混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法
【專利摘要】混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，涉及無(wú)線通信領(lǐng)域。本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)混合載波信號(hào)在接收端難以進(jìn)行正確恢復(fù)的問(wèn)題。其接收方法：采用接收天線接收發(fā)射的信號(hào)，并利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì)出不同子信道的信道狀態(tài)信息；根據(jù)變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣；根據(jù)獲得的信道狀態(tài)信息和得到的發(fā)射信號(hào)變換矩陣，計(jì)算接收信號(hào)生成矩陣；利用接收到的信號(hào)和收信號(hào)生成矩陣，采用最小均方誤差(MMSE)方法恢復(fù)原始信號(hào)。本發(fā)明適用于無(wú)線通信過(guò)程中。
【專利說(shuō)明】
混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及無(wú)線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步，移動(dòng)通信的信道環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，在許多新的通信場(chǎng)景下， 信道所呈現(xiàn)出的衰落特性已經(jīng)不止是單一的時(shí)域選擇性衰落或頻域選擇性衰落，而是一種 時(shí)域與頻域同時(shí)衰落的時(shí)頻雙選特性。在運(yùn)種信道下，無(wú)論是單載波體制所采用的時(shí)域信 號(hào)，還是多載波體制采用的頻域信號(hào)都難W獲得較好的性能，而混合載波體制所采用的時(shí) 頻協(xié)同信號(hào)卻能夠獲得較好的效果。當(dāng)時(shí)頻協(xié)同信號(hào)應(yīng)用于多天線場(chǎng)景時(shí)，由于不同分量 對(duì)不同衰落特性的信道具有不同的適應(yīng)性，因而，可W將混合載波信號(hào)的不同分量映射到 與之匹配的子信道上，從而獲得更好的通信效果。但由于不同子信道之間的衰落是隨機(jī)的， 導(dǎo)致混合載波信號(hào)不同分量之間的數(shù)學(xué)約束關(guān)系遭到破壞，如果在接收端直接進(jìn)行反變換 將難W獲得正確的信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)混合載波信號(hào)在接收端難W進(jìn)行正確恢復(fù)的問(wèn)題，從而提供一 種混合載波多天線分量傳輸系統(tǒng)接收方法。
[0004] 混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，
[0005] 混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)射方法，它包括W下步驟：
[0006] 步驟一、將待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并分成長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊;N為正數(shù)；
[0007] 步驟二、將步驟一所述的長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行α階加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換；α為正 數(shù)；
[000引步驟Ξ、將步驟二變換后不同的信號(hào)分量或分量的組合形式映射到不同的發(fā)射天 線上；
[0009] 步驟四、將步驟Ξ中映射到不同天線上的信號(hào)插入不同的導(dǎo)頻序列，并送入信道 進(jìn)行傳輸；
[0010] 其特征是:混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，它包括W下步驟：
[0011] 步驟五、采用接收天線接收步驟四發(fā)射的信號(hào)，并利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì) 出不同子信道的信道狀態(tài)信息；
[0012] 步驟六、根據(jù)變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣；
[0013] 步驟屯、根據(jù)步驟五中獲得的信道狀態(tài)信息和步驟六中得到的發(fā)射信號(hào)變換矩 陣，計(jì)算接收信號(hào)生成矩陣；
[0014] 步驟八、利用接收到的信號(hào)和收信號(hào)生成矩陣，采用最小均方誤差(MMSE)方法恢 復(fù)原始信號(hào)。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)結(jié)合信道狀態(tài)信息與加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的聯(lián)合逆變換方法為混合 載波多天線分量傳輸系統(tǒng)提供了一種可行的接收方案，使得接收端能夠正確恢復(fù)發(fā)送端所 發(fā)送的信號(hào)。在各個(gè)子信道衰落特性不同的情況下，獲得更好的系統(tǒng)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是混合載波多天線分量傳輸系統(tǒng)示意圖；
[0017] 圖2是混合載波多天線分量傳輸系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0018] 一、結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本，混合載波多天線分量傳輸 的信號(hào)接收方法，該接收方法主要通過(guò)W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0019] 步驟一、在發(fā)送端，待發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后，分成長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊；
