專利名稱：一種ofdm系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)是一種多載波調(diào)制技術(shù)。該種調(diào)制技術(shù)通過將信道分割成N個相互正交的子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，將低速子數(shù)據(jù)流調(diào)制到每個子信道并進(jìn)行傳輸。由于子載波的頻譜相互交疊，所以O(shè)FDM技術(shù)具有較高的頻譜利用率。OFDM技術(shù)不僅具有較高的頻譜利用率，而且具有較強(qiáng)的對抗多徑傳播的能力、較高的傳輸速率，可滿足新一代移動通信抗多徑傳播、傳輸速率高達(dá)lOOMbit/s甚至更高等方面的要求。OFDM技術(shù)作為主要的物理層傳輸技術(shù)被未來無線寬帶系統(tǒng)，如3GPPLTE、IEEE 802.16m所采用。本質(zhì)上，OFDM技術(shù)較高的傳輸速率等能力來源于將頻域信道轉(zhuǎn)換成一組并行的窄帶頻域通道，即子載波，通過采用這種并行的相互正交的子載波來有效傳輸高速率的數(shù)據(jù)。然而保證子載波之間的正交性是有條件的，當(dāng)信道非時變，且收端理想定時、理想信道估計前提下，通過在OFDM符號間插入循環(huán)前綴可保證子信道間的正交性，而且插入循環(huán)前綴可很好的對抗符號間干擾，實現(xiàn)抗多徑傳播。在此情況下，對子載波符號的檢測可通過簡單相關(guān)方法，如相關(guān)窗的方法。但在實際的應(yīng)用場景中，由于終端本身高速移動(如終端處于行駛的動車或其它高速運(yùn)動的裝置中)，或反射物的高速移動，傳輸信道快速時變導(dǎo)致多普勒頻率擴(kuò)展，子信道的正交性遭到破壞，從而影響收端信號檢測算法的性能。實際系統(tǒng)中，為了提高信號檢測質(zhì)量，通常采用高復(fù)雜度的信號檢測技術(shù)，但高復(fù)雜度的檢測技術(shù)提高了檢測時間，增加了終端功耗，也不利于當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)的要求。目前，時變信道下OFDM系統(tǒng)中信號檢測方法包括以下幾種:預(yù)編碼方法，也叫加窗、多項式干擾抵消編碼，這類方法的主要思想是將同一個符號利用一定的映射圖案調(diào)制在幾個相鄰的子載波上。時域和頻域最小均方誤差(MMSE)檢測方法，該方法的主要思想是通過時域或頻域信道響應(yīng)矩陣一次性計算出所有子載波符號。整體MMSE串行干擾抵消方法，即MMSE-SIC方法。該方法的主要思想是利用頻域信道響應(yīng)矩陣對所有載波符號進(jìn)行一次性檢測，從已檢測符號中選擇出信干噪比最大的子載波符號作為已測子載波，該已測子載波記為第k號子載波，利用串行干擾抵消算法更新接收符號向量，并將頻域信道矩陣上第k列所有元素全部置零，以新接收符號向量和頻域信道矩陣對其它未測子載波進(jìn)行檢測?？梢?，現(xiàn)有時變信道下OFDM系統(tǒng)中的信號檢測方法具有以下缺點(diǎn):預(yù)編碼方法通過將同一個符號利用一定的算法調(diào)制到幾個相鄰的子載波上，頻率利用率不高，有效性低，容量小。時域和頻域MMSE檢測方法需要對整個OFDM塊內(nèi)信道矩陣求逆運(yùn)算，對于N個子載波，該種檢測算法的復(fù)雜度為0(N3)。而且由于該種方法未進(jìn)行串行干擾抵消，一次性檢測出所有子載波符號，可靠性差。MMSE-SIC方法，雖然在信道時變時比其他信號檢測方法具有較好的性能。但對于有N個子載波的OFDM符號，該種算法需要進(jìn)行N次N階麗SE檢測子的求逆運(yùn)算，因此復(fù)雜度高，為O (N4)。因此，有必要提供一種時變信道下OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法，以便降低信號檢測的復(fù)雜度，并提高信號檢測的準(zhǔn)確性和頻譜利用率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法和設(shè)備，以降低信號檢測復(fù)雜度。本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法，該方法包括:確定待檢測載波k，其中，k是待檢測載波的編號；根據(jù)待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，其中，待檢測載波k泄漏到從第k-L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量達(dá)到預(yù)定閾值；根據(jù)相鄰載波個數(shù)L，從頻域信道矩陣H中，截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk;利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果；返回確定待檢測載波的步驟，直至所有載波上的符號全部被檢測出。一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備包括待檢測載波確定模塊、相鄰載波個數(shù)確定模塊、部分頻域信道矩陣截取模塊和檢測結(jié)果確定模塊；所述待檢測載波確定模塊，用于確定待檢測載波k，其中，k是待檢測載波的編號；所述相鄰載波個數(shù)確定模塊，用于根據(jù)待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，其中，待檢測載波k泄漏到從第k-L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量達(dá)到預(yù)定閾值；所述部分頻域信道矩陣截取模塊，用于根據(jù)相鄰載波個數(shù)L，從頻域信道矩陣H中，截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk ；所述檢測結(jié)果確定模塊，用于利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明根據(jù)待檢測載波的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，根據(jù)載波個數(shù)L從頻域信道矩陣H中截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk，然后根據(jù)部分頻域信道矩陣Hk計算檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果，其中，由于在計算檢測子時用到的是部分頻域信道矩陣Hk，其階數(shù)小于頻域信道矩陣H的階數(shù)，因此能夠降低信號檢測的復(fù)雜度。


圖1是OFDM系統(tǒng)的數(shù)字基帶信號處理原理圖。
