專利名稱：一種ofdm系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種OFDM系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法和設備。
背景技術：
正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)是一種多載波調制技術。該種調制技術通過將信道分割成N個相互正交的子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，將低速子數據流調制到每個子信道并進行傳輸。由于子載波的頻譜相互交疊，所以OFDM技術具有較高的頻譜利用率。OFDM技術不僅具有較高的頻譜利用率，而且具有較強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lOOMbit/s甚至更高等方面的要求。OFDM技術作為主要的物理層傳輸技術被未來無線寬帶系統(tǒng)，如3GPPLTE、IEEE 802.16m所采用。本質上，OFDM技術較高的傳輸速率等能力來源于將頻域信道轉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據。然而保證子載波之間的正交性是有條件的，當信道非時變，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方法，如相關窗的方法。但在實際的應用場景中，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動的裝置中)，或反射物的高速移動，傳輸信道快速時變導致多普勒頻率擴展，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量，通常采用高復雜度的信號檢測技術，但高復雜度的檢測技術提高了檢測時間，增加了終端功耗，也不利于當今低碳經濟的要求。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矩陣對所有載波符號進行一次性檢測，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行檢測。可見，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:預編碼方法通過將同一個符號利用一定的算法調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塊內信道矩陣求逆運算，對于N個子載波，該種檢測算法的復雜度為0(N3)。而且由于該種方法未進行串行干擾抵消，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，該種算法需要進行N次N階麗SE檢測子的求逆運算，因此復雜度高，為O (N4)。因此，有必要提供一種時變信道下OFDM系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法，以便降低信號檢測的復雜度，并提高信號檢測的準確性和頻譜利用率。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種OFDM系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法和設備，以降低信號檢測復雜度。本發(fā)明的技術方案具體是這樣實現(xiàn)的:一種OFDM系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法，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；根據待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數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到預定閾值；根據相鄰載波個數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)中的低復雜度信號檢測設備，該檢測設備包括待檢測載波確定模塊、相鄰載波個數確定模塊、部分頻域信道矩陣截取模塊和檢測結果確定模塊；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；所述相鄰載波個數確定模塊，用于根據待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數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到預定閾值；所述部分頻域信道矩陣截取模塊，用于根據相鄰載波個數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上的檢測結果。由上述技術方案可見，本發(fā)明根據待檢測載波的能量分布，確定相鄰載波個數L，根據載波個數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，其階數小于頻域信道矩陣H的階數，因此能夠降低信號檢測的復雜度。
圖1是OFDM系統(tǒng)的數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頻域信道矩陣結構特性示意圖。圖4是本發(fā)明提供的OFDM系統(tǒng)中的低復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備結構圖。圖7是OFDM系統(tǒng)誤碼率性能隨接收信噪比的變化關系第一仿真圖。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行了分析。圖1是OFDM系統(tǒng)的數字基帶信號處理原理圖。如圖1所示，設一個OFDM塊內有N個正交子載波，N點的OFDM頻域符號X1,
X2.......Xn-J經過串并變換后影射到N個正交子載波上，再經過N點的快速傅里葉反變換
變換(IFFT變換)，組成N點的OFDM時域符號{X(l，X1, X2........xN_J，經過并串轉換后，在
N點OFDM的時域符號前加入循環(huán)前綴，通過多徑時變信道進行傳輸，接收端將接收到的時域信號去循環(huán)前綴。經過串并轉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
權利要求
1.一種OFDM系統(tǒng)中的低復雜度信號檢測方法,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； 根據待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數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到預定閾值； 根據相鄰載波個數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.根據權利要求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的未檢測載波確定為待檢測載波k。
3.根據權利要求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: 假設有N個載波，頻域信道矩陣H為:
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)中的低復雜度信號檢測設備，其特征在于，該檢測設備包括待檢測載波確定模塊、相鄰載波個數確定模塊、部分頻域信道矩陣截取模塊和檢測結果確定模塊； 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； 所述相鄰載波個數確定模塊，用于根據待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數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到預定閾值； 所述部分頻域信道矩陣截取模塊，用于根據相鄰載波個數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上的檢測結果。
10.根據權利要求9所述的檢測設備，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的未檢測載波確定為待檢測載波k。
11.根據權利要求9所述的檢測設備，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.根據權利要求10所述的檢測設備，其特征在于，該設備還包括干擾消除模塊； 所述干擾消除模塊，用于根據所述檢測結果確定模塊得到的檢測結果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)中的低復雜度信號檢測方法和設備。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；根據待檢測載波k的能量分布，確定相鄰載波個數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到預定閾值；根據相鄰載波個數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。應用本發(fā)明能降低信號檢測復雜度。
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:中國移動通信集團公司