专利名称：一种lte系统中空分复用模式下的均衡装置和方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及ー种LTE (Long Term Evolution system,长期演进系统)中空分复用模式下的均衡装置和方法。
背景技术：
当前在通信技术领域被广泛认可的无线通信技术为3GP LTE，多输入多输出(MIMO, Multiple-Input Mul tip I e-0ut-put)技术是 LTE 系统中的一项关键技术。MIMO 技术主要用来提供空间分集増益和空分复用增益。其中，空分复用通过利用空间自由度在相同时间、频率资源上并行传输多路数据，从而大大提高系统的峰值速率。在LTE系统中，空分复用可通过开环空分复用、闭环空分复用、多流波束赋形等多种方式进行实现。其传输流程主要为首先，发射端将待发送比特数据b调制后，通过串并变换将输入符号流映射为NL层并行数据X (NL层为该输入符号流的层数，复用时NL > =2);然后，用预编码矩阵P对并行数据进行预编码处理，得到NT路(NT为系统的发射端的发送天线个数)预编码后数据；再将NT路预编码后数据分别映射到对应的天线上传输，经过MMO信道到达接收端；接收端使用空分复用均衡器处理接收的NR路(NR为系统的接收端的接收天线个数)信号，恢复发送符号X，通过解调恢复发送比特b。利用数学模型表示符号传输过程如式(I)所示r = HC*P *x+n (I)其中，H。(NR行NT列)为MMO信道响应；P (NT行NL列)为预编码矩阵；n (长度NR的列向量)为加性高斯白噪声；r (长度NR的列向量)为接收天线收到的信号，x(长度NL的列向量)为发送的信号。LTE 系统支持 3 种调制方式QPSK (Quadrature Phase Shift Keying,正交相移键控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调整)、64QAM,利用上述调制方式将数据比特调制为符号的映射关系分别对应下述表I、表2和表3。在下述表格中我们将数据比特调制到标准星座点上。为在LTE系统中保证发送功率归ー化，对调制后的信号乘上归ー化因子。其中，当该层的调制方式为QPSK吋，该因子的取值为1/W ;当该层的调制方式为16QAM时，该因子的取值为1/_ ;当该层的调制方式为64QAM时，该因子的取值为l/VE。因此，根据信道质量的不同，各层发送信号可以采用不同的调制方式。表I :QPSK调制标准星座
权利要求
1.ー种均衡装置，其特征在于，应用于长期演进LTE系统中空分复用模式下，包括 信道响应预编码单元，用于接收信道响应H。进行预编码，获取等效信道响应H，并分别输出作为第一层信号和第二层信号的等效信道响应； 參数处理单元，用于对接收到的第一层信号和第二层信号的等效信道响应和按层进行功率归ー化处理，井分别记为比和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天线收到的数据信号矢量r进行预处理，获取5个新參数tl、t2、t3、t4和t5，并依据预设的參数与位于不同层中的单层均衡器端ロ的映射关系，发送所述新參数11、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述參数处理单元包括 乘积单元，用于分别对第一层等效信道响应乘以第一层的功率归ー化因子a i结果记为h，对第二层等效信道响应乘以第二层的功率归ー化因子α 2，结果记为h2 ； 点积单元，用于获取Ii1与数据信号矢量r的点积tl，获取h2与数据信号矢量r的点积t3,以及\与h2的点积t5 ； 模平方単元，用于获取h的模平方t2和h2的模平方t4。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述单层均衡器包括 多个单层最短距离单元，用于在已知当前层输入的条件下，依据接收到的5个新參数获取各个输入星座点对应的最小欧式距离d ； 其中，d = I IrHi1X1-Ii2X2I 2, X1为当前层中需要遍历的所有星座点，X2为已知当前层输入下的另ー层最近的星座点，所述单层最短距离单元的个数由当前层的调制方式决定，所述调制方式包括=QPSK调制、16QAM调制和64QAM调制； 第一软比特计算单元，用于针对当前层的每个比特，收集当前比特位为I的输入对应的欧式距离，并一一比较获取最小值记为dl ;及收集当前比特位为O的输入对应的欧式距离，并一一比较获取最小值记为dO ;计算dl与dO之间的差值得到当前层的软比特； 其中，上述X1和X2的关系为，当当前层为第一层时，X1为第一层，X2为第二层；当当前层为第二层时，X1为第二层，X2为第一层。