通信技術(shù)協(xié)作空分復(fù)用CSM系統(tǒng)中的信道佔(zhàn)計(jì)算法研究夏山春,張捷(西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院,陜西西安710129)摘要】文章就當(dāng)前MIMO應(yīng)用過(guò)程中終端多天線受限制問(wèn)題,闡述了單天線終端協(xié)作與基站組成虛擬MIMO多天線陣列——基于 OFDMA的cSM協(xié)作空分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。同時(shí),提出對(duì) OFDMA系統(tǒng)中時(shí)頻二維的資源進(jìn)行分塊”獨(dú)立進(jìn)行信道估計(jì),簡(jiǎn)化了 OFDMA系統(tǒng)信道估計(jì)模型的復(fù)雜度。然后從應(yīng)用的角度對(duì)比分析了基于 OFDMA的cSM系統(tǒng)的信道估計(jì)算法LS和MMSE兩種算法性能與優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)在PB3信道模型中仿真,得出適用于慢變信道的平滑濾波后的LS信道估計(jì)算法【關(guān)鍵詞】協(xié)作空分復(fù)用;信道估計(jì);最小平方估計(jì);最小均方誤差估計(jì)【中圖分類號(hào)】TN929.5【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1009-8054(2009)07-0067-03Channel Estimation Algorithms in Collaborative Spatial Multiplexing SystemXIA Shan-chun, ZHANG JieInformation, Northwestern Polytechnical University, Xi'an Shaanxi 710129, China)[Abstract] Limited by its size and transmit power, mIMO application on the subscriber station(MS)has become verydifficult. This paper firs tells of a collaborative spatial multiplexing system(CSM)- Two single Tx antenna MSs per-antenna array-based on OFDMA. Then proposes a new channel estimation algorithm, which divides OFDMA timeequency 2-D resource into"blocks", each for a independent channel estimation, thus greatly reducing the complexity ofchannel estimation model. By Comparing the performances of LS and MMSE estimation algorithms in Pedestrian Chan-nel B model, an efficient smoothly filtered LS channel estimation method suitable for slow-varying channel is obtainedIKeywords] CSM(collaborative spatial multiplex); channel estimation; LS; MMSE很難安裝多天線,主要有兩個(gè)原因:移動(dòng)終端對(duì)體積、質(zhì)0引言量和功耗的要求遠(yuǎn)比基站苛刻得多;理想的MIMO多天線目前MIMo-OFDM技術(shù)憑借其高頻率利用率以及抗系統(tǒng)要求相鄰天線之間的間距要遠(yuǎn)大于電波波長(zhǎng),并且多信道衰落特性,已經(jīng)成為下一代通信標(biāo)準(zhǔn),如 wimax,個(gè)收發(fā)天線之間的傳輸信道是獨(dú)立的(或至少是不相關(guān)的),LTE、8021ln等的核心技術(shù),且取得了很多成功應(yīng)用。但而移動(dòng)終端由于體積限制,無(wú)法做到這一點(diǎn)。為此,出現(xiàn)是,MIMO系統(tǒng)仍然存在一些難以克服的問(wèn)題,比如目前了由單天線用戶終端配對(duì)協(xié)作,與多天線BS組成虛擬的通信系統(tǒng)應(yīng)用中,多天線大多設(shè)置在基站側(cè),移動(dòng)終端MIMO多天線陣列的系統(tǒng)。