專利名稱：一種lte系統中空分復用模式下的均衡裝置和方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及ー種LTE (Long Term Evolution system,長期演進系統)中空分復用模式下的均衡裝置和方法。
背景技術：
當前在通信技術領域被廣泛認可的無線通信技術為3GP LTE，多輸入多輸出(MIMO, Multiple-Input Mul tip I e-0ut-put)技術是 LTE 系統中的一項關鍵技術。MIMO 技術主要用來提供空間分集増益和空分復用增益。其中，空分復用通過利用空間自由度在相同時間、頻率資源上并行傳輸多路數據，從而大大提高系統的峰值速率。在LTE系統中，空分復用可通過開環空分復用、閉環空分復用、多流波束賦形等多種方式進行實現。其傳輸流程主要為首先，發射端將待發送比特數據b調制后，通過串并變換將輸入符號流映射為NL層并行數據X (NL層為該輸入符號流的層數，復用時NL > =2);然后，用預編碼矩陣P對并行數據進行預編碼處理，得到NT路(NT為系統的發射端的發送天線個數)預編碼后數據；再將NT路預編碼后數據分別映射到對應的天線上傳輸，經過MMO信道到達接收端；接收端使用空分復用均衡器處理接收的NR路(NR為系統的接收端的接收天線個數)信號，恢復發送符號X，通過解調恢復發送比特b。利用數學模型表示符號傳輸過程如式(I)所示r = HC*P *x+n (I)其中，H。(NR行NT列)為MMO信道響應；P (NT行NL列)為預編碼矩陣；n (長度NR的列向量)為加性高斯白噪聲；r (長度NR的列向量)為接收天線收到的信號，x(長度NL的列向量)為發送的信號。LTE 系統支持 3 種調制方式QPSK (Quadrature Phase Shift Keying,正交相移鍵控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度調整)、64QAM,利用上述調制方式將數據比特調制為符號的映射關系分別對應下述表I、表2和表3。在下述表格中我們將數據比特調制到標準星座點上。為在LTE系統中保證發送功率歸ー化，對調制后的信號乘上歸ー化因子。其中，當該層的調制方式為QPSK吋，該因子的取值為1/W ;當該層的調制方式為16QAM時，該因子的取值為1/_ ;當該層的調制方式為64QAM時，該因子的取值為l/VE。因此，根據信道質量的不同，各層發送信號可以采用不同的調制方式。表I :QPSK調制標準星座
權利要求
1.ー種均衡裝置，其特征在于，應用于長期演進LTE系統中空分復用模式下，包括 信道響應預編碼單元，用于接收信道響應H。進行預編碼，獲取等效信道響應H，并分別輸出作為第一層信號和第二層信號的等效信道響應； 參數處理單元，用于對接收到的第一層信號和第二層信號的等效信道響應和按層進行功率歸ー化處理，井分別記為比和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天線收到的數據信號矢量r進行預處理，獲取5個新參數tl、t2、t3、t4和t5，并依據預設的參數與位于不同層中的單層均衡器端ロ的映射關系，發送所述新參數11、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述參數處理單元包括 乘積單元，用于分別對第一層等效信道響應乘以第一層的功率歸ー化因子a i結果記為h，對第二層等效信道響應乘以第二層的功率歸ー化因子α 2，結果記為h2 ； 點積單元，用于獲取Ii1與數據信號矢量r的點積tl，獲取h2與數據信號矢量r的點積t3,以及\與h2的點積t5 ； 模平方単元，用于獲取h的模平方t2和h2的模平方t4。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述單層均衡器包括 多個單層最短距離單元，用于在已知當前層輸入的條件下，依據接收到的5個新參數獲取各個輸入星座點對應的最小歐式距離d ； 其中，d = I IrHi1X1-Ii2X2I 2, X1為當前層中需要遍歷的所有星座點，X2為已知當前層輸入下的另ー層最近的星座點，所述單層最短距離單元的個數由當前層的調制方式決定，所述調制方式包括=QPSK調制、16QAM調制和64QAM調制； 第一軟比特計算單元，用于針對當前層的每個比特，收集當前比特位為I的輸入對應的歐式距離，并一一比較獲取最小值記為dl ;及收集當前比特位為O的輸入對應的歐式距離，并一一比較獲取最小值記為dO ;計算dl與dO之間的差值得到當前層的軟比特； 其中，上述X1和X2的關系為，當當前層為第一層時，X1為第一層，X2為第二層；當當前層為第二層時，X1為第二層，X2為第一層。
