一种多输入多输出通信系统的自适应均衡方法技术方案

本发明专利技术提高时变频率选择性衰落信道下多输入多输出通信系统性能的自适应干扰对消判决反馈均衡方法，特征是采用自适应判决反馈干扰对消均衡器模块自适应地调整子流间的干扰对消系数，即：在第二及以后的每个子流上，将一个先估计信道矩阵再根据信道矩阵进行干扰对消的判决反馈均衡器等效为一个新的加长的均衡器，其新增的参数即已检测出的子流的干扰对消系数；同时将已检测出的数据子流作为相应的新增输入，其干扰对消系数应用递归最小二乘算法根据输入数据进行自适应的变化以跟踪时变信道；本发明专利技术可以自适应跟踪信道变化，消除各个数据子流之间的干扰，节省训练序列开销，同时比已有的判决反馈均衡器能提供更好的误符号率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多输入多输出通信系统的自适应均衡方法
：本专利技术属于移动通信多输入多输出(MIMO)天线
，特别涉及时变频率选择性衰落信道下，垂直-贝尔实验室分层空时处理(V-BLAST)系统中降低平均误符号率(SER)的自适应均衡技术。
技术介绍
：V-BLAST收发系统是目前移动通信领域广泛研究的、提高无线链路传输速率和频谱利用率的有效方法。在时变频率选择性衰落信道下，如何更好有效的进行信道均衡，是提高系统性能的关键。《国际电子与电气工程师协会通信学报》(Layered Space Time Receivers forFrequency-Selective Wireless Channels.IEEE Trans.on Comm.，2002，50(1)：65-73)介绍了一种基于最小均方误差准则(MMSE)的排序逐次干扰对消判决反馈均衡方法(OSIC-DFE)，每级解出一个子流并在下一级利用估计出的信道矩阵计算并消除其干扰。但由于这种方法是基于准静态信道，也就是认为在一个数据块内信道参数不发生变化，这样就可以在一个数据块内先插入一段训练序列，估计出信道参数，再将之用于计算均衡器系数以及进行干扰对消，所以在时变信道下，这种方法就不再适用。《国际电子与电气工程师协会信号处理学报》(Multi-input multi-output fadingchannel tracking and equalization using Kalman estimation.IEEE Transactions onSignal Processing，2002，50(5)：1065-1076)基于自适应滤波理论，提出了MIMO系统中的自适应信道估计和均衡方法，首先通过训练序列初始化信道估计值和均衡器系数，然后用输入数据自适应地跟踪信道变化。但这种方法是在接收端同时检测出每个数据子流，没有进行干扰对消，因此性能上还有可以提高的空间。
技术实现思路
：本专利技术针对上述现有技术的不足，提出一种在时变频率选择性衰落信道中自适应干扰对消判决反馈均衡算法，可以节省训练序列的开销，并且提高系统误符号率(SER)性能。本专利技术提高时变频率选择性衰落信道下多输入多输出系统性能的自适应均衡方法，包括：基于递归最小二乘法(RLS)的自适应判决反馈均衡器模块6检测出第1路子流数据；基于递归最小二乘法算法的自适应干扰对消判决反馈均衡器模块7分别检测出第二到最后一路子流数据；其特征在于：采用自适应判决反馈干扰对消均衡器模块7自适应地调整子流间的干扰对消系数，即：-->在第二及以后的每个子流上，将一个先估计信道矩阵再根据信道矩阵进行干扰对消的判决反馈均衡器等效为一个新的加长的均衡器，其新增的参数即已检测出的子流的干扰对消系数；同时将已检测出的数据子流作为相应的新增输入，其干扰对消系数应用递归最小二乘算法根据输入数据进行自适应的变化以跟踪时变信道。本专利技术所针对的是M×N的V-BLAST系统，其中M为发射天线数，N为接收天线数，在频率选择性时变衰落信道4下，接收信号可表示为y(k)=Σp=0PHp(k)x(k-p)+n(k)---(1)]]>其中y(k)＝[y1(k)y2(k)...yN(k)]T表示k时刻接收到的信号矢量11，x(k)＝[x1(k)x2(k)...xM(k)]T表示k时刻发送的信号矢量，Hp(k)表示第p径N×M的信道矩阵，P+1表示信道阶数，n(k)表示k时刻接收天线上的加性高斯白噪声，它满足E[n(k)nH(k)]＝σ2IN。