[0020] 步驟二、將長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊送入加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換模塊，根據(jù)選擇的變換階數(shù) α進(jìn)行變換。如果需要進(jìn)行變換的原始數(shù)據(jù)為姑，貝陽(yáng)日權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的矩陣表示形式如 下：
[0021] F%)=(wo(a)I+wi(a)F+W2(a)PI+W3(a)PF 巧 0
[0022] 其中：{wo(a)，wi(a)，w2(a)，W3(a)}為加權(quán)系數(shù)，其具體表達(dá)式為；
[0023]
[0024] I為單位陣，而F為離散傅里葉變換矩陣，其具體的歸一化表達(dá)式為：
[0028] 步驟Ξ、將不同的信號(hào)分量或分量的組合形式映射到不同的發(fā)射天線上。
[0029] W兩發(fā)一收的多天線系統(tǒng)為例，可將混合載波信號(hào)中的時(shí)域分量與時(shí)域反轉(zhuǎn)分量 合并，映射到多普勒較大的子信道上，同時(shí)將頻域分量與頻域反轉(zhuǎn)分量合并，映射到多徑較 大的信道上，即：
[0030]
[0031] 步驟四、將映射到不同天線上的信號(hào)插入不同的導(dǎo)頻序列，并送入信道進(jìn)行傳輸。
[0032] 步驟五、接收天線接收到信號(hào)后，將信號(hào)分為兩路，一路用于最終的逆變換，另一 路則送入信道估計(jì)器，利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì)出不同子信道的信道狀態(tài)信息。
[0033] W兩發(fā)一收的多天線系統(tǒng)為例，經(jīng)過(guò)信道估計(jì)后，可W得到兩條子信道的信道增 益矩陣：
[0034] 出二比1(1) hi(2) ... hi(n)]
[0035] 出二比2(1) h2(2) ... h2(n)]
[0036] 其中，hi(n)和h2(n)分別為子信道1和子信道2在第η時(shí)刻的信道增益系數(shù)，ne[l, N]〇
[0037] 步驟六、根據(jù)變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣。假 設(shè)發(fā)送端信號(hào)按照步驟Ξ中的映射規(guī)則進(jìn)行映射則其發(fā)射信號(hào)變換矩陣為:w日(a)I+w2(a) PI 和 wi(a)F+W3(a)PF。
[0038] 事實(shí)上由于發(fā)射信號(hào)的變換矩陣只與變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式有關(guān)，因而當(dāng) 收發(fā)兩端事先約定好變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式時(shí)，發(fā)射信號(hào)變換矩陣可提前計(jì)算好后 存儲(chǔ)在接收端備用。
[0039] 步驟屯、根據(jù)步驟五中獲得的信道狀態(tài)信息和步驟六中得到的發(fā)射信號(hào)變換矩陣 計(jì)算接收信號(hào)生成矩陣，其表達(dá)式為：
[0040] G =出(W0(a)l+W2(a)pi)+出(wi(a)F+W3(a)PF)
[0041] 步驟八、利用接收到的信號(hào)Y和收信號(hào)生成矩陣G，MMSE聯(lián)合逆變換器依據(jù)步驟屯 計(jì)算出的接收信號(hào)生成矩陣，利用公式：
[0042]
[0043] 計(jì)算出原始信號(hào)的估計(jì)值，而后通過(guò)解星座映射和信號(hào)判決從而得到最終結(jié)果； 式中σ2為噪聲功率。
[0044] 本發(fā)明通過(guò)一種結(jié)合信道狀態(tài)信息與加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的聯(lián)合逆變換方法為 混合載波多天線分量傳輸系統(tǒng)提供了一種可行的接收方案，使得接收端能夠正確恢復(fù)發(fā)送 端所發(fā)送的信號(hào)。在各個(gè)子信道衰落特性不同的情況下，獲得更好的系統(tǒng)性能。
【具體實(shí)施方式】 [0045] 二、本與一所述的混合載波多天線分量 傳輸?shù)男盘?hào)接收方法的區(qū)別在于，還包括4發(fā)1收的情況。其特征在于，步驟Ξ中產(chǎn)生的四個(gè) 分量分別映射到4個(gè)發(fā)射天線上，即：
[0046]
[0047] 步驟五中需要估計(jì)出的子信道的信道狀態(tài)信息由兩個(gè)變?yōu)樗膫€(gè)，可分別表示為出 =比 1(1) hi(2) ... hi(n)]、出二比2(1) h2(2) ... h2(n)]、出二比3(1) h3(2) ... h3(n)]和 此二比4(1) h4(2) ... h4(n)]。
[0048] 步驟六中的發(fā)射信號(hào)變換矩陣也由兩個(gè)變?yōu)?個(gè)，分別是wo(a)I、wi(a)F、W2(a)PI 和W3(a)PF。步驟屯中的接收信號(hào)生成矩陣表達(dá)式變?yōu)?G =出wo(a)I+此wi(a)F+曲W2(a)PI+ H4W3(a)PF。