4.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述單層均衡器包括 多個單層最短距離單元，用于在已知當前層輸入的條件下，依據接收到的5個新參數獲取各個所述輸入星座點對應的最小歐式距離d ； 其中，d = I IrHi1X1-Ii2X2I 2, X1為當前層中需要遍歷的所有星座點，X2為已知當前層輸入下的另ー層最近的星座點，所述X1和X2的關系為，當當前層為第一層時，X1為第一層，X2為第二層；當當前層為第二層時，X1為第二層，X2為第一層；所述單層最短距離單元的個數由第一層的調制方式決定，所述調制方式包括QPSK調制、16QAM調制和64QAM調制； 第二軟比特計算單元包括 第一收集單元，用于針對當前層的每個比特，收集當前比特位為I的輸入對應的歐式距離； 第二收集單元，用于針對當前層的每個比特，收集當前比特位為O的輸入對應的歐式距離； 2N入比較單元，用于采用復用中間比較結果的方式獲取當前比特位為I的輸入對應的 最小歐式距離dl，及當前比特位為O的輸入對應的最小歐式距離dO ； 其中，N為所需輸出的軟比特的個數； 計算單元，用于計算dl與dO之間的差值得到當前層的軟比持。
5.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述單層最短距離單元包括 星座映射単元，用于依據不同的調制方式，將當前輸入的比特信息映射到對應的標準星座調制符號處，得到當前層的星座點X1 ； 層消除単元，用于消除當前層的星座點X1對另ー層的干擾，獲取消除干擾后的數據z ；其中，z = h2r-h2hl*xl,h2r、h2hl為所述單層均衡器的端ロ，當當前層為第一層時，從端ロ h2r輸入t3、從端ロ h2hl輸入t5 ;當當前層為第二層時，從端ロ h2r輸入tl、從端ロh2hl 輸入 conj (t5)； 星座解映射単元，用于依據數據z和β，查找另外ー層最近的星座點X2，對另外ー層進行解調，并輸出解調結果比持； 其中，β值對應所述單層均衡器的h2h2端ロ，x2 = arg min | ζ β *x2 | ； 第一歐式距離計算単元，用于計算數據信號矢量r的歐式距離d，其中，d =|r-hixi-h2x2 I2，X1為當前層的星座點，X2為已知當前層輸入下的另ー層最近的星座點，所述單層最短距離單元的個數由當前層的調制方式決定，所述調制方式包括QPSK調制、16QAM調制和64QAM調制。
6.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述單層最短距離單元包括 星座映射単元，用于依據不同的調制方式，將當前輸入的比特信息映射到對應的標準星座調制符號處，得到當前層的星座點X1 ； 層消除単元，用于消除當前層的星座點X1對另ー層的干擾，獲取消除干擾后的數據z ；其中，z = h2r-h2hl*xl,h2r、h2hl為所述單層均衡器的端ロ，當當前層為第一層時，從端ロ h2r輸入t3、從端ロ h2hl輸入t5 ;當當前層為第二層時，從端ロ h2r輸入tl、從端ロh2hl 輸入 conj (t5)； 星座解映射単元，用于依據數據z和β，查找當前最近的星座點X2，對另一層進行解調，并輸出解調結果比特； 其中，β值對應所述單層均衡器的h2h2端ロ，x2 = arg ηι η|ζ-β *χ2 ； 第二歐式距離計算単元，用于計算數據信號矢量！·的歐式距離d，其中，d = rHV+ Khj H2 *|xj I2 +||h2 ||2 *|x2 |2 -2*Re{x*(hfr-hf^x1)}-2*Re{x*hfr} , 為當前層的數據，χ2為已知當前層輸入下另外ー層最近的星座點，所述單層最短距離單元的個數由當前層的調制方式決定，所述調制方式包括=QPSK調制、16QAM調制和64QAM調制。
7.ー種均衡裝置，其特征在于，應用于長期演進LTE系統中空分復用模式下，包括信道響應預編碼單元，用于接收信道響應H。