CN102014088A

CN102014088A - 利用agc调整因子辅助信道均衡的方法

Info

Publication number: CN102014088A
Application number: CN2010105576423A
Authority: CN
Inventors: 李仁男; 李永; 王飞鸣; 韩彬; 李宏
Original assignee: Xinyuan Technology (xi'an) Co Ltd
Current assignee: Xinyuan Technology (xi'an) Co Ltd
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明涉及一种针对OFDM系统分集接收装置的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，本发明针对现有接收机采用多天线的方式，考虑到不同接收天线的AGC调整因子不同，在信道均衡处理中对子载波星座映射值加入AGC调整因子得到新的子载波星座映射值，即可消除AGC调整对信道均衡的影响。

Description

利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法

技术领域

本发明属于通信技术中正交频分复用(OFDM)技术领域，尤其是指一种用于正交频分复用通信系统中分集接收装置的分集接收方法。

背景技术

接收分集技术属于MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术的一种，无线信号在复杂的无线信道中传播其衰落特性在不同空间位置上是不同的。如果两个位置间距大于天线之间的相关距离，就认为两处的信号完全不相关，这样就可以实现信号空间分集接收。空间分集一般用两根或者多根大于相关距离的天线同时接收信号，然后将多路信号合并。

正交频分复用技术属于多载波调制，将高速数据流通过串并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减小无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性带来的符号间干扰。同时它将指配的信道分成许多相互正交且重叠的子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，信号带宽小于信道的相关带宽，信道的频率选择性衰落转化为平坦衰落。

MIMO-OFDM系统中结合了多输入多输出天线和正交频分复用两大关键技术，针对无线移动通信系统中存在的多径效应和频率选择性衰落问题而设计。

信号经过无线信道到达接收机时，由于大尺度衰落以及多径效应的影响，信号幅度在一个很大的范围内变化，需要自动增益控制器(AGC)合理设置射频中放大器的增益，保证进入ADC的信号既不饱和，还能够充分利用ADC的量化范围。经过不同多径信道到达接收天线的信号，其信号幅度可能差别较大，AGC对其调整的程度差别也比较大。在接收机对多路信号进行合并时，需要考虑到AGC调整信号对合并系数的影响。

因此，需要提出一种针对OFDM系统的分集接收装置和分集接收方法，以消除AGC调整对系统造成的影响。

发明内容

本发明目的是提供一种针对OFDM系统分集接收装置的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，以消除AGC调整对系统造成的影响。

本发明的技术解决方案是：

一种利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，包括以下步骤：

1]至少两根射频天线分别接收模拟基带信号，AGC单元进行AGC调整，得到各天线信号的AGC调整因子，同时将调整因子传递到信道均衡单元；将经过AGC调整后的模拟基带信号分别传送到ADC单元；

2]ADC单元将经过AGC调整后的模拟基带信号分别转换为数字基带信号，同时将数字基带信号分别传递到快速傅里叶变换单元；

3]快速傅里叶变换单元分别对ADC转换得到的时域OFDM信号进行快速傅里叶变换，得到的频域信号分别输出到信道估计单元和信道均衡单元；

4]信道估计单元根据频域信号中携带的训练信号或者导频信号分别计算得到对应子载波上的信道信息，通过插值计算得到整个OFDM符号的信道信息，将得到的每个天线的整个OFDM符号的信道信息输出到信道均衡单元；

5]信道均衡单元利用信道估计单元传输的各天线的信道状态信息和快速傅里叶单元传输各天线的OFDM频域信号，以及AGC单元传输的各天线的调整因子计算得到发送端发送的子载波星座映射值，将子载波星座映射值传输到解调单元；

6]解调单元将信道均衡单元传输的子载波对应的星座映射值解调得到对应的比特数据。

上述AGC单元进行AGC调整，得到各天线信号的AGC调整因子的具体步骤为：

AGC单元根据接收信号测量值计算当前天线上的接收信号强度指示RSSI和上帧使用的增益选取本帧合适的射频增益值α_i，i＝1，2，...，n_R，并将射频增益值α_i，i＝1，2，...，n_R作为信道均衡单元的调整因子。

