多输入多输出sc-fdma系统多用户检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法及装置。该多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测装置包括FFT解映射模块、频域MMSE均衡系数矩阵计算模块、第一至第四矩阵乘法模块、IFFT模块、时域等效矩阵计算模块、白化滤波系数矩阵计算模块和球形译码模块。本发明采用频域MMSE均衡和时域球形译码检测相结合的技术，在MMSE均衡之后，在时域再做一次球形译码，消除多用户产生的用户间干扰，从而得到更好的检测效果，提高接收机门限。
【专利说明】多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域中的一种多输入多输出SC-抑MA(单载波频分多址）系统下 的多用户检测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在多输入多输出SC-FDMA通信系统中，通常采用频域最小均方误差（MMS巧均衡技 术来克服信道衰落。虽然MMSE频域均衡之后消除了多径的影响，但是用户间干扰未能得到 完全消除。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于避免上述【背景技术】中的不足之处而提供一种时频双域均衡的 方法，在MMSE均衡之后，在时域再做一次球形译码，消除多用户产生的用户间干扰，从而得 到更好的检测效果，提高接收机口限。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明通过W下技术方案来实现；多输入多输出SC-FDMA 系统多用户检测装置，包括FFT解映射模块和频域MMSE均衡系数矩阵计算模块，其特征在 于；还包括第一至第四矩阵乘法模块、IFFT模块、时域等效矩阵计算模块、白化滤波系数矩 阵计算模块和球形译码模块；
[0005] FFT解映射模块输入端接收去CP后的时域信号，将所有天线接收的所有子载波的 去CP后的时域信号各自进行傅里叶变换和子载波解映射得到每个子载波的频域信号并由 FFT解映射模块输出端输出至第一矩阵乘法模块的第二输入端；频域MMSE均衡系数矩阵计 算模块输入端接收每个子载波的频域信道矩阵，分别计算出每个子载波的频域最小均方误 差均衡矩阵并由输出端分别输出至第一矩阵乘法模块的第一输入端和第二矩阵乘法模块 的第一输入端；第一矩阵乘法模块将接收的同一子载波的频域信号和频域最小均方误差均 衡矩阵进行矩阵相乘处理得到每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号 并由输出端输出至IFFT模块的输入端；IFFT模块将接收的频域估计信号分别进行反傅里 叶变换得到每个发射天线的时域估计信号并由输出端输出至第=矩阵乘法模块的第二输 入端；第二矩阵乘法模块第二输入端接收每个子载波的频域信道矩阵，并将接收的同一子 载波的频域最小均方误差均衡矩阵和频域信道矩阵分别进行矩阵相乘处理后由输出端输 出至时域等效矩阵计算模块的输入端；时域等效矩阵计算模块将接收的每个子载波的频域 均衡后的频域等效信道矩阵计算出每个子载波的时域等效信道矩阵由输出端分别输出至 白化滤波系数矩阵计算模块的输入端和第四矩阵乘法模块的第二输入端；白化滤波系数矩 阵计算模块将接收的每个子载波的时域等效信道矩阵计算色噪声协方差矩阵并对色噪声 协方差矩阵进行分解处理得到每个子载波的白化滤波系数矩阵并由输出端分别输出至第 =矩阵乘法模块的第一输入端和第四矩阵乘法模块的第一输入端；第=矩阵乘法模块将接 收的同一子载波每个发射天线的时域估计信号和白化滤波系数矩阵进行矩阵相乘处理得 到每个子载波的白化滤波后的时域估计信号并由输出端输出至球形译码模块的第一输入 端；第四矩阵乘法模块将接收的同一子载波时域等效信道矩阵和白化滤波系数矩阵进行矩 阵相乘处理得到每个子载波的白化滤波后的时域等效信道矩阵并由输出端输出至球形译 码模块的第二输入端；球形译码模块将接收的同一子载波白化滤波后的时域估计信号和白 化滤波后的时域等效信道矩阵进行球形译码检测得到星座点进行输出。
[0006] 多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法，其特征在于包括W下步骤：
[0007] 步骤1 ;对多个接收天线接收的同一子载波的去CP的时域信号各自进行傅里叶变 换和子载波解映射，得到每个子载波的频域信号；根据频域信道矩阵的每个子载波的信道 估计矩阵和噪声功率对频域信道矩阵进行最小均方误差均衡处理，得到每个子载波的频域 最小均方误差均衡矩阵；
