CN105790819B - 一种mimo信号接收方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提出了一种MIMO信号接收方法和装置，本发明提供的MIMO信号接收方法包括：用户UE根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过所述信道响应识别当前信号传输场景；UE根据所述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；UE根据所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡。根据本发明实施例提出了一种显著提升MU‑MIMO场景下本用户性能的接收机，并降低接收机的复杂度。

Description

一种MIMO信号接收方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种MIMO信号接收方法和装置
背景技术
在MIMO系统中，如何在接收端恢复出发射的信号是一个关键问题。在MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output，多用户多输入多输出系统)上行链路中，基站根据用户的多址接入方式采用阵列处理技术、多用户检测技术以及其它方法来区别出不同用户发射的信号。在下行链路中，基站同时向多个UE发射信号，此时任何一个UE不仅接收到基站要发射给本用户的数据，还接收到基站发送给其它配对用户的信号。
在LTE系统中，MU-MIMO是透明传输的，UE无法通过显式的信令指示获知配对UE的存在，因此MU-MIMO接收机在数据解调之前不知道是否有配对UE存在。在3GPP R8版本的传输模式7基础上，基站可以采用“透明”方式将两个或多个UE调度在同样的时-频资源上，从而构成MU-MIMO传输。但是由于R8中只定义了一个专用导频端口5，基于传输模式7构成透明MU-MIMO时，共同调度的UE的专用导频在时-频-码资源上也完全重叠，只是各个配对UE的专用导频的扰码有所区别。由于波束赋形颗粒度、SRS(Sounding Reference Signal，探测参考信号)估计误差与时延等因素的影响，即使基站能够获得完整的信道状态信息，也不能在基站侧完全消除UE间的干扰。因此这种方式并不能保证基于用于导频的信道估计乃至MU-MIMO传输的性能。IEEE文献《MU-MIMO SYSTEM PERFORMANCE ANANLYSIS IN LTEEVOLUTION》中使用MRC(Maximal Ratio combining)或IRC(Interference RejectionCombining)对MU-MIMO进行信道均衡，按照单用户假设进行信道矩阵估计和信道均衡，MU-MIMO的性能相对SU-MIMO的性能损失很大。还有的现有技术中使用SVD(Singular ValueDecompose，奇异值分解)分解求特征值，并根据特征值进行MU MIMO场景的识别；由于SVD分解的复杂度较高，会导致识别MU MIMO的复杂度较高。
3GPP R9中定义了两个专用导频端口，基站可以通过下行控制信令指示两个秩为1传输的UE分别占用相互正交的专用导频端口，这样可以避免用户间干扰对专用导频信道估计的影响；MU-MIMO也可以使用该特性来提升传输质量，从而得到更好的性能保障。R9中引入了专用导频序列扰码初始化ID(Identifier)的概念。Port7和Port8的DM-RS(Demoulation Reference Signal)的扰码初始化方式通过DCI Format2B中(DownlinkControl Indicator Format2B)的控制信令动态指示。同一个扰码初始化ID所对应的两个端口之间相互正交(通过码分复用实现，)而不同ID之间的端口准正交(通过不同ID来保证。)如果完全按照R8针对UE是透明MU-MIMO的设计准则且MU-MIMO的导频信号在时频位置重叠，则MU-MIMO的性能会受到导频信号和数据部分的双重影响。按照R9针对UE是透明传输，且导频信号通过DM-RS端口的分配避免DM-RS干扰，如果UE按照单用户假设进行检测，则同R8的MU-MIMO接收机处理逻辑相同，即无法消除配对用户对本用户的干扰。针对R9导频信号设计特性，需要提出一种能够有效提升MU-MIMO场景性能的接收机。
发明内容
为实现本发明所述目的而提供一种MIMO信号接收的方法和装置，以实现有效提升MU-MIMO场景接收机的性能。
本发明实施例提供了一种MIMO信号接收方法，包括用户UE根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过上述信道响应识别当前信号传输场景；UE根据上述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；UE根据上述识别到的传输场景、上述接收到的下行数据和上述信道矩阵进行信道均衡。
