专利名称：多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及多发多收天线系统(MIMO)中对多层数据的干扰抵消检测技术。
背景技术：
多入多出无线通信系统可以利用对空间的复用，同时在同个频域资源发送多层数据，从而增加无线通信系统的系统容量。然而在其检测过程中每层数据的检测对来自其他发射天线发射数据的干扰的抑制能力对系统性能有着重大的影响。最小均方误差(MMSE) 方法是一种接收端常用的检测方法，本发明在最小均方误差方法的基础上加入了软判决串行干扰抵消检测方法及系统，逐步消除各层数据对其他层数据的干扰。本发明与传统的串行干扰抵消方法不同的是，传统的串行干扰抵消方法对已经 “消除”的干扰往往认为其残留干扰为零。然而已经“消除”干扰的残留干扰对后续其他层数据的均衡滤波及其后检测信噪比的计算中起着举足轻重的作用。我们知道，在比特交织编码系统中解码使用软比特LLR，后检测信噪比在LLR的计算中提供对LLR可信度的加权， 如果后检测信噪比的计算不正确，会带来系统性能的极大损失。本发明不只提供了最小均方误差串行干扰抵消方法的正确流程及系统，更提供了残留干扰的估计方法，也提供了存在‘残留干扰’的情况下，剩余层数据最小均方误差估计的正确形式，及对应的后检测信噪比的计算形式。
发明内容
为了解决现有的串行干扰抵消方法存在的对已经“消除，，的干扰往往认为其残留干扰为零的技术问题，本发明提供基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法及检测系统，适用于无线通信中发射端和接收端分别配置多根天线的情况下，不只提供了最小均方误差串行干扰抵消方法的正确流程装置，更提供了残留干扰的估计方法，也提供了存在“残留干扰”的情况下，剩余层数据最小均方误差估计的正确形式，及对应的后检测信噪比的计算形式。本发明的技术解决方案本发明基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法所基于的系统结构包括匪SE均衡滤波器模块，后检测信噪比计算模块，排序模块，选取数据通道模块，软解调模块，数据重估模块，干扰消除模块，残留干扰估计模块，类匪SE均衡滤波器模块，类后检测信噪比计算模块。基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法，其特殊之处在于包括以下步骤ι在μ μο模型中根据匪SE均衡滤波器iMMSE = GMMSEy计算匪SE检测数据 ^mmse和后检测信噪比W，
其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,发射端配置Nt根发射天线，接收端配置Nr根接收天线.
一入 ，Gmmse SMMSE 均衡滤波器，其表达式为=Gmmse = Hb(HHh+o ^ij-1η是信道矩阵，H的元素表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数， X= [xk]T，k= 1，2，...附，表示传输数据，7= [yk]T，k= 1，2，...Nr，表示接收数据，η = [nk]T, k= 1,2,... Nr，表示每根接收天线的噪声，计算后检测信噪比w = l/(l-diag (GmmseH) )-1 ；2根据后检测信噪比w从大到小进行排序，得到数列m= [mi; m2, ...mNt]，满足 Kll > ^m2 > …> ^mm ；3选取最大的后检测信噪比数据通道Hii作为当前选取的数据通道，令i = 1，输出当前选取的数据通道对应的后检测信噪比以及对应的检测数据；4对步骤3中当前选取的数据通道进行软解调处理，根据Lm' =[L:'f，计算该数据通道的LLR，i 表示当前选取的Hii数据通道第k比特对应的LLR值；5根据步骤4中得到的LLR对当前选取的数据通道的检测数据进行重估，得到重估检测数据·，
M ιTmi^o = X ΘΡ{Θ I Xmi)，ρφ I & ) = Πτ(1 + (^m -1)tanh(^))
ΘεΘm=\ LL其中θ表示该数据通道所采用调制方法的星座点值，ck, m表示星座点值θ对应的第m比特值(0/1)；6从接收数据中消除当前选取数据通道的干扰，得到干扰消除后的接收数据模型
y'= Σ
k7根据=Σ(θ~ν2ρ(θ I iM)计算干扰消除后当前选取数据通道的残留干
(9e
扰能量值；8利用步骤6中得到的干扰消除后的接收数据模型，使用类MMSE均衡滤波器，计算mi+1路数据通道上的检测数据= GMMSEy ’，并输出其中类匪SE均衡滤波器Gmmse = h:(UmUhm + qmhmhHmi + a2nlNr)~l，Hm = [hk]，k = 1，2，· · · Nt，k乒Hi1, m2，· · · Hii,表示H中消除已经检测过的数据通道，剩余数据通道的信道矩阵；9根据= 1 / GMMSEhmj+i -1，计算第mi+1路数据通道的后检测信噪比；10判断，若i+Ι小于Nt，i++，执行步骤4;否则，若i+Ι等于Nt，各数据通道均已检测，则结束。步骤8中G' WSE采用如下方法计算令A1 = (H1Jlfi+qA^l +a2nlNr)，将类匪SE均衡滤波器写为如下形式GMMSE = h二 A「1其中ΑΓ1通过如下迭代方法得到A-1 _ A—1__ '—l Mi V i-l m/1 _ '―1 1 , uh,a-iu、
