Lq6J则B5计算为=B5 =Q6 -Q6W6Q6^r，其中We为原始矩阵w的第6列，则L为5时的匪SE符号检测结果为y = B5Afr。本发明的另一个实施例中，当有效负载为4时，其匪SE检测算子B4的计算可以进 一步简化。记码扩矩阵[W1，W2，W3，W4]的左上角的4X4的矩阵为P，记矩阵[八力八？ +σ2
的前四行前四列组成的4 X 4对角矩阵为D1，矩阵[A^iAf + σ2Ι]的后四行后四列组成的
4X4对角矩阵为D2，则B4为B4 = [P—1 (DJD2) ―1，P—1 (DjD2) ―1]则L为4时的匪SE符号检测结果为y = B4Af r。以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种扩频OFDMA通信系统的MMSE检测方法，所述扩频OFDMA通信系统的码扩因子为Ns，有效负载为L，Ns/2≤L≤Ns，大小为Ns×L的码扩矩阵取自一个大小为Ns×Ns的原始矩阵W的前L列，所述方法的特征在于，包括以下步骤a、进行OFDM解调接收，得到接收符号r；b、进行信道估计，由Ns个信道估计组成一个信道响应的对角矩阵Λh，并估计出噪声功率σ2；c、计算有效负载为L时的MMSE检测算子BL，具体为c.1计算有效负载为Ns时的MMSE检测算子 <mrow><msub> <mi>B</mi> <msub><mi>N</mi><mi>S</mi> </msub></msub><mo>=</mo><msup> <mi>W</mi> <mi>H</mi></msup><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>Λ</mi> <mi>h</mi></msub><msubsup> <mi>Λ</mi> <mi>h</mi> <mi>H</mi></msubsup><mo>+</mo><msup> <mi>σ</mi> <mn>2</mn></msup><mi>I</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>;</mo> </mrow>c.2根据MMSE检测算子的递推规则，由依次递推得到有效负载为Ns 1，Ns 2，...L时的MMSE检测算子所述递推规则如下已知BL′，则首先分解BL′为其中QL′为BL′的前L′ 1行组成的矩阵，qL′为BL′的最后一行；然后计算BL′ 1为其中WL′为原始矩阵W的第L′列；d、计算检测符号y为F2009100849633C0000011.tif,F2009100849633C0000012.tif,F2009100849633C0000014.tif,F2009100849633C0000015.tif,F2009100849633C0000016.tif,F2009100849633C0000017.tif,F2009100849633C0000018.tif
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，当L = Ns/2时，步骤C的计算B^的方法进-步简化为取原始矩阵w的左上角的LXL的矩阵记为P，记矩阵 的左上角的 的对角矩阵为D1，矩阵 的右下角 的的对角矩阵为D2,则负载为Ns/2的匪SE检测算子为
全文摘要
本发明提出了一种扩频OFDMA通信系统的MMSE检测方法，所述扩频OFDMA通信系统的码扩因子为Ns，有效负载为L，Ns/2≤L≤Ns，大小为Ns×L的码扩矩阵取自一个大小为Ns×Ns的原始矩阵W的前L列，所述方法包括以下步骤a、OFDM解调接收得到接收符号r；b、进行信道估计，由Ns个信道估计组成一个对角矩阵Λh，并估计出噪声功率σ2；c、计算有效负载为L时的MMSE检测算子BL，具体为c.1计算有效负载为Ns时的MMSE检测算子c.2根据递推规则，由依次递推得到所述递推规则如下已知BL′，则首先分解BL′为QL′为BL′的前L′-1行组成的矩阵，qL′为BL′的最后一行；然后计算BL′-1为其中WL′为W的第L′列；d、计算检测符号y为本发明采用递推的方法，避免了直接的矩阵求逆，大大降低了计算量，降低了检测硬件的功耗。
文档编号H04L25/02GK101909031SQ20091008496
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者李剑, 蒋伯峰 申请人:北京信威通信技术股份有限公司