本发明实施例还提供了一种MIMO信号接收装置，包括：识别模块，用于根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过所述述信道响应识别当前信号传输场景；计算模块，用于根据所述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；均衡模块，用于所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡。
通过本发明实施例提供的MIMO信号接收方法和装置，区别于现有技术透明处理或按照单用户处理多用户MIMO场景下的数据的方法，本发明利用接收到的下行数据获取信道响应，设计了多用户场景的识别方法，并针对MU-MIMO传输特性，设计相应的信道矩阵估计和信道均衡方法，以提出一种显著提升MU-MIMO场景下本用户性能的接收机，并降低接收机的复杂度。
附图说明
图1为本发明中MIMO信号接收方法的流程图；
图2为本发明中另一种MIMO信号接收方法的流程图；
图3为本发明中天线口7和天线口8上的导频信号传输原理图；
图4为本发明中MIMO信号接收装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种MIMO信号接收方法，如图1所示，包括：
步骤一、用户UE根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过上述信道响应识别当前信号传输场景；
在本实施例中，根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应包括：根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应。
在本实施例中，本用户的本地导频信号由本用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成，配对用户的可能的本地导频信号由配对用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成。
在本实施例中，根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应包括：
将由接收的导频信号r组成的接收导频信号矩阵与本地生成的导频信号R组成的本地导频信号矩阵的逆矩阵相乘；
再利用酉矩阵的特性得到信道频域响应矩阵，信道频域响应矩阵元素h0和h1表示为，
即
Figure BDA0000643809920000041
其中h0和h1分别表示本用户和配对用 户的信道频域响应：l表示的是时域上OFDM符号序号；r(l)表示某根接收天线接收的OFDM符 号l上相应RE上的本地导频信号；r(l+1)表示该根接收天线接收的OFDM符号l+1上相应RE上 的本地导频信号；R7(l)、R8(l)、R7(l+1)和R8(l+1)分别表示本地生成的OFDM符号l上天线口 7上传输的本地导频信号、本地生成的OFDM符号l上天线口8上传输的本地导频信号、本地生 成的OFDM符号l+1上天线口7上传输的本地导频信号和本地生成的OFDM符号l+1上天线口8 上传输的本地导频信号，其中，本地导频信号包括本用户的本地导频信号和配对用户的可 能的本地导频信号。
在本实施例中，获取本用户和配对用户的频域信道响应方法包括：
Figure BDA0000643809920000042
Figure BDA0000643809920000043
其中，配对用户的扰码ID号取值为0和1两种情况时，R7(l)和R7(l+1)分别表示OFDM符号l和OFDM符号l+1上本用户的本地导频信号；
Figure BDA0000643809920000044
和/>
Figure BDA0000643809920000045
是当配对用户的扰码ID号为0时生成的OFDM符号l和OFDM符号l+1上配对用户的本地导频信号；/>
Figure BDA0000643809920000046
和/>
Figure BDA0000643809920000047
是当配对用户的扰码ID号为1时生成的OFDM符号l和OFDM符号l+1上配对用户的本地导频信号；
Figure BDA0000643809920000048
和/>
Figure BDA0000643809920000049
是当配对用户的扰码ID号为0时获取的本用户和配对用户的频域信道响应；/>
Figure BDA00006438099200000410
和/>
Figure BDA00006438099200000411
是当配对用户的扰码ID号为1获取的本用户和配对用户的频域信道响应。
在本实施例中，还包括通过上述本用户和配对用户的频域信道响应获得时域信道响应。
在本实施例中，上述通过上述信道响应识别当前信号传输场景包括：根据本用户和配对用户的频域信道响应或时域信道响应或结合时频和频域信道响应判断当前场景是否为MU-MIMO场景；上述根据本用户和配对用户的频域信道响应判断当前场景具体为利用频域信道响应的信号功率，判断当前场景；上述根据本用户和配对用户的时域信道响应判断当前场景具体为将上述本用户和配对用户的频域信道响应变换为时域信道响应，再利用时域信道响应的信噪比判断当前场景。
