专利名称：一种多模mimo-scfde自适应传输系统频域承载点选取方法
技术领域：
本发明涉及一种多天线宽带无线通信传输方法，属于宽带无线通信技术领域。
背景技术：
新一代宽带无线通信系统需要为用户提供高速的无线因特网接入、无线视频以及移动计算等无线多媒体业务，这对信息的传输速率和传输质量都提出了更高的要求。由传输信号多径传播造成的衰落，是影响宽带无线通信系统传输速率和传输质量的主要因素。正交频分复用(以下简称OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 技术和单载波频域均衡(以下简称SCFDE :Single Carrier with Frequency Domain Equalization)技术都是基于循环前缀(以下简称CP =Cyclic Prefix)的分块传输技术， 是宽带无线通信中对付多径传播造成的频率选择性衰落的简单且十分有效的技术，因此 OFDM和SCFDE成为目前宽带无线通信的主流技术。频谱效率一直是无线通信技术的研究重点，近年来多输入多输出(以下简称MIMO :Multiple-input Multiple-output)以其传统单天线技术所无法达到的频谱效率受到广泛关注。MIMO和基于CP的分块传输技术的结合 MIM0-0FDM和MIM0-SCFDE成为未来宽带无线通信的关键技术。MIMO系统在发送端和接收端使用多根天线进行收发信息，利用具有丰富多径的无线传播环境中不同天线之间信道的不相关特性，获得高信道容量，从而提高频谱利用率和可靠性。基于分块传输的0FDM，可以有效地对抗多径衰落，因为子载波频谱主瓣重叠， 具有较高的频谱效率；CP可以很好的吸收帧间干扰；并且可以采取简单的频域均衡方法来消除由于时延扩展引入的信道干扰；OFDM的基带调制过程可以用快速傅立叶逆变换(以下简称IFFT Inverse Fast Fourier Transform)完成，基带解调过程可以用快速傅立叶变换(以下简称FFT :Fast Fourier Transform))完成。SCFDE是类似于OFDM的分块传输技术，虽然同样能够有效的对抗多径衰落而且没有OFDM发端的高峰均功率比(PAPR， Peak-to-average Power Ratio)，但是受关注程度远不及 OFDM。ΜΙΜΟ宽带无线通信(主要是MIM0-0FDM和MIM0-SCFDE)面临的主要问题是时、 频、空选择性造成的信道衰落。这种衰落表现为接收端去掉CP后得到的一系列窄带MIMO 信道的部分信道矩阵缺秩或坏条件，这种缺秩或坏条件对MIMO信号的检测造成极大影响， 是制约宽带MIMO系统性能的主要因素。利用信道状态信息(以下简称CSI =Channel State Information)的自适应技术可以有效地对抗时、频、空选择性，从而更可靠更有效地进行通信。预编码是目前宽带MIMO 系统中广泛采用的自适应技术，它可以根据窄带MIMO信道的信道矩阵的情况，通过发射端的预编码自适应地改变该窄带MIMO信道传输的比特数，可以极大地提高每一个缺秩或坏条件窄带MIMO信道传输的效率，从而提高整个宽带MIMO系统的效率。中国专利文献CNl01969417A公开了一种低回传的MIM0-SCFDE系统自适应多模传输方法，该方法复杂度低、回传信息量小，并且具有较高的频谱利用率。
图1给出了MIM0-SCFDE系统自适应多模传输系统的框图，其中发送天线数为Nt，接收天线数为Nk，且 Nt ( Nk，其信号表示和信号处理过程如下收发双方建立通信后，接收端利用信道估计或信道预测算法获取当前的信道状态信息，假设为第i根发送天线与第1根接收天线间信道的第k个频域子信道增益，其中i =1,2, L, NT, 1 = 1,2, L, Ne, k = 0,1, L, N-I ；Ak表示第k个频域子信道的信道矩阵，其中第1行第i m元素为Hl，即
权利要求
1.一种多模MIM0-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法，其特征是，包括以下步骤(1)初始化所有频域承载点均可用，并计算出此时所有频域承载点的噪声放大系数；(2)剔除噪声放大系数最大的频域承载点，并更新该频域承载点所在子信道的所有承载点的噪声放大系数；(3)判断是否满均衡后信噪比不小于系统要求的误比特率对应的信噪比，如果不满足， 跳回步骤(2)，如果满足，根据此时剩下的可用频域承载点的分布，生成频域承载点标示信肩、ο
2.根据权利要求1所述的多模MIM0-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法，其特征是，所述步骤(1)的具体实现方法如下首先生成一个N行&列的矩阵P= (PSPUW，其中第k行产= g，L，<)，初始化矩阵P的每个元素均为1，表示所有载频点可用；则此时第k个频域子信道的预编码矩阵轰示为Qk =dmg(Pk、= dmg(j^pk2，L ；然后计算出矩阵((灼”丫)的值，其中Ak表示第k个频域子信道的信道矩阵，取矩阵(W^t)的Nt个对角元素得到第k个频域子信道的Nt个频域承载点的噪声放大系数 L，<，令Zk =IzKL ,zkNr)； 计算所有频域承载点的噪声放大系数，组成N行Nt列的矩阵Z = (Z1, Z2, L，ZN)T，与矩阵P 的元素--对应。
3.根据权利要求1所述的多模MIM0-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法，其特征是，所述步骤(2)的具体实现方法如下查询矩阵Z = (Z1, Z2, L，ZN)τ中最大的元素Zmax的位置，并令矩阵P中对应位置元素值变为0，假设Zmax在第1行，则此时第1个频域子信道的预编码矩阵Q1也发生变化，也公式Q1 =diag(P1、= CUagiyP1l,pl2,L 更新，然后重新计算第k个频域子信道的((YQY (W^f)的值，并取对角元素更新该子信道的各个频域承载点的噪声放大系数值。
4.根据权利要求1所述的多模MIM0-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法，其特征是，所述步骤(3)的具体实现方法如下判断是否满足均衡后信噪比SNRp。st不小于系统要求的误比特率对应的信噪比SNRreq,m^I 、SNR即是否满足^t(C)I “ <其中M表示矩阵P中1的个数，,示信号功率，^k=\ 、,σχcjW表示噪声功率，(gII表示噪声放大系数之和，如果不满足，跳回步骤(2)；如果满k=\ 、 ‘足，此过程结束，此时得到的矩阵P为N行Nt列由0或1元素组成的矩阵，其中，元素值为1 表示其对应频域承载点可用，元素值为0表示其对应频域承载点禁用，将矩阵P值每一列与前一列首尾相连形成NXNt行1列的矩阵，即为频域承载点标示信息D。
全文摘要
本发明提供一种多模MIMO-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法，包括以下步骤(1)初始化所有频域承载点均可用，并计算出此时所有频域承载点的噪声放大系数；(2)剔除噪声放大系数最大的频域承载点，并更新该频域承载点所在子信道的所有承载点的噪声放大系数；(3)判断是否满均衡后信噪比不小于系统要求的误比特率对应的信噪比，如果不满足，跳回步骤(2)，如果满足，根据此时剩下的可用频域承载点的分布，生成频域承载点标示信息。本发明提出的多模MIMO-SCFDE自适应传输系统频域承载点选取方法能使系统频谱资源得到更充分的利用，有效的提高了系统的频谱利用率。
文档编号H04B7/06GK102227098SQ201110167010
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者李森, 杜岩 申请人:山东大学