专利名称：一种ofdm系统中的低复杂度信号检测方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种OFDM系统中的低复杂度信号检测方法和设备。
背景技术：
正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)是一种多载波调制技术。该种调制技术通过将信道分割成N个相互正交的子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，将低速子数据流调制到每个子信道并进行传输。由于子载波的频谱相互交叠，所以OFDM技术具有较高的频谱利用率。OFDM技术不仅具有较高的频谱利用率，而且具有较强的对抗多径传播的能力、较高的传输速率，可满足新一代移动通信抗多径传播、传输速率高达lOOMbit/s甚至更高等方面的要求。OFDM技术作为主要的物理层传输技术被未来无线宽带系统，如3GPPLTE、IEEE 802.16m所采用。本质上，OFDM技术较高的传输速率等能力来源于将频域信道转换成一组并行的窄带频域通道，即子载波，通过采用这种并行的相互正交的子载波来有效传输高速率的数据。然而保证子载波之间的正交性是有条件的，当信道非时变，且收端理想定时、理想信道估计前提下，通过在OFDM符号间插入循环前缀可保证子信道间的正交性，而且插入循环前缀可很好的对抗符号间干扰，实现抗多径传播。在此情况下，对子载波符号的检测可通过简单相关方法，如相关窗的方法。但在实际的应用场景中，由于终端本身高速移动(如终端处于行驶的动车或其它高速运动的装置中)，或反射物的高速移动，传输信道快速时变导致多普勒频率扩展，子信道的正交性遭到破坏，从而影响收端信号检测算法的性能。实际系统中，为了提高信号检测质量，通常采用高复杂度的信号检测技术，但高复杂度的检测技术提高了检测时间，增加了终端功耗，也不利于当今低碳经济的要求。目前，时变信道下OFDM系统中信号检测方法包括以下几种:预编码方法，也叫加窗、多项式干扰抵消编码，这类方法的主要思想是将同一个符号利用一定的映射图案调制在几个相邻的子载波上。时域和频域最小均方误差(MMSE)检测方法，该方法的主要思想是通过时域或频域信道响应矩阵一次性计算出所有子载波符号。整体MMSE串行干扰抵消方法，即MMSE-SIC方法。该方法的主要思想是利用频域信道响应矩阵对所有载波符号进行一次性检测，从已检测符号中选择出信干噪比最大的子载波符号作为已测子载波，该已测子载波记为第k号子载波，利用串行干扰抵消算法更新接收符号向量，并将频域信道矩阵上第k列所有元素全部置零，以新接收符号向量和频域信道矩阵对其它未测子载波进行检测。可见，现有时变信道下OFDM系统中的信号检测方法具有以下缺点:预编码方法通过将同一个符号利用一定的算法调制到几个相邻的子载波上，频率利用率不高，有效性低，容量小。时域和频域MMSE检测方法需要对整个OFDM块内信道矩阵求逆运算，对于N个子载波，该种检测算法的复杂度为0(N3)。而且由于该种方法未进行串行干扰抵消，一次性检测出所有子载波符号，可靠性差。MMSE-SIC方法，虽然在信道时变时比其他信号检测方法具有较好的性能。但对于有N个子载波的OFDM符号，该种算法需要进行N次N阶丽SE检测子的求逆运算，因此复杂度高，为O (N4)。因此，有必要提供一种时变信道下OFDM系统中的低复杂度信号检测方法，以便降低信号检测的复杂度，并提高信号检测的准确性和频谱利用率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种OFDM系统中的低复杂度信号检测方法和设备，以降低信号检测复杂度。本发明的技术方案具体是这样实现的:一种OFDM系统中的低复杂度信号检测方法，该方法包括:确定待检测载波k，其中，k是待检测载波的编号；根据待检测载波k的能量分布，确定相邻载波个数L，其中，待检测载波k泄漏到从第k-L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量达到预定阈值；根据相邻载波个数L，从频域信道矩阵H中，截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk;利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果；返回确定待检测载波的步骤，直至所有载波上的符号全部被检测出。一种OFDM系统中的低复杂度信号检测设备，该检测设备包括待检测载波确定模块、相邻载波个数确定模块、部分频域信道矩阵截取模块和检测结果确定模块；所述待检测载波确定模块，用于确定待检测载波k，其中，k是待检测载波的编号；所述相邻载波个数确定模块，用于根据待检测载波k的能量分布，确定相邻载波个数L，其中，待检测载波k泄漏到从第k-L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量达到预定阈值；所述部分频域信道矩阵截取模块，用于根据相邻载波个数L，从频域信道矩阵H中，截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk ；所述检测结果确定模块，用于利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果。由上述技术方案可见，本发明根据待检测载波的能量分布，确定相邻载波个数L，根据载波个数L从频域信道矩阵H中截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk，然后根据部分频域信道矩阵Hk计算检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果，其中，由于在计算检测子时用到的是部分频域信道矩阵Hk，其阶数小于频域信道矩阵H的阶数，因此能够降低信号检测的复杂度。
图1是OFDM系统的数字基带信号处理原理图。