步骤二、UE根据上述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；
在本实施例中，当上述识别到的传输场景为单用户场景时：信道矩阵H为：
Figure BDA0000643809920000051
其中h00是第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应，h10是第二根接收天线 和发送端口7之间的信道响应；当上述识别到的传输场景为多用户场景时：信道矩阵H为：
Figure BDA0000643809920000052
h00是第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h01是第一根接收天线 与发送端口8之间的信道响应；h10是第二根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h11是第 二根接收天线与发送端口8之间的信道响应。
步骤三、UE根据上述识别到的传输场景、上述接收到的下行数据和上述信道矩阵进行信道均衡。
在本实施例中，当上述识别到的传输场景为单用户场景时：UE仅使用本用户信道响应和数据且进行信道均衡；当上述识别到的传输场景为多用户场景时：UE使用本用户信道响应和接收数据进行信道均衡或使用本用户信道响应、配对用户信道响应和接收数据且进行信道均衡。
本发明实施例利用接收到的下行数据获取信道响应，并引用配对用户所有可能的初始化扰码ID生成的本地导频信号和接收的导频信号获取信道响应，根据信道响应能够有效地识别MU-MIMO场景；本发明专利通过获取本用户和配对用户的导频信息，按照码分复用的方式获取本用户和配对用户的信道响应，能够获取不受配对用户干扰的本用户的信道响应；进一步地，本发明专利通过MMSE均衡或非线性信号检测算法消除本用户和配对用户之间数据的干扰，显著提升MU-MIMO场景下本用户的解调性能。
本发明提供了另一种MIMO信号接收方法，本实施例以LTE系统中传输模式8的配置为载体进行本发明的说明。本实施例中假设本用户被分配到port 7上进行数据传输，如果存在配对用户，配对用户被分配到port 8上进行数据传输。如图2所示，本实施例的方法包括：
步骤201、根据接收的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应；现有技术只包含本用户和接收的导频信号，本发明增加量配对用户。以此来识别是否为多用户。
在本实施例中，该步骤还包括：
2011、根据本UE的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成本用户的本地导频信号；
TM8(Transmission Mode 8)时，3GPP TS36.211规范定义了UE-RS(UE-SpecificReference Signals)导频Port 7和Port 8用以支持双流波束赋形和MU-MIMO，双端口的UE-RS采用CDM(Code Division Multiplexing)的形式进行映射。Port 7和Port 8的本地导频序列r(m)由如下公式生成
Figure BDA0000643809920000061
式(1)
伪随机序列c(i)定义为长度为31的Gold序列，其计算过程如下：
c(n)＝(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2 式(2)
式中NC＝1600且第一个m序列初始化为x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30；第二个m序列的初始值由
Figure BDA0000643809920000062
确定，即x2(i)与cinit的二进制表示形式一致。对于每个子帧，伪随机序列的初始值cinit定义如下：
Figure BDA0000643809920000063
式(3)
其中：ns为时隙号，可通过当前子帧号获取，取值0-19之间的整数；
Figure BDA0000643809920000064
为小区ID，在UE的小区初搜过程中获取；nSCID为本UE的扰码ID号，取值为0或1，由DCI 2B或DCI 2C中的Scrambling identity获取。
2012、根据配对用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成配对用户的可能的本地导频信号。
配对用户的时隙号和小区ID号与本用户相同，由于用户的扰码ID号只有0或1两种取值，因此假定存在配对用户，配对用户的扰码ID号取值为0和1两种情况。根据配对用户可能的两种扰码ID号、时隙号、小区ID号和式(1)生成配对用户两种可能的本地导频信号。
2013、根据接收的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应，上述信道响应包括时域信道响应和/或频域信道响应；