[000引步骤2 ;将频域最小均方误差均衡矩阵和同一子载波的频域信号进行矩阵乘法运 算，得到每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号；将频域最小均方误差 均衡矩阵和同一子载波的频域信道矩阵进行矩阵乘法运算，得到每个子载波的频域均衡后 的频域等效信道矩阵；
[0009] 步骤3 ;对每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号进行反傅里 叶变换得到每个发射天线的时域估计信号；计算出频域均衡后的每个子载波的时域等效信 道矩阵；
[0010] 步骤4 ;计算出频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵的白化滤波系数矩 阵：
[0011] 步骤5 ;将同一子载波的白化滤波系数矩阵和每个发射天线的时域估计信号进行 矩阵乘法运算，得到每个子载波的白化滤波后的时域估计信号；将同一子载波的白化滤波 系数矩阵和频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵进行矩阵乘法运算，得到每个子 载波的白化滤波后的时域等效信道矩阵；
[0012] 步骤6,将同一子载波的白化滤波后的时域估计信号和白化滤波后的时域等效信 道矩阵进行球形译码得到星座点；
[0013] 完成多输入多输出SC-FDMA系统下的多用户检测。
[0014] 其中，所述步骤3中计算频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵具体为： 取频域均衡后每个子载波的频域等效信道矩阵的第m行第n列的元素组成对角矩阵；将对 角矩阵左乘反离散傅里叶变换矩阵，右乘离散傅里叶变换矩阵，得到新的矩阵；舍弃新矩阵 的非对角元，将主对角元组成行向量，得到频域均衡后的每个子载波的时域等效信道增益； 将属于同一子载波的时域等效信道增益进行组合得到的频域均衡后的每个子载波的时域 等效信道矩阵；
[001引设对角矩阵
【权利要求】
1. 多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测装置，包括FFT解映射模块和频域MMSE均衡 系数矩阵计算模块，其特征在于：还包括第一至第四矩阵乘法模块、IFFT模块、时域等效矩 阵计算模块、白化滤波系数矩阵计算模块和球形译码模块； FFT解映射模块输入端接收去CP后的时域信号，将所有天线接收的所有子载波的去CP后的时域信号各自进行傅里叶变换和子载波解映射得到每个子载波的频域信号并由FFT 解映射模块输出端输出至第一矩阵乘法模块的第二输入端；频域MMSE均衡系数矩阵计算 模块输入端接收每个子载波的频域信道矩阵，分别计算出每个子载波的频域最小均方误差 均衡矩阵并由输出端分别输出至第一矩阵乘法模块的第一输入端和第二矩阵乘法模块的 第一输入端；第一矩阵乘法模块将接收的同一子载波的频域信号和频域最小均方误差均衡 矩阵进行矩阵相乘处理得到每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号并 由输出端输出至IFFT模块的输入端；IFFT模块将接收的频域估计信号分别进行反傅里叶 变换得到每个发射天线的时域估计信号并由输出端输出至第三矩阵乘法模块的第二输入 端；第二矩阵乘法模块第二输入端接收每个子载波的频域信道矩阵，并将接收的同一子载 波的频域最小均方误差均衡矩阵和频域信道矩阵分别进行矩阵相乘处理后由输出端输出 至时域等效矩阵计算模块的输入端；时域等效矩阵计算模块将接收的每个子载波的频域均 衡后的频域等效信道矩阵计算出每个子载波的时域等效信道矩阵由输出端分别输出至白 化滤波系数矩阵计算模块的输入端和第四矩阵乘法模块的第二输入端；白化滤波系数矩阵 计算模块将接收的每个子载波的时域等效信道矩阵计算色噪声协方差矩阵并对色噪声协 方差矩阵进行分解处理得到每个子载波的白化滤波系数矩阵并由输出端分别输出至第三 矩阵乘法模块的第一输入端和第四矩阵乘法模块的第一输入端；第三矩阵乘法模块将接收 的同一子载波每个发射天线的时域估计信号和白化滤波系数矩阵进行矩阵相乘处理得到 每个子载波的白化滤波后的时域估计信号并由输出端输出至球形译码模块的第一输入端； 第四矩阵乘法模块将接收的同一子载波时域等效信道矩阵和白化滤波系数矩阵进行矩阵 相乘处理得到每个子载波的白化滤波后的时域等效信道矩阵并由输出端输出至球形译码 模块的第二输入端；球形译码模块将接收的同一子载波白化滤波后的时域估计信号和白化 滤波后的时域等效信道矩阵进行球形译码检测得到星座点进行输出。
