[发明专利]SDMA-OFDM和MIMO-OFDM信道估计及下行预先处理技术

说明书

技术领域

本技术方案所属的技术领域为无线通信领域。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术能够显著提高无线信道的频谱效率，正交频分复用(OFDM)技术能够克服宽带无线信道造成的符号间干扰(ISI)。空分多址(SDMA)技术是指多用户信号在时域、频域及码域占有相同的无线信道资源，通过空间信道划分来实现的一种多址技术。SDMA技术可视为MIMO技术应用于多个共道用户时的一种技术。SDMA-OFDM和MIMO-OFDM技术被公认是未来无线通信，特别是第四代移动通信(4G)空中接口的核心技术，而SDMA-OFDM技术更是第四代移动通信空中接口最有可能采用的技术。

与SDMA-OFDM和MIMO-OFDM信道估计及下行预先处理技术最接近的现有技术为协作MIMO-OFDM信道估计及上下行编码、解码技术。两者共有的技术特征：利用多个用户或一个用户的多个天线与基站多个天线构成的MIMO-OFDM结构来实现SDMA处理。

SDMA-OFDM和MIMO-OFDM信道估计及下行预先处理技术的特征是：多个用户间或一个用户的多个天线间不需要进行协作信号处理，且不要求多个用户空间相邻；而协作MIMO-OFDM信道估计及上下行编码、解码技术则需要多个用户间的协作信号处理，且要求多个用户空间相邻。提出的SDMA-OFDM和MIMO-OFDM信道估计技术，利用频域接收训练数据矩阵与扩展的信道冲激响应矩阵H及扩展的频域发射训练数据矩阵的关系式，获得H的估计进而获得信道频率响应矩阵的估计k＝0，1，…，K-1，K为一个OFDM符号中的子载波数量。利用提出的信道估计技术，给出了SDMA-OFDM或MIMO-OFDM上行线性求解技术。利用提出的信道估计技术，对上行其进行转置处理，获得下行信道频率响应矩阵的估计k＝0，1，…，K-1。乘下行频域数据列矢量得到预先处理后的列矢量，K个预先处理后的列矢量构成下行数据矩阵，对该矩阵的每一行数据进行OFDM调制后，分别在基站多个天线上发射。

发明内容

提出了频域多天线接收数据列矢量与扩展的信道冲激响应矩阵及扩展的频域发射数据列矢量的关系式，要解决的技术问题：为推导SDMA-OFDM或MIMO-OFDM扩展的信道冲激响应矩阵估计算法奠定基础。采用的技术方案：利用MIMO-OFDM和SDMA-OFDM系统的频域表达式和离散傅立叶变换(DFT)算法，从理论上推导给出多天线频域接收数据列矢量与扩展的信道冲激响应矩阵及扩展的频域发射数据列矢量的关系式。特别指出，本发明所称的“数据”不是指比特(bit)，而是指bit信息经过I-Q映射后的复数量。该关系式不同于传统的MIMO-OFDM系统表达式，还可用于解决MIMO-OFDM系统的其它问题。

提出了SDMA-OFDM和MIMO-OFDM扩展的信道冲激响应矩阵的估计技术，要解决的技术问题：获得SDMA-OFDM或MIMO-OFDM在每个子载波上的信道频率响应矩阵的估计。采用的技术方案：首先利用频域接收训练数据列矢量与扩展的信道冲激响应矩阵及扩展的频域发射训练数据列矢量的关系式，构成基站频域接收训练数据矩阵与扩展的信道冲激响应矩阵及扩展的频域发射训练数据矩阵的关系式，基于广义逆矩阵算法，获得扩展的信道冲激响应矩阵估计。再利用DFT算法获得SDMA-OFDM或MIMO-OFDM在每个子载波上的信道频率响应矩阵的估计。提出的信道估计技术与现有的MIMO-OFDM信道估计技术相比，在相同训练数据长度的条件下能够获更高的估计精度，在相同估计精度的条件下需要较少的训练数据，明显提高了信道利用率。

利用提出的信道矩阵估计技术，给出了SDMA-OFDM和MIMO-OFDM上行线性求解技术，要解决的技术问题：共道多用户信号或MIMO-OFDM空间复用信号在基站进行高精度分离问题。采用的技术方案：利用每个子载波上的信道频率响应矩阵的估计结果，基于广义逆矩阵算法，给出了空分多址或者空间复用的线性求解技术。该技术在发射端不要求SDMA共道手机间或MIMO多天线间进行协作编码处理，较协作MIMO-OFDM技术工程上更易实现，且上行系统总容量较香农容量只有少许降低，同样可大幅度提高上行无线信道的频谱效率。