根据LTE及其演进系统中发送的UE-RS的如下特点：两个天线口的UE-RS通过CDM复用后映射在相同的时频位置上。天线口7和天线口8上的UE-RS传输原理如图3所示，图中l表征的是时域上OFDM符号序号；r(l)表示某根接收天线接收的OFDM符号l上相应RE上的UE-RS；r(l+1)表示该根接收天线接收的OFDM符号l+1上相应RE上的UE-RS；h0(l)和h0(l+1)分别表示OFDM符号l和OFDM符号l+1上发送天线口7到该接收天线的信道传输矩阵；h1(l)和h1(l+1)分别表示OFDM符号l和OFDM符号l+1上发送天线口8到该接收天线的信道传输矩阵；R7(l)、R8(l)、R7(l+1)和R8(l+1)分别表示本地生成的OFDM符号l上天线口7上传输的UE-RS、本地生成的OFDM符号l上天线口8上传输的UE-RS、本地生成的OFDM符号l+1上天线口7上传输的UE-RS和本地生成的OFDM符号l+1上天线口8上传输的UE-RS，并且都已经已包含了正交码的影响。根据图3可得：
r(l)＝R7(l)h0(l)+R8(l)h1(l)+n0
r(l+1)＝R7(l+1)h0(l+1)+R8(l+1)h1(l+1)+n1 式(4)
假设两个相邻位置的信道信息相同，即h0(l)＝h0(l+1)＝h0，h1(l)＝h1(l+1)＝h1
r(l)＝R7(l)h0+R8(l)h1+n0
r(l+1)＝R7(l+1)h0+R8(l+1)h1+n1 式(5)
将式(5)写成矩阵形式
Figure BDA0000643809920000071
并根据
Figure BDA0000643809920000072
为酉矩阵的特性可得到一种获取UE-RS位置处信道响应的方法为：通 过将接收天线r接收的UE-RS与本地生成的导频信号的逆矩阵相乘得到信道频域响应h0和 h1，一种获取h0和h1的方法表示如下：
Figure BDA0000643809920000081
式(6)
式(6)中利用了B为酉矩阵的特性，即满足ΒΒH＝E，且具有酉矩阵性质Β-1＝ΒH。
因此，根据接收的导频信号、本用户的本地导频信号、配对用户的可能的本地导频信号和式(6)获取本用户和配对用户的频域信道响应方法如下：
Figure BDA0000643809920000082
式(7)
Figure BDA0000643809920000083
式(8)
其中，R7(l)和R7(l+1)是由本用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成的本用户的本地导频信号；
Figure BDA0000643809920000084
和/>
Figure BDA0000643809920000085
是由配对用户的扰码ID号为0、时隙号和小区ID号生成的配对用户的本地导频信号；/>
Figure BDA0000643809920000086
和/>
Figure BDA0000643809920000087
是由配对用户的扰码ID号为1、时隙号和小区ID号生成的配对用户的本地导频信号；/>
Figure BDA0000643809920000088
和/>
Figure BDA0000643809920000089
是由本用户的扰码ID号、配对用户的扰码ID号为0、时隙号、小区ID号和接收的导频信号获取的发送天线口7和发送天线口8上的频域信道响应；/>
Figure BDA00006438099200000810
和/>
Figure BDA00006438099200000811
是由本用户的扰码ID号、配对用户的扰码ID号为1、时隙号、小区ID号和接收的导频信号获取的发送天线口7和发送天线口8上的频域信道响应。
可选地，当不存在配对用户时，获取本用户发送天线口7上的一种信道频域响应的获取方法为：通过将接收的导频信号与本地生成的发送天线口7发送的导频信号作共轭乘得到发送天线口7上的信道频域响应，即：
h0＝r(l)·(R7(l))H 式(9)
其中，conj(x)表示对x取共轭。
可选地，当不存在配对用户时，获取本用户发送天线口7上的一种频域信道响应的获取方法为：将式(7)中的
Figure BDA0000643809920000091
和式(8)中的/>
Figure BDA0000643809920000092
进行合并，即：
Figure BDA0000643809920000093
式(10)
即本用户的本地导频信号h0可以通过式(9)和式(10)两种方式得到。
可选地，将获取的所有UE-RS位置处的频域响应进行IFFT变化，得到h0、
Figure BDA0000643809920000094
和/>
Figure BDA0000643809920000095
对应的时域信道冲激响应。
步骤202、根据本用户和配对用户的信道响应判断当前场景是否为MU-MIMO场景，如果是单用户场景，进入步骤203，如果是多用户场景，进入步骤204。
在本实施例中，进行MU-MIMO场景判断的依据为：当存在配对用户且配对用户的扰码ID与估计信道频域响应h时使用的配对用户的扰码ID一致时，估计得到的配对用户的频域响应h反映传输信道的的特性。当不存在配对用户或配对用户的扰码ID与估计信道频域响应h时使用的配对用户的扰码ID不一致时，估计得到的配对用户的频域响应h与噪声特征相似。
