CN102148779B - 一种信号检测的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号检测的方法，用于简化信号检测的实现过程，降低信号检测的复杂度。所述方法包括：对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值；针对所述两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式；针对所述两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式；根据所述中间信号的信道估计多项式获得该中间信号的信号检测结果。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种信号检测的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及信号检测的方法及装置。
背景技术
随着全球范围内手机用户数的迅猛增长和新型无线多媒体业务的不断涌现，如何在有限的频谱资源上满足人们不断增长的宽带无线多媒体业务需求，成为新一代无线通信***LTE(长期演进)***亟待解决的核心问题。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术能够显著地提高无线通信***的传输速率。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术能够有效地对抗频率选择性衰落，减小信道均衡复杂性。二者相结合的MIMO-OFDM技术充分利用空、时、频资源，能够满足LTE***的需求。
传统的基于分层空时编码的MIMO信号，在各个天线上同步发射和接收。这种同步发射MIMO的接收端需要进行信号检测。检测算法包含以下几类：一是理想的最大似然估计(Maximumlike-lihood，ML)检测算法，二是较为标准的线性检测算法，如迫零(ZF)算法、最小均方误差(MMSE)算法，三是基于干扰消除的检测算法，如串行干扰消除(Successive interference cancellation，SIC)算法。
信号检测过程主要是利用如上检测公式对每个RE(最小资源单位)得到的信道估计信息进行求逆以及乘法运算。显然，对每个RE进行如此复杂的计算，其计算量较大，影响信号检测的效率。
发明内容
本发明实施例提供一种信号检测的方法及装置，用于简化信号检测的实现过程，降低信号检测的复杂度。
一种信号检测的方法，包括以下步骤：
对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值；
针对所述两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式；
针对所述两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式；
根据所述中间信号的信道估计多项式获得该中间信号的信号检测结果。
一种用于信号检测的装置，包括：
信道估计模块，用于对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值；
构造模块，用于针对所述两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式；
插值模块，用于针对所述两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式；
检测模块，用于根据所述中间信号的信道估计多项式获得该中间信号的信号检测结果。
本发明实施例对不连续的多个信号采用现有的信号检测算法进行检测，对该不连续的信号之间的信号，利用插值算法和不连续的信号的检测中间值进行检测，由于插值算法的复杂度远低于信号检测算法，因此简化信号检测的实现过程，降低信号检测的复杂度。
附图说明
图1为本发明实施例中信号检测的主要方法流程图；
图2为本发明实施例中利用线性插值算法和时域上不连续信号的检测中间值进行信号检测的方法流程图；
图3为本发明实施例中利用线性插值算法和频域上不连续信号的检测中间值进行信号检测的方法流程图；
图4为本发明实施例中装置的结构图；
图5为本发明实施例中仿真效果图。
具体实施方式
本发明实施例对不连续的多个信号采用现有的信号检测算法进行检测，对该不连续的信号之间的信号，利用插值算法和不连续的信号的检测中间值进行检测，由于插值算法的复杂度远低于信号检测算法，因此简化信号检测的实现过程，降低信号检测的复杂度。
参见图1，本实施例中信号检测的主要方法流程如下：
步骤101：对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值。
步骤102：针对不连续的两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式。
步骤103：针对不连续的两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据不连续的两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式。本实施例中信道估计多项式为信号检测算法中除接收信号以外的部分。以ZF检测算法为例，对第n个OFDM(正交频分复用)符号(以下简称符号)上第k子载波信号的检测结果其中Hnk为信道估计值，W为信道估计多项式，( )H表示共轭转置，( )-1表示矩阵的逆。
步骤104：根据中间信号的信道估计多项式获得中间信号的检测结果。
本实施例中不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号，或为频域上不连续的两个信号。以及，插值算法包括线性插值算法等。下面通过几个实施例来详细介绍实现过程。
参见图2，本实施例中利用线性插值算法和时域上不连续信号的检测中间值进行信号检测的方法流程如下：
步骤201：利用信号检测算法对第n个符号上1～m+1子载波信号进行信号检测，获得1～m+1子载波信号的信道估计多项式和检测结果。信号检测算法包括迫零(ZF)算法和最小均方误差(MMSE)算法等，任何用于检测信号的算法均适用于本实施例。其中，信道估计多项式可表示为：P(k，n)，k≤m+1，P(k，n)为第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式，m为间隔的子载波数。
步骤202：利用信号检测算法对第n个符号上k+1～k+m子载波信号进行信号检测，获得k+1～k+m子载波信号的信道估计多项式和检测结果。
步骤203：对第n个符号上k(k＞m+1)子载波信号进行信道估计。在步骤201和202信号检测过程中，也需要对1～m+1子载波信号和k+1～k+m子载波信号进行信道估计，因此步骤203中对k信号进行信道估计的过程可以与对1～m+1子载波信号和k+1～k+m子载波信号进行信道估计的过程同步进行，或者按照接收信号的先后顺序进行。
步骤204：利用线性插值算法，根据k-m子载波信号和k+m子载波信号的信道估计多项式获得k子载波信号的信道估计多项式。k信号的信道估计多项式可表示为
Figure BDA0000051298270000041
k＞m+1。
步骤205：利用信号检测算法，根据k子载波信号的信道估计多项式获得k子载波信号的检测结果。检测结果为P(k，n)rnk。
参见图3，本实施例中利用线性插值算法和频域上不连续信号的检测中间值进行信号检测的方法流程如下：
步骤301：利用信号检测算法对p1上第k个子载波信号进行信号检测，获得p1上第k个子载波信号的信道估计多项式和检测结果。信号检测算法包括迫零(ZF)算法和最小均方误差(MMSE)算法等，任何用于检测信号的算法均适用于本实施例。其中，p1上第k个子载波信号的信道估计多项式可表示为：w1(p1，k)。
步骤302：利用信号检测算法对p2上第k个子载波信号进行信号检测，获得p2上第k个子载波信号的信道估计多项式w2(p2，k)和检测结果。
步骤303：对第n个符号上第k个子载波信号进行信道估计。在步骤301和302信号检测过程中，也需要对p1上第k个子载波信号和p2上第k个子载波信号进行信道估计，因此步骤303中对第n个符号上第k个子载波信号进行信道估计的过程可以与对p1和p2上第k个子载波信号进行信道估计的过程同步进行，或者按照符号的先后顺序进行。其中，p1为第n个符号之前的一列导频所在的符号，p2为第n个符号之后的一列导频所在的符号。
步骤304：利用线性插值算法，根据p1和p2上第k个子载波信号的信道估计多项式获得第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式。第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式可表示为 W ( n , k ) = p 2 - n p 2 - p 1 w 1 ( p 1 , k ) + n - p 1 p 2 - p 1 w 2 ( p 2 , k ) .