上述快速傅里叶变换单元分别对ADC转换得到的时域OFDM信号进行快速傅里叶变换，得到的频域信号的具体步骤为：

快速傅里叶变换单元根据接收到的ADC转换后得到的时域OFDM信号y_i，i＝1，...，n_R，对一个OFDM信号做N点的FFT变换，得到频域信号，

Y_{k, i} = Σ_{n = 0}^{N - 1} y_{n, i} e^{- j 2 π \frac{nk}{N}}, k = 1, . . ., N, i = 1, . . ., n_{R}

其中N为FFT变换的总点数。

上述信道估计单元根据训练信号或者导频信号分别计算得到对应子载波上的信道信息，通过插值计算得到整个OFDM符号的信道信息的具体步骤如下：

信道估计单元根据训练信号或者导频信号得到对应子载波上的信道状态信息H_p，i，p＝1，...，N_p，i＝1，...，n_R，利用插值算法得到整个OFDM符号的信道状态信息

H_{p, i} = \frac{Y_{p, i}}{X_{p, i}}, p = 1, . . ., N_{p}, i = 1, . . ., n_{R}

式中，X_p，i是对应的已知发射导频信号值，Y_p，i是接收得到的频域OFDM信号中对应的导频信号值。

上述信道均衡单元利用信道估计单元传输的各天线的信道状态信息和快速傅里叶单元传输各天线的OFDM频域信号，以及AGC单元传输的各天线的调整因子计算得到发送端发送的子载波星座映射值的具体步骤如下：

信道均衡单元根据所有信道估计单元传送的信道状态信息H_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R和快速傅里叶单元传输的OFDM频域信号Y_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R以及AGC单元传输的调整因子α_i，i＝1，2，...，n_R，根据公式

s_{k} = \frac{Σ_{i = 1}^{n_{R}} Y_{k, i} gconj (H_{k, i}) g α_{i}}{Σ_{i = 1}^{n_{R}} {| H_{k, i} |}^{2} g α_{i}}

计算得到发送端发送的子载波星座映射值s_k。

本发明的优点：

本发明针对现有接收机采用多天线的方式，考虑到不同接收天线的AGC调整因子不同，在信道均衡处理中对

加入AGC调整因子α_i，i＝1，2，...，n_R得到

即可消除AGC调整对信道均衡的影响。

附图说明

图1利用AGC调整因子辅助信道均衡的分集接收装置的结构框图；

图2是16-QAM对应的星座图。

具体实施方式

以下部分结合附图对本发明提供一种消除AGC调整对系统造成的影响的针对OFDM系统的分集接收装置和分集接收方法的实施进行描述，更进一步阐明本发明的目的、具体结构特征和优点。

本发明原理：本发明利用AGC调整因子作为信道均衡权重，消除AGC调整带来的影响。

图1是本发明利用AGC调整因子辅助信道均衡的分集接收装置的结构框图，也是本发明的方法流程图。该接收装置包括AGC单元，根据测量值计算当前天线上的接收信号强度指示(RSSI)和上帧使用的调制因子选取本帧的射频调整因子α_i，i＝1，2，...，n_R，用来调整其接收的模拟基带信号

i＝1，...，n_R的幅度，使其在ADC量化范围内。同时将调整因子α_i，i＝1，2，...，n_R传递到信道均衡单元。

{\overset{&OverBar;}{y}}_{i}^{'} = {\overset{&OverBar;}{y}}_{i} \times a_{i}, i = 1, . . ., n_{R} - - - (1)

ADC单元，用于将经过AGC调整后的模拟基带信号

i＝1，...，n_R转换为数字基带信号y_n，i，n＝0，...，N-1，i＝1，...，n_R，此信号是时域OFDM信号。将数字基带信号传递到快速傅里叶变换单元FFT。

