Mimo系統的信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置的製作方法

2023-07-31 07:10:31 3

專利名稱：Mimo系統的信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統，尤其涉及在採用MIMO(多輸入多輸出，multi-i叩ut-multi-output )方式的無線通信系統中進行等效信噪比計算和調製方式選擇的方法及裝置。
背景技術：
無線通信系統中，信道容量隨著天線數的增加而增大，MIMO(多輸入多輸出)系統通過在發送端和接收端處分別放置多根天線，以提高無線鏈路的頻譜效率及無線鏈路的可靠性。為了有效利用MIM0系統中的MIM0信道，研究人員提出了各種方法來提高MIMO信道容量，如空時編碼、預編碼等。
在蜂窩通信系統中，移動終端通常需要對基站發送給移動終端的下行數據進行信噪比(SNR， Signal to Noise Ratio)測量和計算，並將SNR攜帶在上行信道的CQI (信道質量反饋)中反饋給基站，基站根據CQI中的SNR選擇適合的調製編碼方式對下行數據進行處理。同樣，基站也需要測量上行數據的SNR，並根據SNR為移動終端選4奪合適的調製編碼方式，並通過下行控制信道將調製編碼方式信息發送至移動終端，以便移動終端按照相應的調製編碼方式發送上行數據。
如圖l所示，為MIMO系統的結構框圖，圖中 為發射天線數， 為接收天線數，發射天線發射出的信號^至、組成 xl維的發射向量S，接收天線接收到的信號&至x k組成 x 1維的接收向量X ，發射向量和接收向量之間滿足如下關係X = HS + N。其中H為 x",維的信道矩陣，N代 接收天線接收到的方差為^的高斯噪聲向量。上述的發射向量S滿足￡一"=、；高斯噪聲向量N滿足4^1=^、 ， i
表示單位矩陣。
下面以現有技術2 x 2的MIM0系統為例說明的SNR計算方法和調製編碼方式選擇方法。
由X二HS + N在2 x 2的MIM0系統中具體表示如下
、1 &
如 ^22乂
"1v"2
廣Y 、 義lV"12、+"11a12
、巧乂、l、"21"22,,21、"21"22,
在不去除噪聲影響的前提下，計算出的發射向量表示如下
、、
其中/^(/^//)畫1/^將上式簡化後，得出
由於上述計算出的發射向量的元素&的表達式中只有Cla是信號分量，其餘的都是噪聲分量；而對於元素4的表達式中只有 ^是信號分量，其餘的都是噪聲分量。所以該MIM0系統中兩層的信噪比分別表示如下
〃 、
、l
纖？=
-、2
bl2
|c22| ￡,+(|d21| +|d221 )CT"2
如果該MIM0系統採用單碼字，則先計算每一層的SNR，再利用每一層的SNR計算等效信噪比。
每一種調製編碼方案要達到一定的誤包率需要保證一定的SNR,當給定誤包率時，可通過查表獲得釆用該調製編碼方案需要的SNR。從調製編碼方案(MCS)中選出達到數據要求的QoS所需SNR小於測量得出的SNR的所有MCS，最後選取能達到最大發送速率的MCS作為發射端的MCS。
在實現上述SNR的計算以及MCS的選擇過程中，發明人發現現有4支術中至少存在如下問題
現有技術中計算SNR並根據SNR進行調製方式選擇的方法只能適用於醒SE(最小均方差準則)、ZF (迫零算法)等線性接收機，對於ML (最大似然)這樣的非線性接收機，採用現有技術方法不能準確計算出SNR,導致調製方式的選擇不恰當。同時，由於ML接收機在調製方式發生變化時，對應的SNR也會發生變化，因而現有技術中完全根據當前調製方式中的SNR來選擇將要使用的調製方式，將造成所選擇的調製方式並不能較好地符合信道質量的需求。

發明內容
本發明的實施例提供一種MIM0系統的等效信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置，使得在採用ML接收機時能夠準去計算出SNR，並且選擇能夠達到發送數據服務質量需求的調製方式。
為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案
一種MIM0系統的等效信噪比計算方法，包括
估計MIM0接收機的信道矩陣；
計算各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定。
一種MIM0系統的調製方式選擇方法，包括獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數；
計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定；
