一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO-OFDM接收机设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO

【技术实现步骤摘要】
一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法


[0001]本专利技术涉及信息与通信
，尤其涉及一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法。

技术介绍

[0002]对于MIMO系统，目前数据信道的信道估计主要依靠解调参考信号(DMRS)。DMRS随数据信号同时发送，经历相同的等效信道。接收机首先基于DMRS进行等效信道的估计，随后基于估计的信道结果进行MIMO检测。
[0003]目前MIMO条线规模大，工作信噪比区间低，且可支持的调制阶数和流数更高，而更高的流数和调制阶数对信道估计精度要求更高。并且随着更高速率的需求，MIMO系统需要更为精细化的信号处理技术。因此，亟需一种新的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法用于提升信道估计的准确性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法，利用分块线性模型来刻画MIMO
‑
OFDM信道在时频域上的变化趋势，并在接收机引入信道与信号联合检测的Turbo迭代机制。基于时频域分块线性模型可获得更准确的信道估计，而引入信道信号的联合检测的Turbo迭代可提升信号检测性能。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]1、一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
>OFDM接收机设计方法，包括以下步骤：
[0007]S1，基站端基于协议与标准，对K个用户的数据进行信道编码和调制；
[0008]S2，基站发送的信号经物理信道到达各用户；
[0009]S3，用户收端利用DMRS的正交性，估计DMRS传输时频点上的等效信道；
[0010]S4，通过维纳滤波恢复出非DMRS传输频点上的信道；
[0011]S5，计算维纳滤波输出的外信息；
[0012]S6，计算干扰协方差矩阵；
[0013]S7，基于接收信号、信道估计，及干扰协方差矩阵做MMSE
‑
IRC检测；
[0014]S8，计算MMSE
‑
IRC检测器输出的外信息；
[0015]S9，将MMSE
‑
IRC检测器输出的外信息输入软解调器，结合星座调制信息进行降噪；
[0016]S10，计算软解调器输出的外信息；
[0017]S11，重复S7
‑
S10直至信号检测模块收敛或达到最大重复次数，得到信号估计与检测误差矩阵；
[0018]S12，信号检测结果作为软导频，与导频符号结合，基于时频域信道的分块线性模型对信道估计进行修正；
[0019]S13，计算线性模型参数的外信息；
[0020]S14，基于时频域信道分块线性模型重构信道；
[0021]S15，维纳滤波平滑，消除块间交界处的不连续性；
[0022]S16，利用修正和重构后的数据，重复S7
‑
S10直至信号检测模块收敛或达到最大重复次数，得到最终的信道估计与数据检测结果。
[0023]本专利技术进一步设置为：在步骤S1中，对各用户的调制符号序列进行层映射，映射到N
strm
个空间流上，以N
strm
＝2为例。得到数据向量多流数据经预编码后加载到基站端发送天线上进行发送。
[0024]本专利技术进一步设置为：在步骤S2中，在第t个OFDM符号，第f个子载波上，第k个用户的基带接收信号模型为
[0025][0026]其中H
t,f,k
为基站与用户k间在第t个OFDM符号，第f个子载波上的物理信道；P
k
为用户k的预编码矩阵，s
t,f,k
为基站向第k个用户所发送信号，式中的求和项为其他用户的信号对用户k所造成的干扰，w
t,f,k
为加性高斯白噪声，记G
t,f,k
＝H
t,f,k
P
k
为基站与用户k间的等效信道。
[0027]本专利技术进一步设置为：
[0028]在步骤S4中，第k个用户的第r根接收天线的第l个流上，
[0029][0030]其中，为DMRS传输频点上信道的自相关矩阵，为所有传输频点与DMRS传输频点上信道的互相关矩阵，为加性高斯噪声的方差，为DMRS传输频点上的等效信道估计，同时计算维纳滤波输出的估计误差协方差矩阵
[0031][0032]其中，为所有传输频点上信道的自相关矩阵；
[0033]在步骤S5中，记维纳滤波器输出的信道估计外信息估计为
[0034][0035]其中，为估计误差的外信息；
[0036]在步骤S6中，干扰协方差矩阵计算为