圖2是OFDM系統(tǒng)中子載波歸一化能量分布特性圖。圖3是OFDM頻域信道矩陣結(jié)構(gòu)特性示意圖。圖4是本發(fā)明提供的OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法流程圖。圖5是本發(fā)明提供的OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測的優(yōu)選流程圖。圖6是本發(fā)明提供的信號檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。圖7是OFDM系統(tǒng)誤碼率性能隨接收信噪比的變化關(guān)系第一仿真圖。圖8是OFDM系統(tǒng)誤碼率性 能隨接收信噪比的變化關(guān)系第二仿真圖。
具體實施例方式本申請人首先對OFDM系統(tǒng)在時變信道下的載波能量分布特性進(jìn)行了分析。圖1是OFDM系統(tǒng)的數(shù)字基帶信號處理原理圖。如圖1所示，設(shè)一個OFDM塊內(nèi)有N個正交子載波，N點(diǎn)的OFDM頻域符號X1,
X2.......Xn-J經(jīng)過串并變換后影射到N個正交子載波上，再經(jīng)過N點(diǎn)的快速傅里葉反變換
變換(IFFT變換)，組成N點(diǎn)的OFDM時域符號{X(l，X1, X2........xN_J，經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換后，在
N點(diǎn)OFDM的時域符號前加入循環(huán)前綴，通過多徑時變信道進(jìn)行傳輸，接收端將接收到的時域信號去循環(huán)前綴。經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換及快速傅里葉變換(FFT變換)之后，第m個子載波上的符號如下形式
權(quán)利要求
1.一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法,其特征在于,該方法包括: 確定待檢測載波k，其中，k是待檢測載波的編號； 根據(jù)待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，其中，待檢測載波k泄漏到從第k_L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量達(dá)到預(yù)定閾值； 根據(jù)相鄰載波個數(shù)L，從頻域信道矩陣H中，截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk ; 利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果； 返回確定待檢測載波的步驟， 直至所有載波上的符號全部被檢測出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定待檢測載波k包括: 計算未檢測載波上的接收符號的信干燥比SINRJf SINR最大的接收符號對應(yīng)的未檢測載波確定為待檢測載波k。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk包括: 假設(shè)有N個載波，頻域信道矩陣H為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待檢測載波k的能量分布為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，待檢測載波k泄漏到從第k-L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子包括: 待檢測載波k的檢測子
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在返回確定待檢測載波的步驟之前，該方法還包括:利用已檢測載波的檢測結(jié)果，消除已檢測載波對其他未檢測載波的接收符號的干擾。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述消除已檢測載波對其他未檢測載波的接收符號的干擾包括: 更新接收符號向量
9.一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測設(shè)備，其特征在于，該檢測設(shè)備包括待檢測載波確定模塊、相鄰載波個數(shù)確定模塊、部分頻域信道矩陣截取模塊和檢測結(jié)果確定模塊； 所述待檢測載波確定模塊，用于確定待檢測載波k，其中，k是待檢測載波的編號； 所述相鄰載波個數(shù)確定模塊，用于根據(jù)待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，其中，待檢測載波k泄漏到從第k-L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量達(dá)到預(yù)定閾值； 所述部分頻域信道矩陣截取模塊，用于根據(jù)相鄰載波個數(shù)L，從頻域信道矩陣H中，截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk ； 所述檢測結(jié)果確定模塊，用于利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測設(shè)備，其特征在于， 所述待檢測載波確定模塊，用于計算未檢測載波上的接收符號的信干燥比SINRJfSINR最大的接收符號對應(yīng)的未檢測載波確定為待檢測載波k。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測設(shè)備，其特征在于， 所述部分頻域信道矩陣截取模塊，在頻域信道矩陣H為:
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括干擾消除模塊； 所述干擾消除模塊，用于根據(jù)所述檢測結(jié)果確定模塊得到的檢測結(jié)果CL)，更新接收符號向量:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM系統(tǒng)中的低復(fù)雜度信號檢測方法和設(shè)備。該方法包括確定待檢測載波k，其中，k是待檢測載波的編號；根據(jù)待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數(shù)L，其中，待檢測載波k泄漏到從第k-L個載波到第k+L個載波這組相鄰載波上的歸一化能量達(dá)到預(yù)定閾值；根據(jù)相鄰載波個數(shù)L，從頻域信道矩陣H中，截取待檢測載波k的部分頻域信道矩陣Hk，部分頻域信道矩陣Hk由第k-L個載波到第k+L個載波相關(guān)的頻域列向量組成；利用部分頻域信道矩陣Hk計算待檢測載波k的檢測子，利用該檢測子計算待檢測載波k上的檢測結(jié)果；返回確定待檢測載波的步驟，直至所有載波上的符號全部被檢測出。應(yīng)用本發(fā)明能降低信號檢測復(fù)雜度。
文檔編號H04L25/02GK103139111SQ20111039614
公開日2013年6月5日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者王紅梅, 余智欣, 戴欣, 劉越, 趙立君 申請人:中國移動通信集團(tuán)公司