根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參數；
9選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIM0系統的調製方式組合。一種MIM0系統的等效信噪比計算裝置，包括估計單元，用於估計MIM0接收機的信道矩陣；
計算單元，用於計算各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定。
一種MIM0系統的調製方式選擇裝置，包括
獲取單元，用於獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數；
計算單元，用於計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定；
處理單元，用於根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參悽t;
選擇單元，用於選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIM0系統的調製方式組合。
本發明實施例提供的MIM0系統的等效信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置，在進行調製方式選擇時，首先要計算每種調製方式組合中由最小歐氏距離決定的等效信噪比，並通過該等效信噪比計算出相應的MIMO系統的性能參數，最後選擇性能參數最優的調製方式組合作為MIM0系統的調製方案，由於本實施例的等效信噪比是由接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定的，可以適用於非線性的ML接收機，並且準確地得出ML接收機的等效信噪比，故而本實施例中選擇出的調製方案是較為適合ML接收機的，能夠滿足信道質量的要求。


圖1為MIM0系統的結構框圖；圖2為本發明實施例1中MIM0系統的調製方式選擇方法的流程圖；圖3為本發明實施例1中MIM0系統的調製方式選擇裝置的框圖；圖4為本發明實施例2中MIM0系統的等效信噪比計算方法的流程圖；圖5為本發明實施例2中MIM0系統的等效信噪比計算裝置的框圖；圖6為本發明實施例3中MIM0系統的等效信噪比計算方法的流程圖；圖7為本發明實施例3中MIM0系統的等效信噪比計算裝置的框圖；圖8為本發明實施例4中MIM0系統的調製方式選擇方法的流程圖；圖9為本發明實施例4中MIM0系統的調製方式選擇裝置的框圖；圖10為本發明實施例5中MIM0系統的調製方式選擇方法的流程圖；圖11為本發明實施例5中MIM0系統的調製方式選擇裝置的框圖；圖12為採用不同調製方式選擇方法得出的性能對比圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明實施例MIMO系統的等效信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置進行詳細描述。實施例1:
本實施例提供一種MIMO系統的等效信噪比計算方法，如圖2所示，該方法包括如下步驟
201 、估計MIM0接收才幾的信道矩陣。
202、計算各層接收到信號對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收到信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定，歐氏距離是決定信號檢測誤符號率的一個因素，在其他參數相同的情況下，歐氏距離越小就表示信號判錯的概率越大，解調處理後的等效信噪比也就越小。
對應於上述MIM0系統的等效信噪比計算方法，本實施例還提供一種MIM0
ii系統的等效信噪比計算裝置，如圖3所示，該裝置包括估計單元31和計算單 元32。
其中，估計單元31用於估計MIMO接收機各的信道矩陣；通過計算單元32 計算各層接收到信號對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收到信號矢量 間的最小歐氏距離與噪聲功率決定。
對於ML接收機來說，其等效信噪比的推導過程如下
ML接收機的第;t層成對誤符號率滿足下式
其中？表示發射的信號矢量， 一表示接收機判決後得到的信號矢量。
故而，接收機的誤符號率為 ^"為s'的發送概率。
由接收機誤符號率可以得出第*層誤比特率為
其中s'W，"表示發射信號矢量s'和^的第*層調製符號間不同的調製比特 數，^為第A層調製編碼方式所含的調製比特數。