--+Kl(KiKl)
tImiΑ"ο1=(ΗΗΗ + σ 2Ι)"10包括依次连接的匪SE均衡滤波器模块，后检测信噪比计算模块，排序模块，选取数据通道模块，软解调模块，数据重估模块，干扰消除模块，残留干扰估计模块，类MMSE均衡滤波器模块，类后检测信噪比计算模块以及判断模块，匪SE均衡滤波器模块用于在MIMO模型中根据匪SE均衡滤波器 Xmmse = GMMSEy计算匪SE检测数，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,发射端配置Nt根发射天线，接收端配置Nr根接收天线；Gmmse为匪SE均衡滤波器，其表达式为=Gmmse = Hh (HHh+ σ n2INr) 1H是信道矩阵，H的元素表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数， X= [xk]T，k= 1，2，...附，表示传输数据，7= [yk]T，k= 1，2，...Nr，表示接收数据，η = [nk]T, k= 1,2,... Nr，表示每根接收天线的噪声，后检测信噪比计算模块用于根据匪SE均衡滤波器模块计算出的匪SE检测数据 ^mmse和公式w = l/(l-diag(GmmseH) )-1计算后检测信噪比w，排序模块用于根据后检测信噪比w对各个数据通道从大到小进行排序，得到数列数据 m = [mi; m2，· · · mNt]，其中I1 > Wm2 > …> wmNt，选取数据通道模块用于选取最大的后检测信噪比数据通道Hii作为当前选取的数据通道，令i = 1，输出当前选取的数据通道对应的后检测信噪比以及对应的检测数据；软解调模块，用于根据Lm' =[L:'f，计算该数据通道的LLR，i 表示当前选取的数据通道第k比特对应的LLR值；数据重估模块用于根据软解调模块得到的LLR对当前选取的数据通道的检测数据进行重估，得到重估检测数据·^.重估原则为
M ιTmi砀=2>八例元,)，户(例·υ=Π7(1+ (2%-OtanhH")),其中Θ表示该数
6 e m=l Lλ
据通道所采用调制方法的星座点值，Ck,m表示星座点值θ对应的第m比特值(0/1)；干扰消除模块用于从接收数据中消除当前选取数据通道的干扰，得到干扰消除后
的接收数据模型y,= ？
k孟…Wi残留干扰估计模块用于根据=Σ(θ~ν2ρ(θ I iM)计算干扰消除后当前选
(9e
取数据通道的残留干扰能量值；类匪SE均衡滤波器模块利用干扰消除模块中得到的干扰消除后的接收数据模型，计算mi+1路数据通道上的检测数据= GMMSEy ‘，并输出、+1 其中类匪SE均衡滤波器Gmmse = h:(UmUhm + qmhmhHmi + a2nlNr)~l，Hm = [hk]，k = 1，2，· · · Nt，k乒Hi1, m2，· · · Hii,表示H中消除已经检测过的数据通道，剩余数据通道的信道矩阵；类后检测信噪比计算模块用于根据1^.+1 = 1 / GMMSEhmj+i -1，计算第rni+1路数据通道的后检测信噪比；判断模块用于判断当前所选数据通道是否为最后一个数据通道，如果时，则结束检测，如果不是，则需要回到软解调模块。本发明所具有的优点1、现有串行干扰检测方式往往认为已经检测到的数据从接收数据中完美剔除，不考虑残留干扰的影响，本发明克服了现有技术偏见，对残留干扰的影响及对应的处理方法进行了全面的考虑。2、对检测顺序的排序，本发明采用了 MMSE的后检测信噪比排序方法，这种方法不再需要计算额外排序参量，减少了运算量，而且获得比其他排序方法更好的性能。3、本发明使用迭代方法计算后续类匪SE均衡滤波器系数减少了运算量，而且迭代方法中考虑了残留干扰带来的影响，计算结果更加精准，从而带来性能提升。4、提供了与本发明中均衡方法相对应的准确的后检测信噪比的完整计算方法。
图1为本发明的系统模型图；图2为本发明方法流程图；图3为本发明系统结构图。
具体实施例方式a关于最小均方误差均衡多输入多输出无线通信系统的模型可以用如图1所示的模型描述。在发射机端配置Nt根发射天线，接收机端配置Nr根接收天线。用公式表示为y = Hx+n (1)其中H是信道矩阵，H的元素表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数。本文后面用Iii表示信道矩阵H的第i列，即表示第i根发射天线到所有接收天线的信道系数矢量。线性均衡滤波器的作用为对接收数据通过线性均衡滤波器得到发送数据的估计值，可以用公式表示为χ = Gy最小均方误差均衡滤波器的基本形式为Gmmse = E{xyH} [Eiyy11}]"1 (2)在本发明所述的如公式(1)描述的系统模型中，最小均方误差均衡滤波可以写为Gmmse = Hh (HHh+On2IJ-1 (3)假定从原始接收信号中估计消除一路数据通道(第i路数据通道)后，剩余接收数据表示为
权利要求