[0037][0038]其中为用户k在OFDM符号t，子载波k上的干扰等效信道估计。
[0039]本专利技术进一步设置为：在步骤S7中，MMSE
‑
IRC检测器输出对数据s的后验估计和估计误差矩阵为
[0040][0041][0042]其中和分别为待估数据符号s的先验均值和先验协方差矩阵矩阵，为干扰协方差矩阵，∑
Ns
表示因信道估计误差对接收信号相关性所做出的补偿。
[0043]本专利技术进一步设置为：在步骤S8中，MMSE
‑
IRC检测器记作子模块A，子模块A输出的外信息为
[0044][0045][0046]其中
[0047]本专利技术进一步设置为：
[0048]在步骤S9中，将输入软解调器记为子模块B，记软解调器输出的降噪结果为
[0049][0050][0051]其中为星座点集合，为归一化似然概率；
[0052][0053][0054]在步骤S10中，
[0055][0056][0057]将与返回子模块A作为待估计信号s的先验矩阵与方差，即
[0058]本专利技术进一步设置为：在步骤S12中，记基站端在第(b
T
,b
F
)个时频资源块上向用户k发送的数据为矩阵记信号检测模块传入的对应(b
T
,b
F
)块上的检测结果为矩阵)块上的检测结果为矩阵视作真值的AWGN噪声测量，即有其中为噪声矩阵；对应DMRS传输位置，中对应位置元素即为常数0；对应数据符号传输位置，中对应元素位置即为一均值为0，方差为估计误差的复高斯随机变量；
[0059]基于这样的加性噪声模型，计算块(b
T
,b
F
)上时频域等效信道线性模型系数的LMMSE估计：
[0060][0061]其中为分块线性模型参数的先验均值；为预先统计获得的分块线性模型参数的先验协方差矩阵；其中为确知的线性模型基矩阵；为干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，基站端基于协议与标准，对K个用户的数据进行信道编码和调制；S2，基站发送的信号经物理信道到达各用户；S3，用户收端利用DMRS的正交性，估计DMRS传输时频点上的等效信道；S4，通过维纳滤波恢复出非DMRS传输频点上的信道；S5，计算维纳滤波输出的外信息；S6，计算干扰协方差矩阵；S7，基于接收信号、信道估计，及干扰协方差矩阵做MMSE
‑
IRC检测；S8，计算MMSE
‑
IRC检测器输出的外信息；S9，将MMSE
‑
IRC检测器输出的外信息输入软解调器，结合星座调制信息进行降噪；S10，计算软解调器输出的外信息；S11，重复S7
‑
S10直至信号检测模块收敛或达到最大重复次数，得到信号估计与检测误差矩阵；S12，信号检测结果作为软导频，与导频符号结合，基于时频域信道的分块线性模型对信道估计进行修正；S13，计算线性模型参数的外信息；S14，基于时频域信道分块线性模型重构信道；S15，维纳滤波平滑，消除块间交界处的不连续性；S16，利用修正和重构后的数据，重复S7
‑
S10直至信号检测模块收敛或达到最大重复次数，得到最终的信道估计与数据检测结果。2.如权利要求1所述的一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法，其特征在于：在步骤S1中，对各用户的调制符号序列进行层映射，映射到N
strm
个空间流上，以N
strm
＝2为例。得到数据向量多流数据经预编码后加载到基站端发送天线上进行发送。3.如权利要求1所述的一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法，其特征在于：在步骤S2中，在第t个OFDM符号，第f个子载波上，第k个用户的基带接收信号模型为其中H
t，f，k
为基站与用户k间在第t个OFDM符号，第f个子载波上的物理信道；P
k
为用户k的预编码矩阵，s
t，f，k
为基站向第k个用户所发送信号，式中的求和项为其他用户的信号对用户k所造成的干扰，w
t，f，k
为加性高斯白噪声，记G
t，f，k
＝H
t，f，k
P
k
为基站与用户k间的等效信道。4.如权利要求1所述的一种基于时频域信道分块线性模型的MIMO
‑
OFDM接收机设计方法，其特征在于：在步骤S4中，第k个用户的第r根接收天线的第l个流上，
其中，为DMRS传输频点上信道的自相关矩阵，为所有传输频点与DMRS传输频点上信道的互相关矩阵，为加性高斯噪声的方差，为DMRS传输频点上的等效信道估计，同时计算维纳滤波输出的估计误差协方差矩阵其中，为所有传输频点上信道的自相关矩阵；在步骤S5中，记维纳滤波器输出的信道估计外信息估计为其中，为估计误差的外信...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓军，张铭辰，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：