對於特定的調製編碼方式組合而言，^^WJ和^是確定的值，在發射信 號功率和幹擾噪聲功率不變的情況下，第*層的誤比特率主要由第*層元素不同
的發射信號間的最小歐氏距離決定，即由-^-中的分母項中的
— )2決定。
如果//(^'- )2越小，即歐氏距離越小，其相應的誤比特率就越高，故而本實施例中可以通過最小的歐氏距離計算等效信噪比，所以本步驟需要按照如下 公式計算每種調製編碼方式組合中各層對應的最小歐氏距離。
下面結合具體的實施例2說明等效信噪比的計算。 實施例2:
在進行CQI反饋時需要進行信噪比的計算，為了在使用ML接收機時能夠較 為準確地計算信噪比，本實施例提供一種MIMO系統的等效信噪比計算方法，如 圖4所示，該方法包括如下步驟
401 、估計MIM0 4妄收才幾的信道矩陣。
402、 根據各層的調製方式和信道矩陣計算各層對應的最小歐氏距離。 在具體應用時，最小歐氏距離的計算包含兩種情況，具體如下
第一、計算每種調製方式組合中各層對應的符號級最小歐氏距離，第k層 符號級最小歐氏距離為d一mi—l歷-他'l2，其中"h，^，一"…，^f為發射信號向量，
"為第k層的發射符號，八tv，v，…，v，…，vf為接收機實際判決向量，最大層數為
A/ 。
第二、計算每種調製方式組合中各層對應的比特級最小歐氏距離，第k層 第 j 比特的比特級最小歐氏距離為= min,l歷-歷'l2 ， 其中 "tw2'…，^z^，…A,';u， f為發射信號向量，"為第k層的發射符號，、為第k 層第j個比特，y=[il'，S2'"'"W、'"'"/"-)"'" 'f為接收機實際判決接收信號。
403、 將所述最小歐氏距離除以噪聲功率得出等效信噪比，公式如下 如果步驟402中計算的為符號級最小歐氏距離，則得出的等效信噪比為符
s碼=
號級等效信噪比，具體計算公式為 "2 ，其中"^， …，&，…，^]為
發射信號向量，"為第k層的發射符號，^[V，V，…，V，…，Vf為接收機實際判決向
量，最大層數為M, "2為噪聲功率，即接收機受到的幹擾和熱噪聲之和；
13如果步驟402中計算的為比特級最小歐氏距離，則得出的等效信噪比為比
特級等效信噪比，具體計算公式為纖K -,其中
min ll他一他
^ j 一
^^^ "^^" "^ "'^f為發射信號向量，"為第k層的發射符號，、為第k
層第j個比特，^[^""^(6"'"'"、'"")"'"~']7為接收機實際判決接收信號，最大 層數為M, ^為噪聲功率，即接收機受到的幹擾和熱噪聲之和。
對應於上述MIMO系統的信噪比計算方法，本實施例還才是供一種MIMO系統 的等效信噪比計算裝置，如圖5所示，該裝置包括估計單元51和計算單元52。
其中，估計單元51用於測量MIM0接收機的信道矩陣；計算單元52用於計 算各層接收到信號對應的信噪比，該信噪比由各層接收到信號間的最小歐氏距 離和噪聲功率決定。
在具體運用時，所述計算單元52包括第一計算模塊521和第二計算模塊
522。所述第一計算模塊521首先根據各層調製方式和信道矩陣計算各層接收到
信號對應的最小歐氏距離。
如果計算符號級最小歐氏距離，其計算公式為d^mi—他-他'2,其中
&巧
"[^2，…A'…， f為發射信號向量，"為第k層的發射符號，八[V，V，…,V,…，Vr為
接收機實際判決向量，最大層數為M。
如果計算比特級最小歐氏距離，其計算公式為di;= min,l歷-他'2,其中 ^h， …A^，…，U，…， f為發射信號向量，^為第k層的發射符號，、為第k 層第j個比特，？=[^，52'"一#"'"'"、''-)"一《']"為接收機實際判決接收信號。
第二計算模塊522用於將所述最小歐氏距離除以噪聲功率後得出各層接收
到信號對應的信噪比。
在本實施例中通過最小歐氏距離來計算信噪比，能夠較為準確地反映ML接 收機的性能。實施例3:
本實施例提供一種MIMO系統的調製編碼方式選擇方法，如圖6所示，該調 制編碼方式選擇方法包括如下步驟
601、 獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數，這裡的調製比特數 就是調製出的符號中包含的比特數，對於不同的調製方式而言調製出的符號中 包含的調製比特數不同。
602、 計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每 種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定；歐氏 距離是決定信號檢測誤符號率的一個因素，在其他參數相同的情況下，歐氏距 離越小就表示信號判錯的概率越大，解調處理後的等效信噪比也就越小。