1.基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法，其特征在于包括以下步骤1在MIMO模型中根据匪SE均衡滤波器iMMSE = GMMSEy计算匪SE检测数据 Immsi^p后检测信噪比w，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,发射端配置Nt根发射天线，接收端配置Nr根接收天线； Gmmse为MMSE均衡滤波器，其表达式为Gmse = Hh(HHh+ σ jj—1 H是信道矩阵，H的元素表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数，χ = [xk]T,k = 1，2，...附，表示传输数据，7= [yk]T,k = 1，2，...Nr，表示接收数据，η = [nk] T，k = 1，2，. . . Nr，表示每根接收天线的噪声，计算后检测信噪比 w :w= l/(l-diag (GmmseH))-!；2根据后检测信噪比w从大到小进行排序，得到数列m = [mi; m2，. . . mNt]，满足 Kll > ^m2 > …> ^mm ；3选取最大的后检测信噪比数据通道Hii作为当前选取的数据通道，令i = 1，输出当前选取的数据通道对应的后检测信噪比以及对应的检测数据；4对步骤3中当前选取的数据通道进行软解调处理，根据Lm' =[L:'f，计算该数据通道的LLR，i 表示当前选取的Hii数据通道第k比特对应的LLR值；5根据步骤4中得到的LLR对当前选取的数据通道的检测数据进行重估，得到重估检测数据"^.，M ιTmi场,=Σ θρ(θ I Xm,) ’ρφ I xm) = U 4(1 + {2ck，m -1) tanh(^))0e@m=l ^^其中θ表示该数据通道所采用调制方法的星座点值，Ck,m表示星座点值θ对应的第m 比特值(0/1)；6从接收数据中消除当前选取数据通道的干扰，得到干扰消除后的接收数据模型y'= Σk7根据g , =Σ(θ~ν2ρ(θ ι j^,)计算干扰消除后当前选取数据通道的残留干扰能(9e 量值；8利用步骤6中得到的干扰消除后的接收数据模型，使用类匪SE均衡滤波器，计算 mi+1路数据通道上的检测数据Sm,+1 =GmmseY'，并输出其中类匪SE均衡滤波器Gmmse =KjumK，Hm= [hk]，k = 1，2，... Nt，k乒H^m2,... IV表示H中消除已经检测过的数据通道，剩余数据通道的信道矩阵；9根据11+1 = 1 / GMMSEhmj+i -1，计算第mi+1路数据通道的后检测信噪比； 10判断，若i+Ι小于Nt，i++，执行步骤4；否则，若i+Ι等于Nt，各数据通道均已检测，则结束。
2.根据权利要求1所述的基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法，其特征在于步骤8中G' B1se采用如下方法计算令
3.根据权利要求1所述方法的基于多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测系统，其特征在于包括依次连接的匪SE均衡滤波器模块，后检测信噪比计算模块，排序模块，选取数据通道模块，软解调模块，数据重估模块，干扰消除模块，残留干扰估计模块，类 MMSE均衡滤波器模块，类后检测信噪比计算模块以及判断模块，所述匪SE均衡滤波器模块用于在MIMO模型中根据匪SE均衡滤波器Xmmse = GMMSEy计算匪SE检测数，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,发射端配置Nt根发射天线，接收端配置Nr根接收天线； Gmmse为MMSE均衡滤波器，其表达式为Gmse = Hh(HHh+ σ jj—1 H是信道矩阵，H的元素表示第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数，χ = [xk]T,k = 1，2，...附，表示传输数据，7= [yk]T,k = 1，2，...Nr，表示接收数据，η = [nk] T，k = 1，2，. . . Nr，表示每根接收天线的噪声，所述后检测信噪比计算模块用于根据MMSE均衡滤波器模块计算出的MMSE检测数据 ^mmse和公式w = l/(l-diag(GmmseH) )-1计算后检测信噪比w，所述排序模块用于根据后检测信噪比w对各个数据通道从大到小进行排序，得到数列数据 m = [mi; m2，· · · mNt]，其中I1 > Wm2 > …> wmNt，所述选取数据通道模块用于选取最大的后检测信噪比数据通道Hli作为当前选取的数据通道，令i = 1，输出当前选取的数据通道对应的后检测信噪比以及对应的检测数据；所述软解调模块，用于根据
全文摘要
本发明涉及多天线比特交织编码系统的串行干扰抵消检测方法及系统，包括MMSE均衡滤波器模块、后检测信噪比计算模块、排序模块、选取数据通道模块、软解调模块、数据重估模块、干扰消除模块、残留干扰估计模块、类MMSE均衡滤波器模块、类后检测信噪比计算模块以及判断模块，本发明解决了现有的串行干扰抵消方法存在的对已经“消除”的干扰往往认为其残留干扰为零的技术问题，本发明不只提供了最小均方误差串行干扰抵消方法的正确流程装置，更提供了残留干扰的估计方法，也提供了存在“残留干扰”的情况下，剩余层数据最小均方误差估计的正确形式，及对应的后检测信噪比的计算形式。
文档编号H04L1/00GK102412931SQ201110365138
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者李宏, 王飞鸣, 贾转妮 申请人:信源通科技(西安)有限公司