一种简化MIMO接收机信号处理的方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种简化mimo接收机信号处理的方法。

背景技术：

在当前的无线通信系统中，通过mimo技术实现与发送天线数量成比例地增大传送容量而受到瞩目。如图1所示，但在接收端也存在码间干扰(inter-symbolinterference，简称isi)和信道间干扰(inter-channelinterference，简称ici)，为了有效利用这些干扰信号并正确解调，mimo技术的处理相对比较复杂，接收端对信道估计的准确性要求较高，同时涉及了矩阵运算、均衡算法，导致mimo接收机的处理复杂度很高。

mimo技术主要集中在如下三个领域：

1、预编码技术，需要实现知道csi(channelstateinformation)，然后在发送端产生beamforming的矩阵对信号做预编码，从而提高接收信号强度。但beamforming处理往往都比较复杂。

2、空时编码，通过coding的方式使得各个天线发射出去的时候能够相互垂直或不被干扰，从而降低错误率并提高通道容量。

3、均衡技术，主要以线性均衡为主，常见的有zf和mmse算法。均衡技术是抑制相干多径和非相干多径的一种有效技术，但是在结构和工程实现上难度大，均衡算法复杂，运算量也随传播路径数量的增加而急剧增加，难以在高速无线通信系统中得到广泛应用。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种简化mimo接收机信号处理的方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种简化mimo接收机信号处理的方法，包括以下步骤：

步骤1：ue侧的发送端发射探测帧，nb侧接收到做信道估计，得到信道估计矩阵；

步骤2：nb侧得到信道估计矩阵后，根据收、发信道互易原理，可以将该信道矩阵做简单变换，放在发送端做预编码处理，

步骤3：nb发端信号进行预编码后，经过无线信道来到ue的接收天线，则接收端收到的信号相当于经过了一个全通的信道，同一信号的多径在同一时刻汇聚到同一天线端口上，达到了抑制多径并实现信号能量汇聚的目的，从而实现了信号了解调，则ue侧接收端只需要同步后直接送去译码即可。

本发明的有益效果：通过收发互易、信道预编码，抑制了多径效应，接收天线收到的信号即为原始信号在空间和时间上的聚集，实现接收机信号处理的极大简化，对接收机设备的功耗、成本敏感的产品有重要指导意义。

附图说明

图1为目前通常情况下接收机的发射、接收处理框图；

图2为本mimo系统结构示意图；

图3为本发明基站nb侧的预编码处理示意图；

图4为本发明ue侧的接收处理示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例：如图2所示，一种简化mimo接收机信号处理的方法，包括以下步骤：

步骤1：ue侧的发送端发射探测帧，nb侧接收到探测帧后做信道估计，得到信道估计矩阵，如果是做时域信道估计，信道估计用h表示；如果是做频域信道估计矩阵，信道估计用h表示；

mimo结构下有多种调制制式，以mimo-ofdm系统结构为例。

假设系统有nt个发射天线，nr个接收天线，则串行信息比特流分解为nt个数据流后，进行独立的映射、编码、调制，最后从nt个天线同时送出。则接收天线上经过调制及无线信道冲击响应后的信号可以表示为：

其中，hij[n,k]是发射天线i与接收天线j间第k个载波信道的频率响应；

wj[n,k]为接收天线j上第k个载波信道上的加性高斯白噪声，其均值为0，方差为

其频率响应为其中k0表示多径数，wk＝e^-j(2π/k)。

信道估计的准则大致有以下3种：最小二乘法(ls)，最小均方误差(mmse)，最大似然(ml)。这里以ls为例：

第i个发射天线上时刻n第k个子载波上的信道频率响应为：

则接收到的信号为

上式等价为如下：

则用矩阵的形式表示则有

其中

所以，可以由下式估计

步骤2：如图3所示，nb侧得到信道估计矩阵后，根据收、发信道互易原理，可以将该信道矩阵做简单变换，放在发送端做预编码处理，预编码矩阵用w来表示；计算过程如下；

经过信道传输的方程，以频域为例，其是x为发送的信号，h为信道响应，y为接收到的信号；

y＝h·x

发送端的预编码系数选择h的逆即可，即

w＝h^-1。

步骤3：nb发端信号进行预编码后，经过无线信道来到ue的接收天线，则接收端收到的信号相当于经过了一个全通的信道，同一信号的多径在同一时刻汇聚到同一天线端口上，达到了抑制多径并实现信号能量汇聚的目的，从而实现了信号的解调。则ue侧接收端只需要同步后直接送去译码即可。全通信道的推导过程如下；

预编码后,ue接收到的信号即为发射信号，则如下图所示，接收端不需要再做信道估计和均衡处理。

通过收、发信道互易的原理，在nb侧得到信道估计矩阵后直接在发送端做预编码，则对ue接收端来说，信号相当于经过了一个全通的信道。即该预编码方式使得信号在传输过程中不会发生幅度和相位的变换，从而实现了多径及频率选择性衰落的抑制，提高了通信系统的传输性能，可以应用多种通信体制如mimo、ofdm等。

可以看到，在nb测与ue端如果采用上述步骤，就可以省略掉ue侧接收端的信道估计、均衡处理等复杂模块，极大的简化了接收机的实现，就可以选择更低性能的处理芯片来实现，从而降低了接收机的功耗及成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。