603、 根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參數。
604、 選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIM0系統的調製方式組合。
一般情況下，如果採用多碼字的MIMO系統，可以通過上述計算出的等效信 噪比確定該調製方式組合對應的編碼方式；如果採用單碼字的MIMO系統，則在 最後確定調製方式組合後，可以通過選好的調製方式組合和相應的信道矩陣確 定SNR,並一艮據該SNR確定該調製方式組合對應的編碼方式和編碼速率，具體的 方式見下述的實施例4和實施例5。
對應於上述調製方式的選擇方法，本實施例還提供一種MIMO系統的調製方 式選擇裝置，如圖7所示，該裝置包括獲取單元71、計算單元72、處理單元 73和選擇單元74。
其中，獲取單元71用於獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數，用於計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該信噪比由每種調製方
式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定；處理單元73用 於根據所述調製比特數、各層數據的服務質量要求和等效信噪比確定每種調製 方式組合的性能參數；選擇單元74用於選取所述性能參數最優的調製方式組合 作為MIMO系統的調製方式組合。
本發明實施例提供的MIMO系統的調製方式選擇方法及裝置，在進行調製方 式選擇時，首先要計算每種調製方式組合中由接收到信號矢量間的最小歐氏距 離與噪聲功率的等效信噪比，並通過該信噪比計算出相應的MIMO系統的性能參 數，最後選擇性能參數最優的調製方式組合作為MIMO系統的調製方案，由於本 實施例的信噪比是由最小歐氏距離和噪聲功率決定的，可以適用於非線性的ML 接收機，並且準確地得出ML接收機的SNR,故而本實施例中選擇出的調製方案 是較為適合ML接收機的，能夠滿足信道質量的要求。
並且由於本實施例中在選擇調製方式時，是對每種調製方式組合都進行了 性能參數的計算，不會出現現有技術中忽略當前調製方式對SNR的影響來選擇 將要使用的調製方式的情況，使得調製方式的選擇更加準確。
實施例4:
本實施例提供一種MIMO系統的調製方式選擇方法，本實施例的應用場景是 採用多碼字編碼的MIMO系統，當採用多碼字編碼時，MIMO系統的容量是每一層 的容量之和，因此調製方式的選擇可以通過最大的總容量來決定，即該MIMO系 統通過MIMO系統容量參數來衡量其性能，如圖8所示，該方法包括如下步驟
801、在實際的MIMO系統中，每一層需要滿足一定的QoS (服務質量)，該 MIMO系統的容量可以轉化為滿足QoS所需要的編碼速率與調製比特數的乘積，故而該方法需獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數。
802、為了得出滿足QoS所需要的編碼速率，本實施例需要計算MIMO系統需 要滿足的等效信噪比，對於特定的調製方式組合而言，&^( 一)和^^是確定的
值，在發射信號功率和噪聲功率不變的情況下，第*層的誤比特率主要由第*層
_^_
dl外'？)l2，
元素不同的發射信號間的最小歐氏距離決定，即由llF 中的分母
項中的l^"'—"t決定。
如果|//( -W)l;越小，即歐氏距離越小，其相應的誤比特率就越高，故而本
實施例中可以通過最小的歐氏距離計算等效信噪比，所以本步驟需要按照如下 公式計算每種調製編碼方式組合中各層對應的最小歐氏距離
《=min』他_他'
"、'
其中"h， …A，… f為發射信號向量，^為第k層的發射符號， "tV，^'，…，V，…，Vf為接收機實際判決向量。
803 、取最小歐式距離與噪聲功率之比得到第k層的等效信噪比
s碼=
min,l他_他
804、 在達到QoS要求的前提下，確定每種調製方式組合中各層等效信噪比 對應的編碼速率。
在確定編碼速率的同時，還可以確定每種調製方式組合對應的編碼方式，
805、 分別將每種調製編碼方式組合中各層對應的調製比特數和編碼速率相 乘，公式如下
M"i (SM ,)，其中M,為各層對應的調製比特數，及(sw ,)為各層對應的編碼速率。
17806、 將每種調製編碼方式組合中相乘的結果分別相加得到MIMO系統容量 參數，所述MIMO系統容量參數就是本實施例中調製編碼方式組合的性能參數。
807、 一般來說，容量越大表示該MIMO系統的性能越優，所以，選取所述 MIMO系統容量參數值最大的調製編碼方式組合作為MIMO系統的調製編碼方式組 合，所選出的調製編碼方式組合中包含了所需要選擇的調製方式組合。