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述单层均衡器包括 多个单层最短距离单元，用于在已知当前层输入的条件下，依据接收到的5个新參数获取各个所述输入星座点对应的最小欧式距离d ； 其中，d = I IrHi1X1-Ii2X2I 2, X1为当前层中需要遍历的所有星座点，X2为已知当前层输入下的另ー层最近的星座点，所述X1和X2的关系为，当当前层为第一层时，X1为第一层，X2为第二层；当当前层为第二层时，X1为第二层，X2为第一层；所述单层最短距离单元的个数由第一层的调制方式决定，所述调制方式包括QPSK调制、16QAM调制和64QAM调制； 第二软比特计算单元包括 第一收集单元，用于针对当前层的每个比特，收集当前比特位为I的输入对应的欧式距离； 第二收集单元，用于针对当前层的每个比特，收集当前比特位为O的输入对应的欧式距离； 2N入比较单元，用于采用复用中间比较结果的方式获取当前比特位为I的输入对应的 最小欧式距离dl，及当前比特位为O的输入对应的最小欧式距离dO ； 其中，N为所需输出的软比特的个数； 计算单元，用于计算dl与dO之间的差值得到当前层的软比持。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述单层最短距离单元包括 星座映射単元，用于依据不同的调制方式，将当前输入的比特信息映射到对应的标准星座调制符号处，得到当前层的星座点X1 ； 层消除単元，用于消除当前层的星座点X1对另ー层的干扰，获取消除干扰后的数据z ；其中，z = h2r-h2hl*xl,h2r、h2hl为所述单层均衡器的端ロ，当当前层为第一层时，从端ロ h2r输入t3、从端ロ h2hl输入t5 ;当当前层为第二层时，从端ロ h2r输入tl、从端ロh2hl 输入 conj (t5)； 星座解映射単元，用于依据数据z和β，查找另外ー层最近的星座点X2，对另外ー层进行解调，并输出解调结果比持； 其中，β值对应所述单层均衡器的h2h2端ロ，x2 = arg min | ζ β *x2 | ； 第一欧式距离计算単元，用于计算数据信号矢量r的欧式距离d，其中，d =|r-hixi-h2x2 I2，X1为当前层的星座点，X2为已知当前层输入下的另ー层最近的星座点，所述单层最短距离单元的个数由当前层的调制方式决定，所述调制方式包括QPSK调制、16QAM调制和64QAM调制。
6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述单层最短距离单元包括 星座映射単元，用于依据不同的调制方式，将当前输入的比特信息映射到对应的标准星座调制符号处，得到当前层的星座点X1 ； 层消除単元，用于消除当前层的星座点X1对另ー层的干扰，获取消除干扰后的数据z ；其中，z = h2r-h2hl*xl,h2r、h2hl为所述单层均衡器的端ロ，当当前层为第一层时，从端ロ h2r输入t3、从端ロ h2hl输入t5 ;当当前层为第二层时，从端ロ h2r输入tl、从端ロh2hl 输入 conj (t5)； 星座解映射単元，用于依据数据z和β，查找当前最近的星座点X2，对另一层进行解调，并输出解调结果比特； 其中，β值对应所述单层均衡器的h2h2端ロ，x2 = arg ηι η|ζ-β *χ2 ； 第二欧式距离计算単元，用于计算数据信号矢量！·的欧式距离d，其中，d = rHV+ Khj H2 *|xj I2 +||h2 ||2 *|x2 |2 -2*Re{x*(hfr-hf^x1)}-2*Re{x*hfr} , 为当前层的数据，χ2为已知当前层输入下另外ー层最近的星座点，所述单层最短距离单元的个数由当前层的调制方式决定，所述调制方式包括=QPSK调制、16QAM调制和64QAM调制。
7.ー种均衡装置，其特征在于，应用于长期演进LTE系统中空分复用模式下，包括信道响应预编码单元，用于接收信道响应H。