本实施例中，可以根据本用户和配对用户的频域信道响应或时域信道响应或结合时频和频域信道响应判断当前场景是否为MU-MIMO场景。
可选地，基于频域信道响应进行MU-MIMO场景判断。判断过程如下：
第一步、分别对一个时频域相关块内所有UE-RS位置处的h0、
Figure BDA0000643809920000096
求平均功率，分别得到Pwr0、/>
Figure BDA0000643809920000097
上述时频域相关块包括但不限于一个子帧内的所有或部分含UE-RS位置处的LS、多个子帧内的所有或部分含UE-RS位置处的LS、一个OFDM符号内的所有或部分含UE-RS位置处的LS、多个OFDM符号内的所有或部分含UE-RS位置处的LS；
第二步、根据如下方法进行MU-MIMO场景的识别：
如果(
Figure BDA0000643809920000098
且/>
Figure BDA0000643809920000099
)，则判断当前场景是MU-MIMO场景且配对用户的扰码ID号为0；
否则，如果(
Figure BDA00006438099200000910
且/>
Figure BDA00006438099200000911
)，则判断当前场景是MU-MIMO场景且配对用户的扰码ID号为1；
否则，则判断当前场景为非MU-MIMO场景。
优选地，一种参考的th1的取值为0.2，一种参考的th2的取值为20。
可选地，基于时域信道响应进行MU-MIMO场景判断，判断过程如下：
第一步、分别对一个频域相关块内所有UE-RS位置处的h0、
Figure BDA0000643809920000101
进行IFFT变换，获得时域冲激响应CIR(Channel Impulse Reponse)值；对IFFT变换后得到的CIR值进行噪声消除和噪声功率估计；根据噪声消除后的CIR值进行有用信号功率估计。根据估计的有用信号功率和噪声功率计算得到信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)；分别得到利用h0、
Figure BDA0000643809920000102
计算得到的信噪比的线性值SNR0、/>
Figure BDA0000643809920000103
中国专利申请号201010621593.5《正交频分复用系统参考信号接收功率测量方法和装置》中对基于时域信道冲激响应进行信号功率和噪声功率测量的方法可引用于本文SNR的计算中。
第二步、根据如下方法进行MU-MIMO场景的识别：
如果(
Figure BDA0000643809920000104
且/>
Figure BDA0000643809920000105
)，则判断当前场景是MU-MIMO场景且配对用户的扰码ID号为0；
否则，如果(
Figure BDA0000643809920000106
且/>
Figure BDA0000643809920000107
)，则判断当前场景是MU-MIMO场景且配对用户的扰码ID号为1；
否则，则判断当前场景为非MU-MIMO场景。
优选地，一种参考的th3的取值为0.2，一种参考的th4的取值为10。
如前所述，本实施例中基于频域信道响应进行MU-MIMO场景判断时参考的是信号功率；基于频域信道响应进行MU-MIMO场景判断时参考的是信噪比。对于本领域普通技术人员来讲，很容易获知可基于信号功率、噪声功率、信噪比等其他估计对象在时域和/或频域进行MU-MIMO场景判断。
步骤203、单用户场景下，UE根据单用户场景进行信道矩阵计算和信道估计。
上述UE根据上述识别到的场景进行信道矩阵计算的主要过程为：
如果UE识别到为单用户场景，UE根据单用户场景进行信道矩阵计算；一种优选的信道矩阵计算方法为，使用步骤一MU-MIMO场景识别中计算得到的信道矩阵结果。对于单用户场景，可直接利用式(9)或式(10)获取信道矩阵H，H表示如下：
Figure BDA0000643809920000111
式(11)
其中，h00是根据本用户的本地导频信号R7(l)、第一根接收天线接收的导频信号r(l)和式(9)或式(10)计算得到的第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h10是根据本用户的本地导频信号R7(l)、第二根接收天线接收的导频信号r(l)和式(9)或式(10)计算得到的第二根接收天线和发送端口7之间的信道响应。
如果UE识别到为单用户场景，UE根据上述识别的传输场景、上述UE接收的下行数据和上述计算得到的信道矩阵进行信道均衡：
UE仅使用本用户信道响应和数据且进行信道均衡；一种采用MMSE(Minimum Mean-Square Error：最小均方误差)的信道均衡方法表示如下式：
Figure BDA0000643809920000112
式(12)
式中：
Figure BDA0000643809920000113
为估计的本用户的数据；