從上述步驟805至步驟807可知，本實施例選出的調製編碼方式組合的容 量最大，選出的調製編碼方式組合滿足如下公式
(M!，M2,…,Mjv^ argmax {，(5,) +似2/ (篇2) + .., +似,(纖;^)}
其中，M,為各層對應的調製比特數，i (SiVi ,)為各層對應的編碼速率。 對應於上述調製方式選擇方法，本實施例還提供一種MIMO系統的調製方式
選擇裝置，如圖9所示，該裝置包括獲取單元91、計算單元92、處理單元93
和選擇單元94。
獲取單元91用於獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數，即不同 調製方式調製出的符號中包含的調製比特數；計算單元92用於計算每種調製方 式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調製方式組合中各層接 收信號間的最小歐氏距離和噪聲功率決定。
所述計算單元92具體實現時包括第一計算模塊921和第二計算模塊922。 第一計算模塊921用於計算每種調製方式組合中各層對應的最小歐氏距離，其 計算公式為《=min fl他-他'l12,其中^[^2，…，&，…，^f為發射信號向量，^為
第k層的發射符號，"^'，"'，…，V，…，Vr為接收機實際判決向量；第二計算模塊
722用於將所述最小歐氏距離除以噪聲功率得出等效信噪比。
處理單元93用於根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製編碼方式 組合的性能參數，本實施例中的性能參數為MIM0系統容量參數，在具體實施時，所述處理單元93包括預處理模塊931、乘法模塊932和加法模塊933。在滿 足QoS要求的前提下，預處理模塊931用於確定每種調製方式組合中各層等效 信噪比對應的編碼速率，在確定編碼速率的同時，所述的預處理;溪塊931還可 以確定每種調製方式組合對應的編碼方式，這樣每種調製方式組合和其對應的 編碼方式共同構成調製編碼方式。；乘法模塊932用於分別將每種調製編碼方式 組合中各層對應的調製比特數和編碼速率相乘；加法模塊933用於將每種調製 編碼方式組合中相乘的結果分別相加得到MIM0系統容量參數。然後通過選擇單 元94選取所述MIM0系統容量參數值最大的調製編碼方式組合作為MIM0系統的 調製編碼方式組合。
本發明實施例提供的MIM0系統的調製方式選擇和等效信噪比計算方法及裝 置，在進行調製方式選擇時，首先要計算每種調製方式組合中由最小歐氏距離 決定的等效信噪比，並通過該等效信噪比和各層數據的服務質量要求確定編碼 速率和編碼方式，再計算出相應的MIMO系統容量參數，最後選擇容量最大的調 制方式組合作為MIM0系統的調製方案，由於本實施例的等效信噪比是由最小歐 氏距離決定的，可以適用於非線性的ML接收機，並且準確地得出ML接收機的 SNR,故而本實施例中選擇出的調製方案是較為適合ML接收機的，能夠滿足信 道質量的要求。
並且由於本實施例中在選擇調製方式時，是對每種調製方式組合都進行了 容量的計算，不會出現現有技術中忽略當前調製方式對SNR的影響來選擇將要 使用的調製方式的情況，使得調製方式的選擇更加準確。
實施例5:
本實施例提供一種MIMO系統的調製編碼方式選擇方法，本實施例的應用場 景是採用單碼字編碼的MIMO系統，當釆用單碼字編碼時，由於只存在一個編碼
19器，因此調製編碼方式的選擇可以通過最小的比特信噪比來決定，即該MIM0系 統通過MIM0系統的比特信噪比來衡量其性能，如圖10所示，該方法包4舌如下 步驟
1001、 在實際的MIM0系統中，該MIM0系統的比特信噪比可以轉化為等效 信噪比與調製比特數的乘積，故而該方法需獲取每種調製方式組合中各層對應 的調製比特數。
1002、 本實施例需要計算MIMO系統需要滿足的等效信噪比，對於ML接收機 來說，第A層誤比特率為
其中艦W力表示發射信號矢量？和—的第*層調製符號間不同的調製比特 數，^為第^層調製方式所含的調製比特數。
對於特定的調製方式組合而言，"^"'，"和^是確定的值，在發射信號功 率和噪聲功率不變的情況下，第*層的誤比特率主要由第*層元素不同的發射信
號間的最小歐氏距離決定，即由-^-中的分母項中的- y )決定。
如果|//( -^)|2越小，即歐氏距離越小，其相應的誤比特率就越高，故而本 實施例中可以通過最小的歐氏距離計算等效信噪比，所以本步驟需要按照如下 公式計算每種調製方式組合中各層對應的最小歐氏距離
t/f, = min //y-他
其中"h， …A，…， f為發射信號向量，^為第k層的發射符號，