2. 多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1 :对多个接收天线接收的同一子载波的去CP的时域信号各自进行傅里叶变换和 子载波解映射，得到每个子载波的频域信号；根据频域信道矩阵的每个子载波的信道估计 矩阵和噪声功率对频域信道矩阵进行最小均方误差均衡处理，得到每个子载波的频域最小 均方误差均衡矩阵； 步骤2 :将频域最小均方误差均衡矩阵和同一子载波的频域信号进行矩阵乘法运算， 得到每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号；将频域最小均方误差均衡 矩阵和同一子载波的频域信道矩阵进行矩阵乘法运算，得到每个子载波的频域均衡后的频 域等效信道矩阵； 步骤3 :对每个发射天线的所有子载波的频域均衡后的频域估计信号进行反傅里叶变 换得到每个发射天线的时域估计信号；计算出频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩 阵； 步骤4 :计算出频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵的白化滤波系数矩阵； 步骤5 :将同一子载波的白化滤波系数矩阵和每个发射天线的时域估计信号进行矩阵 乘法运算，得到每个子载波的白化滤波后的时域估计信号；将同一子载波的白化滤波系数 矩阵和频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵进行矩阵乘法运算，得到每个子载波 的白化滤波后的时域等效信道矩阵； 步骤6,将同一子载波的白化滤波后的时域估计信号和白化滤波后的时域等效信道矩 阵进行球形译码得到星座点； 完成多输入多输出SC-FDMA系统下的多用户检测。
3. 根据权利要求2所述的多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法，其特征在于： 所述步骤3中计算频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵具体为：取频域均衡后每 个子载波的频域等效信道矩阵的第m行第n列的元素组成对角矩阵；将对角矩阵左乘反 离散傅里叶变换矩阵，右乘离散傅里叶变换矩阵，得到新的矩阵；舍弃新矩阵的非对角元， 将主对角元组成行向量，得到频域均衡后的每个子载波的时域等效信道增益；将属于同一 子载波的时域等效信道增益进行组合得到的频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩 阵；
其中，NK为接收天线的个数；NTR表发射天线的个数;M为子载波总数;A"是MXM的 对角矩阵，其中第i(1 <i<M)个对角元是第i个子载波频域均衡后的频域等效信道矩阵 的第m行第n列的元素；FM代表M点的离散傅里叶变换矩阵；（?）H代表取矩阵的复共轭； diag{ ? }代表取矩阵主对角元组成行向量；13_是长度为M的行向量，当角标m等于n时， IV代表发射天线n的M个子载波的信号的时域等效信道增益；当角标m不等于n时，b_代 表天线间干扰信号的时域等效信道增益； 则第i个子载波的时域等效信道矩阵Hil表示为：
4. 根据权利要求2所述的多输入多输出SC-FDMA系统多用户检测方法，其特征在于： 所述步骤4计算频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵的白化滤波系数矩阵具体 为： (1)计算频域均衡后的每个子载波的时域等效信道矩阵的色噪声协方差矩阵； 则第i个子载波上的色噪声协方差矩阵R^1表示为：
其中，Hi代表第i个子载波的时域等效信道矩阵;M为子载波总数； (2)对色噪声协方差矩阵进行乔里斯基分解，得到第i个子载波上的时域等效信道矩 阵的白化滤波系数矩阵（c(i)rs
其中，（?）H代表取矩阵的复共轭；（?）4代表矩阵的逆矩阵。
【文档编号】H04L27/26GK104486046SQ201410764845
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】郑博文 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所