步骤305：利用信号检测算法，根据k信号的信道估计多项式获得k信号的检测结果。检测结果为W(n，k)rnk。
以上描述了信号检测的实现过程，该过程可由装置实现，下面对该装置的内部结构和功能进行介绍。
参见图4，本实施例中用于信号检测的装置包括：信道估计模块401、构造模块402、插值模块403和检测模块404。
信道估计模块401用于对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值。不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号，或为频域上不连续的两个信号。
构造模块402用于针对不连续的两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式。信号检测算法包括迫零ZF算法和最小均方误差MMSE算法。
插值模块403用于针对不连续的两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据不连续的两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式。插值算法包括线性插值算法等。不连续的两个信号为频域上不连续的两个信号时，插值模块403利用线性插值算法，通过公式
Figure BDA0000051298270000061
获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，P(k，n)为第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式，m为间隔的子载波数。不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号时，插值模块403利用线性插值算法，通过公式
Figure BDA0000051298270000062
获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，w1和w2为不连续的两个信号，p1和p2分别为第一列导频和第二列导频所在的符号。
检测模块404用于根据中间信号的信道估计多项式获得中间信号的检测结果。
本发明实施例对不连续的多个信号采用现有的信号检测算法进行检测，对该不连续的信号之间的信号，利用插值算法和不连续的信号的检测中间值进行检测，由于插值算法的复杂度远低于信号检测算法，因此简化信号检测的实现过程，降低信号检测的复杂度，可以得到近似于现有算法1/6的复杂度。并且，信号检测性能与现有技术接近，参见图5所示，仿真环境为：20M-50PRB-1X8RX-SCME-B-120KM/H-MCS28，意思是在20M带宽下对50个物理资源块进行仿真，采用1根发射天线和8根接收天线，仿真的信道为SCME-B(专用信道移动扩展B类型)信道，传输速率采用120千米每小时，调制编码方式采用MCS28。线501为通过现有技术，对所有信号都采用信号检测算法进行检测的结果，线502为本发明实施例中对部分信号采用插值算法进行检测的结果，显然线501与线502基本重合，说明本发明实施例的信号检测性能与现有技术接近，而复杂度明显降低。不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号，或为频域上不连续的两个信号。本发明实施例针对这两种情况分别提供了详细的实现方式，实现更灵活，应用环境广泛，可应用于多种无线通信***，而不局限于本文所使用的TD-LTE***。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种信号检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值；
针对所述两个信号中每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式；
针对所述两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式；
根据所述中间信号的信道估计多项式获得该中间信号的信号检测结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号，或为频域上不连续的两个信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，插值算法包括线性插值算法。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，不连续的两个信号为频域上不连续的两个信号时，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式的步骤包括：利用线性插值算法，通过公获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，P(k，n)为第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式，m为间隔的子载波数；
不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号时，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式的步骤包括：利用线性插值算法，通过公式
Figure FDA0000051298260000012
获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，w1为不连续的两个信号中一个信号的信道估计多项式，w2为不连续的两个信号中另一个信号的信道估计多项式，p1和p2分别为第一列导频和第二列导频所在的符号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，信号检测算法包括迫零ZF算法和最小均方误差MMSE算法。
6.一种用于信号检测的装置，其特征在于，包括：
信道估计模块，用于对不连续的两个信号分别进行信道估计，获得信道估计值；
构造模块，用于针对所述两个信号中的每个信号，根据信号检测算法用该信号的信道估计值构造该信号的信道估计多项式；
插值模块，用于针对所述两个信号之间的中间信号，利用插值算法，根据所述两个信号的信道估计多项式得到该中间信号的信道估计多项式；
检测模块，用于根据所述中间信号的信道估计多项式获得该中间信号的信号检测结果。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号，或为频域上不连续的两个信号。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，插值算法包括线性插值算法。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，不连续的两个信号为频域上不连续的两个信号时，插值模块利用线性插值算法，通过公式
Figure FDA0000051298260000021
获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，P(k，n)为第n个符号上第k个子载波信号的信道估计多项式，m为间隔的子载波数；
不连续的两个信号为时域上不连续的两个信号时，插值模块利用线性插值算法，通过公式获得中间信号的信道估计多项式，该中间信号为第n个符号上第k个子载波信号，w1为不连续的两个信号中一个信号的信道估计多项式，w2为不连续的两个信号中另一个信号的信道估计多项式，p1和p2分别为第一列导频和第二列导频所在的符号。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，信号检测算法包括迫零ZF算法和最小均方误差MMSE算法。
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