Figure BDA0000643809920000114
由式(11)获得；
Figure BDA0000643809920000115
表示噪声功率；I表 示单位矩阵；
Figure BDA0000643809920000116
表示接收的数据，ri表示第i根接收天线上接收的数据。
步骤204、多用户场景下，UE根据单用户场景进行信道矩阵计算和信道估计。如果UE识别到为多用户场景，UE根据多用户场景进行信道矩阵计算；一种优选的信道矩阵计算方法为，使用步骤1 MU-MIMO场景识别中计算得到的信道矩阵结果。对于多用户场景，可直接利用式(7)和式(8)获取信道矩阵H，H表示如下：
Figure BDA0000643809920000117
式(13)
当配对用户的扰码ID号为0时：h00是根据本用户OFDM符号l上的本地导频信号R7(l)、本用户OFDM符号l+1上的本地导频信号R7(l+1)、第一根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第一根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(7)计算得到的第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h01是根据配对用户的扰码ID号为0、OFDM符号l上的本地导频信号
Figure BDA0000643809920000121
OFDM符号l+1上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000122
第一根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第一根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(7)计算得到的第一根接收天线与发送端口8之间的信道响应；h10是根据本用户OFDM符号l上的本地导频信号R7(l)、本用户OFDM符号l+1上的本地导频信号R7(l+1)、第二根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第二根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(7)计算得到的第二根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h11是根据配对用户的扰码ID号为0、OFDM符号l上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000123
OFDM符号l+1上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000124
第二根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第二根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(7)计算得到的第二根接收天线与发送端口8之间的信道响应；
当配对用户的扰码ID号为1时：h00是根据本用户OFDM符号l上的本地导频信号R7(l)、本用户OFDM符号l+1上的本地导频信号R7(l+1)、第一根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第一根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(8)计算得到的第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h01是根据配对用户的扰码ID号为1、OFDM符号l上的本地导频信号
Figure BDA0000643809920000125
OFDM符号l+1上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000126
第一根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第一根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(8)计算得到的第一根接收天线与发送端口8之间的信道响应；h10是根据本用户OFDM符号l上的本地导频信号R7(l)、本用户OFDM符号l+1上的本地导频信号R7(l+1)、第二根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第二根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(8)计算得到的第二根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h11是根据配对用户的扰码ID号为1、OFDM符号l上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000127