進行預編碼，獲取等效信道響應H，并分別輸出作為第一層信號和第二層信號的等效信道響應； 參數處理單元，用于對接收到的第一層信號和第二層信號的等效信道響應和按層進行功率歸ー化處理，井分別記為比和h2，以及利用hp h2和接收端NR根接收天線收到的數據信號矢量r進行預處理，獲取5個新參數tl、t2、t3、t4和t5，并依據預設的參數與位于不同層中的單層均衡器端ロ的映射關系，發送所述新參數tl、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第二均衡器包括 取值選取単元，用于接收所述單層均衡器計算得到的多個第一最小歐式距離，并選取當前層的所有星座點的ー個子集作為需要遍歷的輸入； 多個第二單層最短距離單元，用于在已知第二層輸入的條件下，依據接收到的5個新參數獲取輸入星座點對應的最小歐式距離d ； 其中，d= I IrHi1X1-Ii2X2I 12, X1為取值選取單元輸出的星座點，X2為已知當前層輸入下另ー層最近的星座點，所述第二單層最短距離單元的個數由第二層的調制方式決定，所述調制方式包括=QPSK調制、16QAM調制和64QAM調制； 第二軟比特計算單元，用于針對第二層的每個比特，依據所述最小歐式距離D選取當前比特位為I的，并一一比較獲取最小值記為dl ;及收集當前比特位為O的輸入對應的歐式距離，并一一比較獲取最小值記為dO ;計算dl與dO之間的差值得到當前層的軟比持。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，當當前調制方式為QPSK時，所述取值選擇単元，用于選取所有的星座點作為可能輸入的星座點用于遍歷； 當當前調制方式為16QAM時，所述取值選擇單元，用于根據所述第一最小歐式距離選取具有所述第一最小歐式距離的輸入星座點，及將按照所述輸入星座點的實部或虛部確定捜索范圍內的星座點作為可能輸入的星座點用于遍歷； 當當前調制方式為64QAM時，所述取值選擇單元，用于根據所述第一最小歐式距離選取具有所述第一最小歐式距離的輸入星座點，及將按照所述輸入星座點的實部或虛部確定捜索范圍內的星座點作為可能輸入的星座點用于遍歷。
10.ー種均衡方法，其特征在于，應用于長期演進LTE系統中空分復用模式下，包括 信道響應預編碼單元接收信道響應H。進行預編碼，獲取等效信道響應H，并分別輸出作為第一層信號和第二層信號的等效信道響應；參數處理單元接收所述第一層信號和第二層信號的等效信道響應，并按層進行功率歸一化處理，井分別記為Ii1和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天線收到的數據信號矢量r進行預處理，獲取5個新參數tl、t2、t3、t4和t5，并依據預設的參數與位于不同層中的單層均衡器端ロ的映射關系，發送所述新參數11、t2、t3、t4和t5 ;其中，
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，預設的參數與位于不同層中的單層均衡器端ロ的映射關系包括 針對位于第一層的單層均衡器，端ロ hrl對應tl ;端ロ hlhl對應t2 ;端ロ h2r對應t3 ；端ロ h2h2對應t4 ;端ロ h2hl對應t5 ； 針對位于第二層的單層均衡器，端ロ hrl對應t3 ;端ロ hlhl對應t4 ;端ロ h2r對應tl ；端ロ h2h2對應t2 ;端ロ h2hl對應conj (t5)，conj O為共軛復數函數。
12.—種均衡方法，其特征在于，應用于長期演進LTE系統中空分復用模式下，包括 信道響應預編碼單元接收信道響應H。進行預編碼，獲取等效信道響應H，并分別輸出作為第一層信號和第二層信號的等效信道響應； 參數處理單元接收所述第一層信號和第二層信號等效信道響應，并按層進行功率歸ー化處理，井分別記為Ii1和h2，以及利用hp h2和接收到的接收端NR根接收天線收到的數據信號矢量r進行預處理，獲取5個新參數tl、t2、t3、t4和t5，并依據預設的參數與位于不同層中的單層均衡器端ロ的映射關系，發送所述新參數tl、t2、t3、t4和t5 ; 其中，
13. ー種LTE系統，其特征在于，包括權利要求I 9中任意一項所述的均衡裝置。
全文摘要
本發明公開了一種LTE系統中空分復用模式下的均衡裝置和方法。其方法為對接收到的信道響應進行預編碼獲取的等效信道響應，并輸出分別作為第一層和第二層信號的等效信道響應；對第一層和第二層等效信道響應按層進行功率歸一化處理后，利用其和接收天線收到的數據信號矢量進行預處理，將獲取的5個新參數按照預設映射關系發送至位于第一層和第二層的均衡器，在針對當前層信號的檢測時，由均衡器遍歷當前層的所有可能輸入的星座點，并分別在已知當前層輸入的條件下，依據該5個新參數計算出已知當前層輸入的最小歐式距離，并依據這些最小歐式距離計算并輸出當前層的軟比特。以實現同時滿足復雜度低和性能損失小的目的。
文檔編號H04L25/03GK102685045SQ20121013330
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者任江濤, 吳齊發, 唐相國, 張國松, 李亞輝, 胡劍鋒, 莫勇 申請人:合肥東芯通信股份有限公司