[发明专利]一种多输入多输出无线通信系统的数据接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多输入多输出无线通信系统中的数据接收方法，属于无线数据传输技术领域。

背景技术

在无线通信中为了支持更高的传输速率，达到更高的频谱利用率，采用多输入多输出(以下简称MIMO)技术是一种有效的方法。同时，为了支持高速的数据传输速率，必然要求通信设备具备较高的数据处理能力与之相匹配。由于现场可编程门阵列(以下简称FPGA)具有便于并行性设计、处理速度快的特点，因此在高速数据传输系统的硬件实现中经常采用FPGA。

采用MIMO技术的无线通信系统通常在接收机一端需要对接收到的基带数字信号进行MIMO均衡处理，这就意味着接收机要对MIMO无线信道进行估计以及通过矩阵计算得到MIMO均衡矩阵等较复杂的信号处理工作。由于FPGA不适宜进行较复杂的矩阵计算，因此要在使用纯粹FPGA实现的接收机中完全实现MIMO技术并获得相应的系统增益是比较困难的。

与之相对应的是，通用计算机(以下简称PC机)通常具有相对FPGA更高性能的矩阵计算能力。因此，本发明考虑充分利用PC机处理矩阵计算的灵活性和高效性来配合FPGA实现MIMO无线通信系统中的数据接收处理。

发明内容

本发明的目的是为了解决在使用FPGA的接收机中采用MIMO技术遇到的计算复杂度过高，尤其是矩阵计算能力有限的问题，将接收机中部分较复杂的信号处理功能从FPGA转移到了PC机来实现。

本发明提出的多输入多输出无线通信系统的数据接收方法，包括以下步骤：

(1)无线通信系统中接收端的现场可编程门阵列将接收到的多输入多输出基带数据信号发送至计算机；

(2)接收端的计算机对上述接收的基带数据信号中进行帧同步处理，得到基带数据信号的帧同步信息，并将该帧同步信息发送至接收端的现场可编程门阵列；

(3)根据上述帧同步信息，现场可编程门阵列对接收的基带数据信号进行帧同步定位，得到帧起始位置，并从基带数据信号中截取包含导频的数据块，并将该数据块发送至计算机；

(4)计算机对上述接收的经过帧同步定位后含有导频的基带数据信号进行频率同步和采样时钟同步处理，得到无线通信系统的收发频率偏差及收发采样时钟频率和相位偏差，并将该收发频率偏差及收发采样时钟频率和相位偏差发送至接收端的现场可编程门阵列；

(5)接收端的现场可编程门阵列根据上述收发频率偏差对上述帧同步定位后的基带数据信号进行频偏校正，根据上述收发采样时钟频率和相位偏差对该频偏校正后的信号进行采样时钟的频率和相位校正，并将经采样时钟的频率和相位校正后的基带数据信号中包含导频的数据块发送至计算机；

(6)计算机从上述步骤(5)接收的包含导频的数据块中提取导频信号，利用该导频信号对无线通信系统进行信道估计；

(7)计算机利用上述信道估计结果计算出无线通信系统的均衡矩阵，并将该均衡矩阵发送至现场可编程门阵列；

(8)现场可编程门阵列利用上述接收的均衡矩阵对经上述步骤(5)的采样时钟频率和相位校正后的基带数据信号进行多输入多输出均衡、解调以及译码，得到输出数据。

上述方法中，现场可编程门阵列截取的包含导频的数据块长度长于导频信号的长度，即包含导频和导频前后的部分数据。

本发明提出的多输入多输出无线通信系统的数据接收方法，将MIMO接收机信号检测与处理流程中比较复杂的计算处理，尤其是同步处理以及涉及到矩阵运算的信道估计与MIMO均衡矩阵计算部分，由FPGA转移到PC机中，这样可以充分利用PC机的强大计算能力。同时由于PC机只完成上述相对复杂的计算部分，其他实时性要求更高的信号处理部分，例如均衡、解调、译码等，仍在FPGA中完成，所以并不会影响MIMO接收机最终的数据处理速度。实验证明，采用本发明所提出的MIMO数据接收方法，利用PC机与FPGA对MIMO基带数据信号的联合处理，可以在保证系统接收端数据处理速度的前提下有效地实现MIMO技术对无线系统性能的提升。

附图说明

图1是本发明方法的数据接收过程示意图。

图2是本发明方法的一个实施例。

具体实施方式

本发明提出的多输入多输出无线通信系统的数据接收方法，其过程如图1所示，包括以下步骤：

(1)无线通信系统中接收端的现场可编程门阵列将接收到的多输入多输出基带数据信号发送至计算机；

(2)接收端的计算机对上述接收的基带数据信号中进行帧同步处理，得到基带数据信号的帧同步信息，并将该帧同步信息发送至接收端的现场可编程门阵列；