OFDM符号l+1上的本地导频信号/>
Figure BDA0000643809920000128
第二根接收天线OFDM符号l接收的导频信号r(l)、第二根接收天线OFDM符号l+1接收的导频信号r(l+1)和式(8)计算得到的第二根接收天线与发送端口8之间的信道响应。
上述步骤中给出了UE-RS位置处的信道响应获取方法，非UE-RS位置处的信道响应为现有技术，本文不予详细描述。
UE根据上述识别的传输场景、上述UE接收的下行数据和上述计算得到的信道矩阵进行信道均衡。
如果UE识别到为多用户场景：
可选地，UE使用本用户信道响应和接收数据进行信道均衡；一种采用MMSE的信道均衡方法表示如下式：
Figure BDA0000643809920000131
式(14)
式中：
Figure BDA0000643809920000132
为估计的本用户的数据；
Figure BDA0000643809920000133
由式(11)获得；
Figure BDA0000643809920000134
表示噪声功率；I表 示单位矩阵；
Figure BDA0000643809920000135
表示接收的数据，ri表示第i根接收天线上接收的数据。
较优地，UE使用本用户信道响应、配对用户信道响应和接收数据且进行信道均衡；即将本用户和配对用户看成两层的数据进行信道均衡，一种采用MMSE的信道均衡方法表示如下式：
Figure BDA0000643809920000136
式(15)
式中：
Figure BDA0000643809920000137
Figure BDA0000643809920000138
是估计的本用户的数据，
Figure BDA0000643809920000139
是估计的配对用户的数据；
Figure BDA00006438099200001310
由式(12)获得；
Figure BDA00006438099200001311
表示噪声功率；I表示单位矩阵；
Figure BDA00006438099200001312
表示接收的数据， ri表示第i根接收天线上接收的数据。
将本用户和配对用户看成两层的数据进行信道均衡的方法，还可以使用非线性检测算法进行信道均衡。
本发明还提供了一种MIMO信号接收装置，如图4所示：包括识别模块，用于根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过上述信道响应识别当前信号传输场景是否为MU-MIMO多用户多输入多输出系统场景；计算模块，用于根据上述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；均衡模块，用于上述识别到的传输场景、上述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡。
在本实施例中，根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种MIMO信号接收方法，其特征在于，包括：
用户UE根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过所述信道响应识别当前信号传输场景；
UE根据所述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；
UE根据所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡；
所述根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应包括：根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应；
所述根据所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡包括：当所述识别到的传输场景为单用户场景时：UE仅使用本用户信道响应和数据且进行信道均衡；当所述识别到的传输场景为多用户场景时：UE使用本用户信道响应和接收数据进行信道均衡或使用本用户信道响应、配对用户信道响应和接收数据且进行信道均衡。
2.如权利要求1所述的信号接收方法，其特征在于，还包括：根据本用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成本用户的本地导频信号；根据配对用户的扰码ID号、时隙号和小区ID号生成配对用户的可能的本地导频信号。
3.如权利要求1或2所述的信号接收方法，其特征在于，所述根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应包括：
将由接收的导频信号r组成的接收导频信号矩阵与本地导频信号R组成的本地导频信号矩阵的逆矩阵相乘；
再利用酉矩阵的特性得到信道频域响应矩阵，信道频域响应矩阵元素h0和h1表示为：
Figure FDA0004176776670000011