图2是OFDM系统中子载波归一化能量分布特性图。图3是OFDM频域信道矩阵结构特性示意图。图4是本发明提供的OFDM系统中的低复杂度信号检测方法流程图。图5是本发明提供的OFDM系统中的低复杂度信号检测的优选流程图。图6是本发明提供的信号检测设备结构图。图7是OFDM系统误码率性能随接收信噪比的变化关系第一仿真图。图8是OFDM系统误码率性 能随接收信噪比的变化关系第二仿真图。
具体实施例方式本申请人首先对OFDM系统在时变信道下的载波能量分布特性进行了分析。图1是OFDM系统的数字基带信号处理原理图。如图1所示，设一个OFDM块内有N个正交子载波，N点的OFDM频域符号X1,
X2.......Xn-J经过串并变换后影射到N个正交子载波上，再经过N点的快速傅里叶反变换
变换(IFFT变换)，组成N点的OFDM时域符号{X(l，X1, X2........xN_J，经过并串转换后，在
N点OFDM的时域符号前加入循环前缀，通过多径时变信道进行传输，接收端将接收到的时域信号去循环前缀。经过串并转换及快速傅里叶变换(FFT变换)之后，第m个子载波上的符号如下形式
权利要求
1.一种OFDM系统中的低复杂度信号检测方法,其特征在于,该方法包括: 确定待检测载波k，其中，k是待检测载波的编号； 根据待检测载波k的能量分布，确定相邻载波个数L，其中，待检测载波k泄漏到从第k_L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量达到预定阈值； 根据相邻载波个数L，从频域信道矩阵H中，截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk ; 利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果； 返回确定待检测载波的步骤， 直至所有载波上的符号全部被检测出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待检测载波k包括: 计算未检测载波上的接收符号的信干燥比SINRJf SINR最大的接收符号对应的未检测载波确定为待检测载波k。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk包括: 假设有N个载波，频域信道矩阵H为:
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待检测载波k的能量分布为:
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，待检测载波k泄漏到从第k-L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量为:
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子包括: 待检测载波k的检测子
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在返回确定待检测载波的步骤之前，该方法还包括:利用已检测载波的检测结果，消除已检测载波对其他未检测载波的接收符号的干扰。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述消除已检测载波对其他未检测载波的接收符号的干扰包括: 更新接收符号向量
9.一种OFDM系统中的低复杂度信号检测设备，其特征在于，该检测设备包括待检测载波确定模块、相邻载波个数确定模块、部分频域信道矩阵截取模块和检测结果确定模块； 所述待检测载波确定模块，用于确定待检测载波k，其中，k是待检测载波的编号； 所述相邻载波个数确定模块，用于根据待检测载波k的能量分布，确定相邻载波个数L，其中，待检测载波k泄漏到从第k-L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量达到预定阈值； 所述部分频域信道矩阵截取模块，用于根据相邻载波个数L，从频域信道矩阵H中，截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk ； 所述检测结果确定模块，用于利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果。
10.根据权利要求9所述的检测设备，其特征在于， 所述待检测载波确定模块，用于计算未检测载波上的接收符号的信干燥比SINRJfSINR最大的接收符号对应的未检测载波确定为待检测载波k。
11.根据权利要求9所述的检测设备，其特征在于， 所述部分频域信道矩阵截取模块，在频域信道矩阵H为:
12.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，该设备还包括干扰消除模块； 所述干扰消除模块，用于根据所述检测结果确定模块得到的检测结果CL)，更新接收符号向量:
全文摘要
本发明公开了一种OFDM系统中的低复杂度信号检测方法和设备。该方法包括确定待检测载波k，其中，k是待检测载波的编号；根据待检测载波k的能量分布，确定相邻载波个数L，其中，待检测载波k泄漏到从第k-L个载波到第k+L个载波这组相邻载波上的归一化能量达到预定阈值；根据相邻载波个数L，从频域信道矩阵H中，截取待检测载波k的部分频域信道矩阵Hk，部分频域信道矩阵Hk由第k-L个载波到第k+L个载波相关的频域列向量组成；利用部分频域信道矩阵Hk计算待检测载波k的检测子，利用该检测子计算待检测载波k上的检测结果；返回确定待检测载波的步骤，直至所有载波上的符号全部被检测出。应用本发明能降低信号检测复杂度。
文档编号H04L25/02GK103139111SQ20111039614
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者王红梅, 余智欣, 戴欣, 刘越, 赵立君 申请人:中国移动通信集团公司