快速傅里叶变换单元根据接收到的时域OFDM信号y_n，i，n＝0，...，N-1，i＝1，...，n_R，对时域OFDM信号做N点FFT变换，得到频域信号Y_k，i，k＝0，...，N-1，i＝1，...，n_R，其中N为FFT变换的总点数。

Y_{k, i} = Σ_{n = 0}^{N - 1} y_{n, i} e^{- j 2 π \frac{nk}{N}}, k = 1, . . ., N, i = 1, . . ., n_{R} - - - (2)

经过FFT变换的频域OFDM信号Y_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R送入到信号估计单元，信道估计单元利用信道估计算法例如LS算法，计算得到训练信号或者导频信号处子载波对应的信道状态信息H_p，i，p＝1，...，N_p，i＝1，...，n_R。

H_{p, i} = \frac{Y_{p, i}}{X_{p, i}}, p = 1, . . ., N_{p}, i = 1, . . ., n_{R} - - - (3)

利用插值算法根据训练信号或者导频信号处的信道状态信息H_p，i，p＝1，...，N_p，i＝1，...，n_R得到整个OFDM信号的信道状态信息H_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R。

信道估计单元传输的信道状态信息H_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R和快速傅里叶单元传输的OFDM频域信号Y_k，i，k＝1，...，N，i＝1，...，n_R，以及AGC单元传输的调整因子α_i，i＝1，2，...，n_R计算得到发送端发送的子载波星座映射值S_k，k＝1，...，N，计算公式如下：

s_{k} = \frac{Σ_{i = 1}^{n_{R}} Y_{k, i} gconj (H_{k, i}) g α_{i}}{Σ_{i = 1}^{n_{R}} {| H_{k, i} |}^{2} g α_{i}}

将子载波星座映射值s_k，k＝1，...，N传输到解调单元，本发明以16-QAM为例进行解释说明。图2是16-QAM对应的星座图，在OFDM系统发射端，输入调制器的二进制数据以四个比特b₃b₂b₁b₀为一组，转换为图2所示16-QAM星座图上的点，表示为复数形式(I+jQ)。b₃b₂决定调制信号的同相分量I，b₁b₀决定调制信号的正交分量。解调器对b₃b₂b₁b₀进行软判决，可以不丢失一些对于译码器有用的信息。利用公式(3)可以得到每个子载波对应四个比特的LLR。

LLR (b_{i}) = \log \frac{p [b_{i} = 1 | s_{k}]}{p [b_{i} = 0 | s_{k}]}

将LLR信息送入到软判决译码器中，可以得到发送端所要传送的比特信息。

Claims

1.一种利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，其特征在于：所述AGC单元进行AGC调整，得到各天线信号的AGC调整因子的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，其特征在于：所述快速傅里叶变换单元分别对ADC转换得到的时域OFDM信号进行快速傅里叶变换，得到的频域信号的具体步骤为：

Y_{k, i} = Σ_{n = 0}^{N - 1} y_{n, i} e^{- j 2 π \frac{nk}{N}}, k = 1, . . ., N, i = 1, . . ., n_{R}

其中N为FFT变换的总点数。

4.根据权利要求1所述的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，其特征在于：所述信道估计单元根据训练信号或者导频信号分别计算得到对应子载波上的信道信息，通过插值计算得到整个OFDM符号的信道信息的具体步骤如下：

H_{p, i} = \frac{Y_{p, i}}{X_{p, i}}, p = 1, . . ., N_{p}, i = 1, . . ., n_{R}

5.根据权利要求1所述的利用AGC调整因子辅助信道均衡的方法，其特征在于：所述信道均衡单元利用信道估计单元传输的各天线的信道状态信息和快速傅里叶单元传输各天线的OFDM频域信号，以及AGC单元传输的各天线的调整因子计算得到发送端发送的子载波星座映射值的具体步骤如下：

s_{k} = \frac{Σ_{i = 1}^{n_{R}} Y_{k, i} gconj (H_{k, i}) g α_{i}}{Σ_{i = 1}^{n_{R}} {| H_{k, i} |}^{2} g α_{i}}

计算得到发送端发送的子载波星座映射值s_k。