CN101789819B - 一种多天线系统的信号传输方法 - Google Patents

Abstract

对于多个码流的信息符号在相同信道资源上传输的多天线系统，本发明提出了一种信号传输方法，具体为：a.在所述信道资源上分别为每个码流分配一个噪声观测窗口集合，不同码流的噪声观测窗口不相交叠；b.发射端在发射各码流对应的信号时，在其噪声观测窗口集合上不传输该码流对应的信号；c.接收端接收到各码流对应的信号后，利用各码流的噪声观测窗口集合，对接收到的各码流对应的信号进行检测。采用本发明，接收端不需要给发射端反馈任何道信息，带宽浪费少，从而使带宽损耗和干扰消除能力取得了一个最佳平衡。

Description

一种多天线系统的信号传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种多天线系统的信号传输方法。

背景技术

多天线技术在无线通信系统中的应用越来越广泛，当前使用的多天线系统一般采用多个终端共享相同信道资源的方式，利用空间方位的不同实现空分多址和空间分集，接收端通过接收处理后，可以区分不同的终端。为了消除接收信号的干扰，通常接收端需要把信道信息反馈给发射端，发射端根据信道信息构建发射矩阵以达到最优效果。

但是对于信道情况较复杂的多天线系统，例如OFDMA系统，它把资源分为很多频率和时间上的资源块，对每个资源都可能需要把信道信息反馈给发射端，这些信息量将非常大，如果信道变化快，每帧都需交换，将会造成巨大的冗余。

发明内容

对于多个码流的信息符号在相同的信道资源上传输的多天线系统，本发明提出了一种采用噪声观测窗口的信号传输方法，该方法具体为：

a，在所述信道资源上分别为每个码流分配一个噪声观测窗口集合，不同码流的噪声观测窗口不相交叠；

b，发射端在发射各码流对应的信号时，在其噪声观测窗口集合上不传输该码流对应的信号；

c，接收端接收到各码流对应的信号后，利用各码流的噪声观测窗口集合，对接收到的各码流对应的信号进行检测。

该方法中，所述的多个码流对应的信号从同一发射端或不同发射端的多个天线上发射。

优选的，所述多天线系统可以是OFDMA多天线系统，所述信道资源为时频网格的形式。所述多天线系统还可以是CDMA多天线系统，所述信道资源为码道的形式。

优选的，步骤c中所述检测具体包括以下步骤：

1，根据每一码流的噪声观测窗口集合，统计该码流所观测到的其它码流对应信号的空间统计特征；

2，根据所述的空间统计特征计算每一码流的波束赋形权重；

3，根据所述的波束赋形权重对接收到的各码流对应的信号进行空间合并和解调。

进一步的，上述步骤1中所述的其它码流的空间统计特征可以为干扰噪声的协方差矩阵。

进一步的，发射端可以在发射各码流对应的信号时插入导频信号；接收端根据所述空间统计特征和接收到的导频信息计算各码流的波束赋形权重。

进一步的，上述步骤3中所述的解调可以为MMSE解调。

本发明的有益效果在于：接收端不需要给发射端反馈任何道信息，带宽浪费少，从而使得带宽损耗和干扰消除能力取得了一个最佳平衡。

附图说明

图1为本发明具体实施例的OFDMA多天线系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的共享信道资源的码流的噪声观测窗口集合的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方法。

本实施例以如图1所示的OFDMA多天线系统为例。图1中，发射端1具有两个发射天线(ANT_1和ANT_2)，发射端2具有一个发射天线(ANT_3)，接收端具有两个接收天线。

OFDMA系统中，频谱被分成多个子载波，时间被分成连续的时隙，每个时隙由多个符号周期组成，因此无线资源可以表示为二维的时频网格。本实施例的多天线OFDMA系统中，为达到系统容量最大，接收端利用不同发射端的空间方向特性在相同信道资源和他们同时通信。如图2所示，T1和T2共享一个信道资源块，即来自ANT_1的码流S1、来自ANT_2的码流S2和来自ANT_3的码流S3在相同的信道资源上传输。在该资源块上分别为S1、S2和S3分配一个噪声观测窗口集合，三个噪声观测窗口集合不相同，并且不相交叠。发射端在发射各码流对应的信号时，在其噪声观测窗口集合上不传输该码流对应的的信号。图2中，在资源块上还插入了导频符号用于信道估计，各码流的导频符号可以相同，也可以不同；同样的，导频位置可以相同，也可以不同。本实施例中，各码流的导频符号和导频位置均相同。

