一种多输入多输出信道的均衡方法及系统与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种多输入多输出信道的均衡方法及系统。

背景技术：

1、最小均方误差(minimum mean square error，mmse)均衡算法是一种广泛运用于无线通信系统的接收机均衡算法。在空分复用的场景中，可以有效的抑制层间干扰，得到准确的星座点估计。

2、在无线通信系统中，为了详细的说明，令接收模型如下：y＝hx+n，其中，y表示维度为nrx×1的接收信号；n表示维度为nrx×1的白噪声，x表示维度为ntx×1的发端符号，h表示维度为nrx×ntx是无线信道矩阵，nrx,ntx分别为接收天线和发射天线。那么mmse均衡表示如下：

3、

4、其中，mmse的目的就是找一个矩阵w，来让wy更加接近于x；σ2表示先验的噪声功率；i表示单位矩阵；表示mmse均衡结果。可以看到，f越接近于单位矩阵，流间抑制能力越强。

5、但由于无线信道环境复杂多变，在信道条件数较大时，(hhh+σ2i)-1的求逆操作在实际实现时误差就越大，从而流间抑制效果就越差。

6、第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project，3gpp)在4g、5g无线通信系统中，由于发射层数较多，接收天线数通常为2或4，因此需要使用2层或4层的mmse均衡来抑制层间干扰，获得准确的星座点估计值。但是由于mmse均衡性能在信道矩阵条件数较大时，mmse均衡性能较差，无法得到准确的星座点估计，从而导致符号错误率(symbolerror rate，ser)较大的问题。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提供了一种多输入多输出信道的均衡方法及系统。

2、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

3、一种多输入多输出信道的均衡方法，包括：

4、步骤s1，对接收信号、噪声功率、信道估计值进行最小均方误差均衡，得到均衡后的发端符号估计值；

5、步骤s2，对所述发端符号估计值进行功率归一化处理；

6、步骤s3，对功率归一化处理后的所述发端符号估计值进行削幅处理，得到发端符号的星座点集合；

7、步骤s4，对于每一个所述发端符号，以所述最小均方误差均衡后的结果作为后验信息进行并行流间干扰抵消，然后进行最大比值合并，得到更新后的发端符号估计值。

8、优选地，于所述步骤s1之前，还包括：

9、步骤s0，对所述接收信号和所述噪声功率进行坐标变换，以映射到连续的整数数轴上；

10、所述步骤s1中，对所述信道估计值以及映射后得到的所述接收信号、所述噪声功率进行最小均方误差均衡。

11、优选地，所述步骤s0中，采用下述公式进行坐标变换：

12、

13、其中，y表示所述接收信号；y′表示映射后得到的所述接收信号；σ2表示所述噪声功率；σ′2表示映射后得到的所述噪声功率。

14、优选地，所述步骤s1中，采用下述公式实现最小均方误差均衡：

15、

16、其中，h表示nrx×ntx阶的无线信道矩阵，nrx表示接收端口的接收天线，ntx表示发射端口的发射天线；hh表示矩阵h的共轭转置矩阵；i表示单位矩阵；σ′2表示映射后得到的所述噪声功率；y′表示映射后得到的所述接收信号；表示均衡后的所述发端符号估计值。

17、优选地，所述步骤s2中，采用下述公式进行功率归一化处理：

18、

19、其中，f(i,i)表示第i个发端符号的自相关矩阵；g表示功率归一化因子；表示所述发端符号估计值。

20、优选地，所述步骤s3中，所述削幅处理的方法基于slicer算法实现。

21、优选地，所述slicer算法采用下述公式实现：

22、

23、其中，i表示发端符号，i＝1,...,ntx，ntx表示发射端口的发射天线；表示所述星座点集合的同相成分序列；表示所述星座点集合的同相成分序列；表示所述星座点集合的正交成分序列；表示归一化后的所述星座点集合的同相成分序列；表示归一化后的所述星座点集合的正交成分序列；m表示星座调制的状态空间；表示所述星座点集合。

24、优选地，所述步骤s4中，采用下述实现并行流间干扰抵消：

25、

26、其中，表示第nrx个接收天线的接收信号；表示所述矩阵h的第nrx行第j列元素；表示所述星座点集合第j列元素；表示第i个发端符号第nrx个接收天线的接收信号。

27、优选地，所述步骤s4中，采用下述进行最大比值合并：

28、

29、其中，表示第i个发端符号第k个接收信号；表示所述矩阵h的共轭转置矩阵的第k行第i列元素；表示更新后的发端符号估计值。

30、本发明还提供一种多输入多输出信道的均衡系统，包括如上述的多输入多输出信道的均衡方法，所述系统包括：

31、mmse均衡处理模块，用于对接收信号、噪声功率、信道估计值进行最小均方误差均衡，得到均衡后的发端符号估计值；

32、归一化处理模块，连接所述mmse均衡处理模块，用于对所述发端符号估计值进行功率归一化处理；

33、削幅处理模块，连接所述归一化处理模块，用于对功率归一化处理后的所述发端符号估计值进行削幅处理，得到发端符号的星座点集合；

34、干扰抵消处理模块，连接所述削幅处理模块，用于对于每一个所述发端符号，以所述最小均方误差均衡后的结果作为后验信息进行并行流间干扰抵消；

35、mrc处理模块，连接所述干扰抵消处理模块，用于进行最大比值合并，得到更新后的发端符号估计值。

36、本发明技术方案的优点或有益效果在于：

37、本发明在mmse均衡的基础上，利用mmse的均衡结果作为后验信息，并行进行层间干扰抵消，使得每一层都是近似无干扰单层mrc的均衡效果，可以得到最大的分集增益，提高ser性能，大幅度降低算法复杂度。

技术特征：

1.一种多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，于所述步骤s1之前，还包括：

3.根据权利要求2所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s0中，采用下述公式进行坐标变换：

4.根据权利要求2所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s1中，采用下述公式实现最小均方误差均衡：

5.根据权利要求1所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用下述公式进行功率归一化处理：

6.根据权利要求1所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述削幅处理的方法基于slicer算法实现。

7.根据权利要求6所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述slicer算法采用下述公式实现：

8.根据权利要求1所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s4中，采用下述实现并行流间干扰抵消：

9.根据权利要求1所述的多输入多输出信道的均衡方法，其特征在于，所述步骤s4中，采用下述进行最大比值合并：

10.一种多输入多输出信道的均衡系统，其特征在于，用于执行如权利要求1-9任意一项所述的多输入多输出信道的均衡方法，所述系统包括：

技术总结
本发明提供一种多输入多输出信道的均衡方法及系统，包括：步骤S1，对接收信号、噪声功率、信道估计值进行最小均方误差均衡，得到均衡后的发端符号估计值；步骤S2，对发端符号估计值进行功率归一化处理；步骤S3，对功率归一化处理后的发端符号估计值进行削幅处理，得到发端符号的星座点集合；步骤S4，对于每一个发端符号，以最小均方误差均衡后的结果作为后验信息进行并行流间干扰抵消，然后进行最大比值合并，得到更新后的发端符号估计值。有益效果：本发明利用MMSE的均衡结果作为后验信息，并行进行层间干扰抵消，使得每一层都是近似无干扰单层MRC的均衡效果，可以得到最大的分集增益，提高SER性能，大幅度降低算法复杂度。

技术研发人员：王志旭,程健
受保护的技术使用者：南京新基讯通信技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15