上行協(xié)作SDMA空分復(fù)用技術(shù)cSM就是其中一種應(yīng)用模式,上行協(xié)作SM將兩個(gè)單發(fā)射天線的終端調(diào)度在相同的時(shí)頻資源上,通過(guò)BS多天線接收收稿日期:2008-12-15來(lái)區(qū)分多用戶。CSM應(yīng)用于上行,用來(lái)提升上行容量作者簡(jiǎn)介:夏山春.1982年生,男,茴族,西北工業(yè)大學(xué)電于信患學(xué)院通信與信患系魷06屆碩士研究生,聽(tīng)兗方向:無(wú)線通信信號(hào)處理;張捷,1964年生,男,漢族,安撒滁州人基于0FDMA的協(xié)作空分復(fù)用cSM系統(tǒng)結(jié)西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院副教授,研究方向;移動(dòng)通信、通構(gòu)(見(jiàn)圖1)信信號(hào)處理等。設(shè)X()表示發(fā)射天線上第k個(gè)子載波數(shù)據(jù),()表示接通信技術(shù)收天線/上第k個(gè)子載波頻域接收信號(hào),W()為白噪聲,則存估計(jì)需要分別進(jìn)行。當(dāng) OFDMA與MIMO結(jié)合時(shí),BS接收X)=H(k)·Xk)+Wk)信號(hào)是多根終端發(fā)射信號(hào)的疊加,不同天線間存在干擾,信1幾燈11+0.,2…,)1()、道估計(jì)的準(zhǔn)確圖度極大地影響著系統(tǒng)的性能,在協(xié)作SM模式下,配對(duì)的用戶之間復(fù)用te資源時(shí),占用不同的導(dǎo)頻,如A八[s圖3所示,保持了導(dǎo)頻信道的正交性,便于BS對(duì)兩個(gè)協(xié)作用戶間的信道估計(jì),因此,在頻域插入導(dǎo)頻時(shí)不需要考慮導(dǎo)頻H序列正交性要求,為了方便運(yùn)算,應(yīng)用時(shí)可直接采用插人常數(shù)導(dǎo)頻C·上行信道估計(jì)時(shí),以一個(gè)te為單位進(jìn)行信道估計(jì),并且給tle里每個(gè)子載波進(jìn)行編號(hào),如圖3所示。在上圖1cSM模式結(jié)構(gòu)行資源調(diào)度中,我們假定導(dǎo)頻子載波功率與數(shù)據(jù)子載波在基于 OFDMA的物理層中,整個(gè)頻帶分割成許多子且為常數(shù),考慮到CSM時(shí)每個(gè)用戶各占一半導(dǎo)頻資源,因此載波,頻城子載波與時(shí)域符號(hào)構(gòu)成二維的資源結(jié)構(gòu),上行導(dǎo)頻子載波功率增加3dB資源調(diào)度時(shí),參考802.16e協(xié)議,將所有可用的子載波分Yp(k)合成“單位塊”,即由3個(gè)連續(xù)的符號(hào)上的4個(gè)連續(xù)子載波構(gòu)成,稱為一個(gè)“tie”,導(dǎo)頻子載波位于tile的四角,其他為FFT數(shù)據(jù)分配子載波。CSM時(shí),兩個(gè)終端用戶在數(shù)據(jù)子載波位信道估計(jì)信適告計(jì)臺(tái)響置以 matrix發(fā)射矩陣形式發(fā)送各自的數(shù)據(jù),導(dǎo)頻位置各占一半,分配如圖2所示。FFT●⊙⊙|⊙⊙●圖3cSM倍道佔(zhàn)計(jì)結(jié)構(gòu)⊙@④⊙數(shù)據(jù)子波21Ls信道估計(jì)根據(jù)LS信道估計(jì)算法,求出導(dǎo)頻位置的信道估計(jì)值⊙⊙●●⊙空子霾注H4-x+1·y導(dǎo)子成波r)「H2(D)H(功戶0圖2cSM的資源分配方式F)[Hx2()H2(與下行復(fù)用不同,下行復(fù)用時(shí),基站發(fā)射功率受限,需由式(3)推導(dǎo)得到:要將功率平均分給復(fù)用數(shù)據(jù)流,會(huì)引起單路數(shù)據(jù)流的SNR下n()-c0)降,而上行CSM時(shí),每個(gè)用戶發(fā)射功率不變,即BS接收的Ha()-cyo(4)SNR不變,將功率強(qiáng)用戶與功率弱用戶配對(duì),強(qiáng)用戶復(fù)用帶同理,得到一個(gè)tle中導(dǎo)頻點(diǎn)的LS信道估計(jì)值:來(lái)的容量增益遠(yuǎn)高于cSM引起的弱用戶吞吐率的下降本文仿真系統(tǒng)中選用N=1024個(gè)子載波,基帶采樣頻0-1率=11.2MHz,循環(huán)前綴CP=128點(diǎn),根據(jù)頻域采樣定理叫,不考慮保護(hù)頻帶開(kāi)銷,兩終端用戶cSM時(shí)頻域?qū)ьln1O1oTc1(Bn(0-c,/-12(6Ln(o01(=c70序列間隔D有對(duì)已知估計(jì)值進(jìn)行如下插值:N/D> T, >D