进行预编码，获取等效信道响应H，并分别输出作为第一层信号和第二层信号的等效信道响应； 參数处理单元，用于对接收到的第一层信号和第二层信号的等效信道响应和按层进行功率归ー化处理，井分别记为比和h2，以及利用hp h2和接收端NR根接收天线收到的数据信号矢量r进行预处理，获取5个新參数tl、t2、t3、t4和t5，并依据预设的參数与位于不同层中的单层均衡器端ロ的映射关系，发送所述新參数tl、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二均衡器包括 取值选取単元，用于接收所述单层均衡器计算得到的多个第一最小欧式距离，并选取当前层的所有星座点的ー个子集作为需要遍历的输入； 多个第二单层最短距离单元，用于在已知第二层输入的条件下，依据接收到的5个新參数获取输入星座点对应的最小欧式距离d ； 其中，d= I IrHi1X1-Ii2X2I 12, X1为取值选取单元输出的星座点，X2为已知当前层输入下另ー层最近的星座点，所述第二单层最短距离单元的个数由第二层的调制方式决定，所述调制方式包括=QPSK调制、16QAM调制和64QAM调制； 第二软比特计算单元，用于针对第二层的每个比特，依据所述最小欧式距离D选取当前比特位为I的，并一一比较获取最小值记为dl ;及收集当前比特位为O的输入对应的欧式距离，并一一比较获取最小值记为dO ;计算dl与dO之间的差值得到当前层的软比持。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当当前调制方式为QPSK时，所述取值选择単元，用于选取所有的星座点作为可能输入的星座点用于遍历； 当当前调制方式为16QAM时，所述取值选择单元，用于根据所述第一最小欧式距离选取具有所述第一最小欧式距离的输入星座点，及将按照所述输入星座点的实部或虚部确定捜索范围内的星座点作为可能输入的星座点用于遍历； 当当前调制方式为64QAM时，所述取值选择单元，用于根据所述第一最小欧式距离选取具有所述第一最小欧式距离的输入星座点，及将按照所述输入星座点的实部或虚部确定捜索范围内的星座点作为可能输入的星座点用于遍历。
10.ー种均衡方法，其特征在于，应用于长期演进LTE系统中空分复用模式下，包括 信道响应预编码单元接收信道响应H。进行预编码，获取等效信道响应H，并分别输出作为第一层信号和第二层信号的等效信道响应；參数处理单元接收所述第一层信号和第二层信号的等效信道响应，并按层进行功率归一化处理，井分别记为Ii1和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天线收到的数据信号矢量r进行预处理，获取5个新參数tl、t2、t3、t4和t5，并依据预设的參数与位于不同层中的单层均衡器端ロ的映射关系，发送所述新參数11、t2、t3、t4和t5 ;其中，
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，预设的參数与位于不同层中的单层均衡器端ロ的映射关系包括 针对位于第一层的单层均衡器，端ロ hrl对应tl ;端ロ hlhl对应t2 ;端ロ h2r对应t3 ；端ロ h2h2对应t4 ;端ロ h2hl对应t5 ； 针对位于第二层的单层均衡器，端ロ hrl对应t3 ;端ロ hlhl对应t4 ;端ロ h2r对应tl ；端ロ h2h2对应t2 ;端ロ h2hl对应conj (t5)，conj O为共轭复数函数。
12.—种均衡方法，其特征在于，应用于长期演进LTE系统中空分复用模式下，包括 信道响应预编码单元接收信道响应H。进行预编码，获取等效信道响应H，并分别输出作为第一层信号和第二层信号的等效信道响应； 參数处理单元接收所述第一层信号和第二层信号等效信道响应，并按层进行功率归ー化处理，井分别记为Ii1和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天线收到的数据信号矢量r进行预处理，获取5个新參数tl、t2、t3、t4和t5，并依据预设的參数与位于不同层中的单层均衡器端ロ的映射关系，发送所述新參数tl、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
13. ー种LTE系统，其特征在于，包括权利要求I 9中任意一项所述的均衡装置。
全文摘要
本发明公开了一种LTE系统中空分复用模式下的均衡装置和方法。其方法为对接收到的信道响应进行预编码获取的等效信道响应，并输出分别作为第一层和第二层信号的等效信道响应；对第一层和第二层等效信道响应按层进行功率归一化处理后，利用其和接收天线收到的数据信号矢量进行预处理，将获取的5个新参数按照预设映射关系发送至位于第一层和第二层的均衡器，在针对当前层信号的检测时，由均衡器遍历当前层的所有可能输入的星座点，并分别在已知当前层输入的条件下，依据该5个新参数计算出已知当前层输入的最小欧式距离，并依据这些最小欧式距离计算并输出当前层的软比特。以实现同时满足复杂度低和性能损失小的目的。
文档编号H04L25/03GK102685045SQ20121013330
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者任江涛, 吴齐发, 唐相国, 张国松, 李亚辉, 胡剑锋, 莫勇 申请人:合肥东芯通信股份有限公司