在上述系统中，本专利技术在消除子流间干扰时，与一般的先估计出信道传输矩阵来计算干扰对消系数的算法不同的是，将干扰对消系数等效为加长的判决反馈均衡器中的新增参数，使之能根据输入数据自适应地变化以跟踪时变信道。具体推导过程如下：假设干扰对消判决反馈均衡器14的前馈部分长度为Nf，反馈部分长度为Nb，判决时延为Δ，则对第m个子流，由于1～m-1个子流已经解出，所以可以通过如下表达式消除已解出的前m-1个子流的干扰。y(k-Δ)=y(k-Δ)-Σi=1m-1(H0(k))ix^i(k-Δ)]]>y(k-Δ+1)=y(k-Δ+1)-Σi=1m-1(H1(k))ix^i(k-Δ)]]>y(k-Δ+P)=y(k-Δ+P)-Σi=1m-1(HP(k))ix^i(k-Δ)]]>(2)其中，(Hj(k))i表示k时刻，第j径信道参数矩阵的第i列。自适应干扰对消判决反馈均衡器均衡器模块7输出结果15为x~m(k-Δ)=qm(k)u(k)=wmy‾(k)+bmx‾^(k-Δ-1)---(3)]]>其中u(k)为均衡器输入，y(k)＝[yT(k)...yT(k-Nf+1)]T表示均衡器输入前馈部分13，x‾^(k-Δ-1)=[x^T(k-Δ-1)...x^T(k-Δ-Nb)]T]]>表示均衡器输入反馈部分23。将(2)代入(3)，得，-->x~m(k-Δ)]]>=wmy‾(k)+bmx‾^(k-Δ-1)-(wm,k-Δ·Σi=1m-1(H0(k))ix^i(k-Δ)+...+wm,k-Δ+P·Σi=1m-1(HP(k))ix^i(k-Δ))]]>=wmy‾(k)+bmx‾^(k-Δ-1)-(Σp=0Pwm,k-Δ+p(Hp(k))1x^1(k-Δ)+...+Σp=0Pwm,k-Δ+p(Hp(k))m-1x^m-1(k-Δ))]]>=wmy‾(k)+bmx‾^(k-Δ-1)+c1x^1(k-Δ)+...+cm-1x^m-1(k-Δ)]]>=[wmbmcm]·u·(k)=q·m(k)·u·m(k)---(4)]]>其中，wm，k-Δ+p表示与y(k-Δ+p)相乘的均衡器系数矢量，p＝0...P由(4)式可以看出，带干扰对消的长度为N×Nf+M×Nb均衡器可以等效为长度为N×Nf+M×Nb+m-1的新的均衡器，而干扰对消系数则作为新增的均衡器系数，相应的各个已检测出的子流作为均衡器的新增输入。所以，对第m个子流，基于RLS算法的自适应干扰对消判决反馈均衡算法可表示为：km(k)=Pm(k-1)u·m(k)λ+u·mH(k)Pm(k-1)u·m(k)---(5)]]>q·m(k)=q·m(k-1)+(x^(k-Δ)-q&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高时变频率选择性衰落信道下多输入多输出系统性能的自适应均衡方法，包括：基于递归最小二乘法的自适应判决反馈均衡器模块检测出第１路子流数据；基于递归最小二乘法算法的自适应干扰对消判决反馈均衡器模块分别检测出第二到最后一路子流数据；其特征在于：采用自适应判决反馈干扰对消均衡器模块自适应地调整子流间的干扰对消系数，即：在第二及以后的每个子流上，将一个先估计信道矩阵再根据信道矩阵进行干扰对消的判决反馈均衡器等效为一个新的加长的均衡器，其新增的参数即已检测出的子流的干扰对消系数；同时将已检测出的数据子流作为相应的新增输入，其干扰对消系数应用递归最小二乘算法根据输入数据进行自适应的变化以跟踪时变信道。

【技术特征摘要】
1、一种提高时变频率选择性衰落信道下多输入多输出系统性能的自适应均衡方法，包括：基于递归最小二乘法的自适应判决反馈均衡器模块检测出第1路子流数据；基于递归最小二乘法算法的自适应干扰对消判决反馈均衡器模块分别检测出第二到最后一路子流数据；其特征在于：采用自适应判决反馈干扰对消均衡器模块自适应地调整子流间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亮，邱玲，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]