其中，h0和h1分别表示本用户和配对用户的信道频域响应：l表示的是时域上OFDM符号序号；r(l)表示某根接收天线接收的OFDM符号l上相应资源粒子RE上的导频信号；r(l+1)表示该根接收天线接收的OFDM符号l+1上相应RE上的导频信号；R7(l)、R8(l)、R7(l+1)和R8(l+1)分别表示本地生成的OFDM符号l上天线口7上传输的导频信号、本地生成的OFDM符号l上天线口8上传输的导频信号、本地生成的OFDM符号l+1上天线口7上传输的导频信号和本地生成的OFDM符号l+1上天线口8上传输的本地导频信号，其中，本地导频信号R包括本用户的本地导频信号和配对用户的本地导频信号。
4.如权利要求3所述的信号接收方法，其特征在于，获取本用户和配对用户的频域信道响应方法包括：
Figure FDA0004176776670000021
/>
Figure FDA0004176776670000022
其中，配对用户的扰码ID号取值为0和1两种情况时，R7(l)和R7(l+1)分别表示OFDM符号l和OFDM符号l+1上本用户的本地导频信号；
Figure FDA0004176776670000023
和/>
Figure FDA0004176776670000024
是当配对用户的扰码ID号为0时生成的OFDM符号l和OFDM符号l+1上配对用户的本地导频信号；/>
Figure FDA0004176776670000025
和/>
Figure FDA0004176776670000026
是当配对用户的扰码ID号为1时生成的OFDM符号l和OFDM符号l+1上配对用户的本地导频信号；
Figure FDA0004176776670000027
和/>
Figure FDA0004176776670000028
是当配对用户的扰码ID号为0时获取的本用户和配对用户的频域信道响应；/>
Figure FDA0004176776670000029
和
Figure FDA00041767766700000210
是当配对用户的扰码ID号为1时获取的本用户和配对用户的频域信道响应。
5.如权利要求4所述的信号接收方法，其特征在于，当不存在配对用户时，获取本用户的频域信道响应h0的方法包括：
Figure FDA00041767766700000211
或，h0＝r(l)·(R7(l))H。
6.如权利要求4或5所述的信号接收方法，其特征在于，还包括通过所述本用户和配对用户的频域信道响应获得时域信道响应。
7.如权利要求1所述的信号接收方法，其特征在于，所述通过所述信道响应识别当前信号传输场景包括：根据本用户和配对用户的频域信道响应或时域信道响应或结合时频和频域信道响应判断当前场景是否为MU-MIMO场景；所述根据本用户和配对用户的频域信道响应判断当前场景具体为利用频域信道响应的信号功率，判断当前场景；所述根据本用户和配对用户的时域信道响应判断当前场景具体为将所述本用户和配对用户的频域信道响应变换为时域信道响应，再利用时域信道响应的信噪比判断当前场景。
8.如权利要求1或4所述的信号接收方法，其特征在于，所述UE根据所述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵包括：
当所述识别到的传输场景为单用户场景时：信道矩阵H为：
Figure FDA0004176776670000031
其中h00是第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应，h10是第二根接收天线和发送端口7之间的信道响应；
当所述识别到的传输场景为多用户场景时：信道矩阵H为：
Figure FDA0004176776670000032
h00是第一根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h01是第一根接收天线与发送端口8之间的信道响应；h10是第二根接收天线与发送端口7之间的信道响应；h11是第二根接收天线与发送端口8之间的信道响应。
9.一种MIMO信号接收装置，其特征在于，包括：
识别模块，用于根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应，并通过所述信道响应识别当前信号传输场景；
计算模块，用于根据所述信道响应和识别到的传输场景计算获得信道矩阵；均衡模块，用于所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡；
所述根据接收到的基站发送的下行数据获得信道响应包括：根据接收到的导频信号、本用户的本地导频信号和配对用户的可能的本地导频信号获取本用户和配对用户的信道响应；
所述根据所述识别到的传输场景、所述接收到的下行数据和所述信道矩阵进行信道均衡包括：当所述识别到的传输场景为单用户场景时：UE仅使用本用户信道响应和数据且进行信道均衡；当所述识别到的传输场景为多用户场景时：UE使用本用户信道响应和接收数据进行信道均衡或使用本用户信道响应、配对用户信道响应和接收数据且进行信道均衡。
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