^[v，v，…，v，…，vf為接收機實際判決向量。
1003 、取最小歐式距離與噪聲功率之比得到第k層的等效信噪比formula see original document page 21
1004、 分別將每種調製方式組合中各層對應的調製比特數和等效信噪比相 乘，公式如下
M, SAW,，其中Mj為各層對應的調製比特數，5W及,為各層對應的等效信噪比。
1005、 在上述每種調製方式組合的相乘結果中選取一個的最小值作為MIM0 系統最小比特信噪比，所述MIM0系統最小比特信噪比就是本實施例中調製編碼 方式組合的性能參數。
1006、 一般來說，MIM0系統最小比特信噪比越大表示該MIMO系統的性能越 優，所以，選取所述MIM0系統最小比特信噪比最大的調製方式組合作為MIMO 系統的調製方式組合。
從上述步驟1004至步驟1006可知，本實施例選出傳送一個編碼後的比特 信噪比最大的調製方式組合，即滿足如下公式
(M!，M2,…,Mjv卜argmax {min(Af ,A/2&VW2，.. Ww)}
A^,iW2,...,A/,v
其中，M,為各層對應的調製比特數，SAW,.為各層對應的比特級等效信噪比。
對於單碼字MIMO系統而言，在確定了調製方式組合後，還需要根據選擇的 調製方式組合和信道矩陣確定能達到的等效MIMO容量及其對應的SNR,並根據 該SNR確定該調製方式組合對應的編碼速率和編碼方式，這樣就確定了一個完 整的調製編碼方式。
對應於上述調製編碼方式選擇方法，本實施例還提供一種MIMO系統的調製 編碼方式選擇裝置，如圖11所示，該裝置包括獲取單元lll、計算單元112、 處理單元113和選擇單元114。
獲取單元111用於獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數，即不
21同調製編碼方式調製出的符號中包含的調製比特數；計算單元112用於計算每 種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調製方式組合 中各層接收信號間的最小歐氏距離和噪聲功率決定。
所述計算單元112具體實現時包括第一計算模塊1121和第二計算模塊 1122。第一計算模塊1121用於計算每種調製方式組合中各層對應的最小歐氏距
量，^為第k層的發射符號，s'KV，V，…，V，…， 'l為接收;^實際判決向量；第二計 算模塊1122用於將所述最小歐氏距離除以噪聲功率後得出等效信噪比。
處理單元113用於根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組 合的性能參數，本實施例中的性能參數為MIM0系統比特信噪比，在具體實施時， 所述處理單元113包括乘法模塊1131和選取模塊1132。所述乘法模塊1131 用於分別將每種調製方式組合中各層對應的調製比特數和等效信噪比相乘，然 後通過選取模塊1132選擇取每種調製方式組合中相乘結果的最小值作為MIM0 系統比特信噪比。所述選擇單元114選取所述MIM0系統比特信噪比最大的調製 方式組合作為MIM0系統的調製方式組合。
由於本實施例中在選擇調製方式時，是對每種調製方式組合都進行了比特 信噪比的計算，不會出現現有技術中忽略當前調製方式對SNR的影響來選擇將 要使用的調製方式的情況，使得調製方式的選擇更加合理。
對於單碼字MIMO系統而言，在確定了調製方式組合後，還需要根據選擇的 調製方式組合和信道矩陣確定能達到的等效MIMO容量及其對應的SNR,並根據 該SNR確定該調製方式組合對應的編碼速率和編碼方式，這樣就確定了一個完 整的調製編碼方式。
本實施例在計算比特等效信噪比時採用了由最小歐氏距離決定的等效信噪
離，其計算公式為:比，最小歐氏距離能夠較為準確地反映ML等非線性接收機的性能，故而使得本 實施例中選取的調製編碼方式更加準確並適合ML接收機。
由於本實施例在選擇調製方式的時候採用較為準確的方法，這樣可以提高 本實施例中MIM0系統的容量，如圖12所示，在調製比特為3bits的情況下， 其SNR還要比調製比特為2bits的SNR小，所以本實施例中選出的調製方式， 能夠提高MIM0系統的容量。
MIM0系統中可以通過預編碼等方式改善MIMO系統的性能，如降低接收機的 複雜度或提高MIMO系統容量，在上述實施例l、實施例2、實施例3、實施例4 和實施例5中可以進行預編碼，在採用預編碼的情況下，可以將預編碼矩陣和 信道矩陣聯合起來等效為一個新的等效信道矩陣/r，將/T取代實施例1、實施 例2、實施例3、實施例4和實施例5中的信道矩陣i/即可完成相應的信噪比計 算，或者調製編碼方式選擇。
本發明實施例主要用於無線通信系統中，特別適用於採用ML接收機的無線 通4言系統。