T1和T2同时向基站发射信号后，接收端的解调步骤如下：

a，通过各码流的噪声观测窗口集合观察各码流的干扰噪声大小，统计各码流所观测到的其它码流的空间统计特征。本实施例中规定其它码流的空间统计特征为从观测窗口集合观测到的干扰噪声的协方差矩阵。

假设从第i个码流的第k个观测窗口中收到的信号为{x_i ^k}，则S1的协方差矩阵R_n ¹、S2的协方差矩阵R_n ²和S3的协方差矩阵R_n ³分别为：

$R_n^1=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^1{x}_i^{1*};$ $R_n^2=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2{x}_i^{2*};$ $R_n^3=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^3{x}_i^{3*}$

这里，N为观测窗口的数目。

b，根据各码流的干扰噪声协方差矩阵以及接收到的导频信息计算各码流的波束赋形权重。

则S1的波束赋形权重W₁、S2的波束赋形权重W₂和S3的波束赋形权重W₃分别为：

$w_1={\left(R_n^1\right)}^{-1}.a;$ $w_2=R_n^{-1}\left(2\right).a;$ $w_3=R_n^{-1}\left(3\right).a$

其中，a为接收到的导频信号。

c，根据各码流的波束赋形权重对各码流的信号进行空间合并和解调。

根据w₁对S1的信号进行空间合并得到信号z₁，根据w₂对S2的信号进行空间合并得到信号z₂，根据w₃对S3的信号进行空间合并得到信号z₃：

z₁＝w₁ ^*·y；z₂＝w₂ ^*·y；z₃＝w₃ ^*·y

其中，y为基站接收到的矢量信号。对于CS-OFDMA系统，S1、S2和S3的空间合并后的信号可表达为：

z₁＝Φ₁W·s₁+v₁；z₂＝Φ₂W·s₂+v₂；z₃＝Φ₃W·s₃+v₃

最后对z₁、z₂和z₃进行MMSE解调，可以解调出S1、S2和S3的信号

和

从上述实施例可以看出，本发明不用担心临近小区信道分配情况，只要确保所有的噪声窗口正交，就能把他们干扰能量和方向体现在空间统计特征上，然后把其它码流信号当作干扰源予以消除。如果充分利用多天线零陷技术和迭代方法，在强干扰下就依然可以正确解出数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多天线系统的信号传输方法，多个码流的信息符号在相同的信道资源上传输，所述方法的特征在于，包括以下步骤：

a，在所述信道资源上分别为每个码流分配一个噪声观测窗口集合，不同码流的噪声观测窗口不相交叠；

b，发射端在发射各码流对应的信号时，在其噪声观测窗口集合上不传输该码流对应的信号；

c，接收端接收到各码流对应的信号后，利用各码流的噪声观测窗口集合中接收信号特征，对接收到的各码流对应的信号进行检测，具体包括：

c.1根据每一码流的噪声观测窗口集合，统计该码流所观测到的其它码流对应信号的空间统计特征；

c.2根据步骤c.1所述的空间统计特征计算每一码流的波束赋形权重；

c.3根据所述的波束赋形权重对接收到的各码流对应的信号进行空间合并和解调。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述多个码流对应的信号从同一发射端或不同发射端的多个天线上发射。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述多天线系统为OFDMA多天线系统，所述信道资源为时频网格的形式。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述多天线系统为CDMA多天线系统，所述信道资源为码道的形式。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c.1，所述其它码流的空间统计特征为干扰噪声的协方差矩阵。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，发射端在发射各码流对应的信号时还插入导频信号；接收端根据步骤c.1所述的空间统计特征和接收到的导频信息计算各码流的波束赋形权重。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c.3，所述解调为MMSE解调。

Images