其他步驟不變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法， 混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)射方法，它包括以下步驟： 步驟一、將待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并分成長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊;N為正數(shù)； 步驟二、將步驟一所述的長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行α階加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換;α為正數(shù)； 步驟三、將步驟二變換后不同的信號(hào)分量或分量的組合形式映射到不同的發(fā)射天線 上； 步驟四、將步驟三中映射到不同天線上的信號(hào)插入不同的導(dǎo)頻序列，并送入信道進(jìn)行 傳輸； 其特征是:混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，它包括以下步驟： 步驟五、采用接收天線接收步驟四發(fā)射的信號(hào)，并利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì)出不 同子信道的信道狀態(tài)信息； 步驟六、根據(jù)變換階數(shù)α和信號(hào)的組合方式，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣； 步驟七、根據(jù)步驟五中獲得的信道狀態(tài)信息和步驟六中得到的發(fā)射信號(hào)變換矩陣，計(jì) 算接收信號(hào)生成矩陣； 步驟八、利用接收到的信號(hào)和收信號(hào)生成矩陣，采用最小均方誤差(MMSE)方法恢復(fù)出 原始信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 二所述將步驟一所述的長(zhǎng)度為Ν的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行α階加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換，具體為： 設(shè)長(zhǎng)度為Ν的數(shù)據(jù)塊為Χο，則加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換的矩陣表示形式如下： F〇X〇= (wo(a) I+wi(a)F+W2(a)PI+W3(a)PF)Xo 式中：{wo(a)，wi(a)，W2(a)，W3(a)}為加權(quán)系數(shù)，具體表達(dá)式為：I為單位陣，而F為離散傅里葉變換矩陣，具體的歸一化表達(dá)式為： 其中:q = e-#/Ν;Ρ為置換矩陣，具體形式為：3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 三中，將步驟二變換后不同的信號(hào)分量或分量的組合形式映射到不同的發(fā)射天線上，具體 方法為： 對(duì)于兩發(fā)一收的多天線系統(tǒng)，將混合載波信號(hào)中的時(shí)域分量與時(shí)域反轉(zhuǎn)分量合并，映 射到多普勒大于預(yù)設(shè)閾值的子信道上，同時(shí)將頻域分量與頻域反轉(zhuǎn)分量合并，映射到多徑 大于預(yù)設(shè)值的信道上，即：〇:4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 五中，采用接收天線接收步驟四發(fā)射的信號(hào)，并利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì)出不同子信 道的信道狀態(tài)信息，具體為： 經(jīng)過(guò)信道估計(jì)后，得到兩條子信道的信道增益矩陣： Hi=[hi(l) hi(2) ··· hi(n)] H2=[h2(l) h2(2)…h(huán)2(n)] 式中，hKnWPhKn)分別為子信道1和子信道2在第n時(shí)刻的信道增益系數(shù)，ne[l，N]。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 六中，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣，分別為:w Q(a)I+W2(a)PHPwl(a)F+W3(a)PF。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 七中，計(jì)算接收信號(hào)生成矩陣，結(jié)果為： G = Hi(wo(a) I+w2(a)PI )+H2(wi(a)F+W3(a)PF)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 八中，采用最小均方誤差(MMSE)方法恢復(fù)原始信號(hào)，具體表達(dá)式為：式中:Y為接收到的信號(hào);G為接收信號(hào)生成矩陣;σ2為噪聲功率。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 三中，將步驟二變換后不同的信號(hào)分量或分量的組合形式映射到不同的發(fā)射天線上，具體 方法為： 對(duì)于四發(fā)一收的多天線系統(tǒng)，將產(chǎn)生的四個(gè)分量分別映射到4個(gè)發(fā)射天線上，即：9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 五中，采用接收天線接收步驟四發(fā)射的信號(hào)，并利用不同的導(dǎo)頻序列分別估計(jì)出不同子信 道的信道狀態(tài)信息，具體為： 經(jīng)過(guò)信道估計(jì)后，得到四條子信道的信道增益矩陣： 分別表不為： Hi=[hi(l) hi(2) ··· hi(n)] H2=[h2(l) h2(2)…h(huán)2(n)] H3=[h3(l) h3(2) ··· h3(n)] H4=[h4(l) h4(2)…1?4(η)]。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合載波多天線分量傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于步驟 六中，在接收端生成發(fā)射信號(hào)變換矩陣，分別為： wo(c〇 I、wi(c〇F、W2(c〇PHPIw3(c〇PF; 步驟七中，計(jì)算接收信號(hào)生成矩陣，結(jié)果為： G = Hiwo (a) I+H2W1 (a) F+H3W2 (c〇 PI+H4W3 (c〇 PF 〇
【文檔編號(hào)】H04L5/00GK105871440SQ201610428749
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】沙學(xué)軍, 馬聰, 梅林 , 李婧, 黃永新
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)