通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發 明可藉助軟體加必需的通用硬體的方式來實現，當然也可以通過硬體，但很多 情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或 者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟 件產品存儲在可讀取的存儲介質中，如計算機的軟盤，硬碟或光碟等，包括若 幹指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備 等)執行本發明各個實施例所述的方法。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於 此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍 應所述以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1、一種MIMO系統的等效信噪比計算方法，其特徵在於，包括估計MIMO接收機的信道矩陣；計算各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定。
2、 根據權利要求1所述的MIM0系統的等效信噪比計算方法，其特徵在於， 所述計算各層接收到信號對應的等效信噪比包括根據各層的調製方式和信道矩陣計算各層對應的最小歐氏距離； 將所述最小歐氏距離除以噪聲功率得出各層接收到信號對應的等效信噪比。
3、 根據權利要求1所述的MIM0系統的等效信噪比計算方法，其特徵在於， 進一步包括當採用預編碼時，將所述預編碼矩陣和所述信道矩陣聯合起來作 為等效信道矩陣。
4、 根據權利要求3所述的MIM0系統的等效信噪比計算方法，其特徵在於， 所述計算各層接收到信號對應的等效信噪比具體為根據各層的調製方式和所述等效信道矩陣獲耳又各層對應的最小歐氏距離； 將所述最小歐氏距離除以噪聲功率得出各層接收到信號對應的等效信噪比。
5、 根據權利要求2所述的MIM0系統的等效信噪比計算方法，其特徵在於， 所述最小歐氏距離為接收信號的符號級最小歐式距離，或者所述最小歐氏距離 為接收信號的比特級最小歐式距離。
6、 一種MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在於，包括 獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數；計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調 制方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定；根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參數； 選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合。
7、 根據權利要求6所述的MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在於， 計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比包括計算每種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離； 將所述最小歐氏距離除以噪聲功率之和得出等效信噪比。
8、 根據權利要求6或7所述的MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在 於，所述MIMO系統採用多碼字MIMO系統，所述性能參數為MIMO系統容量參悽t;根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參數包括確定每種調製方式組合中各層等效信噪比對應的編碼速率；將每種調製方式組合中相乘的結果分別相加得到MIMO系統容量參數。
9、 根據權利要求8所述的MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在於， 選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合為選取 所述MIMO系統容量參數值最大的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合。
10、 根據權利要求6或7所述的MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在 於，所述MIMO系統採用單碼字MIMO系統，所述性能參數為MIMO系統為編碼後 的最小比特信噪比，所述等效信噪比為比特級等效信噪比；根據所述調製比特數和比特級等效信噪比確定每種調製方式組合的性能參 數包括分別將每種調製方式組合中各層對應的調製比特數和比特級等效信噪比相乘；取每種調製方式組合中相乘結果的最小值作為MIMO系統最小比特信噪比。
11、 根據權利要求10所述的MIMO系統的調製方式選擇方法，其特徵在於， 選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合為選取 所述MIMO系統最小比特信噪比最大的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式 組合。
12、 一種MIMO系統的等效信噪比計算裝置，其特徵在於，包括 估計單元，用於估計MIMO接收機的信道矩陣；計算單元，用於計算各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由各層接收信 號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率決定。
13、 根據權利要求12所述的MIMO系統的等效信噪比計算裝置，其特徵在於，所述計算單元包括第一計算模塊，用於根據各層調製方式和信道矩陣計算各層對應的最小歐氏距離；第二計算模塊，用於將所述最小歐氏距離除以噪聲功率之和後得出各層號 對應的等效信噪比。
14、 一種MIMO系統的調製方式選擇裝置，其特徵在於，包括 獲取單元，用於獲取每種調製方式組合中各層對應的調製比特數； 計算單元，用於計算每種調製方式組合中各層對應的等效信噪比，該等效信噪比由每種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小歐氏距離與噪聲功率 決定；處理單元，用於根據所述調製比特數和等效信噪比確定每種調製方式組合 的性能參數；選擇單元，用於選取所述性能參數最優的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合。
15、 根據權利要求14所述的MIM0系統的調製方式選擇裝置，其特徵在於， 所述計算單元包括第 一計算模塊，用於計算每種調製方式組合中各層接收信號矢量間的最小 歐氏3巨離；第二計算模塊，用於將所述最小歐氏距離除以噪聲功率後得出等效信噪比。
16、 根據權利要求14或15所述的MIMO系統的調製方式選擇裝置，其特徵 在於，所述性能參數為MIMO系統容量參數；所述處理單元包括預處理模塊，用於根據各層的服務質量要求確定每種調製方式組合中各層 等效信噪比對應的編碼速率；速率相乘；加法模塊，用於將每種調製方式組合中相乘的結果分別相加得到MIMO系統 容量參數。
17、 根據權利要求16所述的MIM0系統的調製方式選擇裝置，其特徵在於， 所述選擇單元選取所述MIMO系統容量參數值最大的調製方式組合作為MIMO系統的調製方式組合。
18、 根據權利要求14或15所述的MIMO系統的調製編碼方式選擇裝置，其 特徵在於，所述性能參數為MIMO系統最小比特信噪比，所述等效信噪比為比特 級等效信噪比；所述處理單元包括級等效信噪比相乘；選取模塊，用於選取每種調製方式組合中相乘結果的最小值作為MIMO系統最小比特信噪比。
19、根據權利要求18所述的MIM0系統的調製方式選擇裝置，其特徵在於，所述選擇單元選取所述MIMO系統最小比特信噪比最大的調製方式組合作為 MIMO系統的調製方式l且合。
全文摘要
本發明公開了一種MIMO系統的等效信噪比計算和調製方式選擇方法及裝置，涉及無線通信領域，解決了現有技術中對於ML接收機計算SNR不準確，並且選擇調製方式不適當的問題。本實施例利用最小歐氏距離和噪聲功率計算等效SNR，能夠較為準確地反映ML接收機的等效SNR，同時在選擇調製方式時，先要計算所有調製方式對應的性能參數，並且該性能參數與上述計算的等效SNR有關，所以，最後選擇的調製方式也較為適合ML接收機。本發明實施例主要用於無線通信系統，特別是用在採用ML接收機的無線通信系統中。
文檔編號H04L1/06GK101662340SQ200810213660
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月25日 優先權日2008年8月25日
發明者斌 李, 毅 羅 申請人:華為技術有限公司