用于LTE接收机的MMSEFDE均衡算法-精选资料

1、用于LTE接收机的MMSE-FD均衡算法MMSE-FDE Equalization Algorithm for LTE ReceiverWANG Lianyoul,2,LU Zhimaol, SHI Dai2(1. College of Information and Communications, HarbinEngineering University, Harbin, 150001, China;2. State Key Laboratory of WirelessCommunications(CATT), Beijing, 100083, China):According to the

2、 characteristics of LTE uplink SIMO receiver, the MMSE-RISIC equalizer is simplified and theMMSE-FDE equalizer is gained. All steps of this equalizer perform in frequency domain, the complexity of algorithm decrease sharply. Through simulation in computer, the result shows that MMSE-FDE equalizer re

3、moves some the inter-symbol-interference(ISI) introduced by the MMSE equalizer in EPA and EVA channel which are the common channels in 3GPPLTE protocol, and the ability of the system is improved obviously.Keywords:LTE system;uplink SIMO;MMSE-FDE equalizer;inter-symbol- interference0引言Long Term Evolu

4、tion(LTE)上行传输方案米用带 CyclicPrefix(CP) 的 Single-Carrier Frequency Division MultipleAccess (SC-FDMA方案1,其最大的优点之一就是可以进行低复杂度的频域均衡。然而，传统的两种线性均衡算法Zero Force(ZF)和Minimum Mean Square Error (MMSE)都有着自身的不足,ZF均衡在频 率选择性信道中，尤其是信道具有频域上的深衰落极点时会放大噪声，使性能严重下降。MMS均衡虽然限制住了噪声的放 大，却也引入了 一部分干扰2。文献3提出的MMSE-ResidualISI CanceHa

5、tion(MMSE-RISIC)均衡器，其思想就是消除MMS均衡的残留码间干扰，在IEEE802. 16的SC-FDE系统中仿真，比较有 效地 消除了 MMS均衡器残留的码间干扰。本文对MMSE-RISIC算法进行简化，形成一种新的均衡器，因其全部处理过程都在频域处 理，故称之为 MMSE-FDE(Frequency Domain Procession)算法。并且在LTE UL SIMO1X2环境下进行了仿真验证，仿真结果证实了MMSE-FD均衡算法在LTE最常见的EPA和EVA信道下性能比MMSE均衡有较明显的提升。1 LTE上行接收机模型整个LTE上行接收机系统框图如图1所示， 接收到的时

6、域信号r去掉CP,经过FFT运算，去掉在频域添加的Guard变为R, DMRS和数 据分开，DMRS进行信道估计和信噪比计算，估计到信道的传递函数和信噪比1/SNR,然后经过均衡器得到频域的软比特数据4 o经IFFT运算还要经过一系列步骤的处理才得到最后的媒体接入 层(MAC)向物理层(PHY)传输的数据。图1 LTE上行基站接收系统框图2. 适合 LTE SC-FDMA SIMO 勺 MMSE-FD 均衡算法3. 1 MMSE-FDE均衡算法结构文献 提出的MMSE-RISIC匀衡方式，在MMS均衡输出并判 决出时 域信号后，经过FFT运算得到频域形式，然后通过反馈函 数B估计出码 间干扰，

7、并转化为时域形式后，在时域进行-操作，以消除码间干扰。这 是一种比较简单的判决反馈均衡器的方法其框图如图2所示。图 2 IEEE802. 16 的 SC-FDE 下的 MMSE-RISIC 框图但是，其实数据信号、传递函数1,2都是频域数据，在信道估计 得较准确的情况下，可以在不进行时域判决的情况下在频域直 接进行 反馈处理，这样可以大大降低算法的复杂度，减少IFFT和FFT运算，更方便于DSP实现。于是得到了 MMSE-FD均衡器的框图如图3所示。图3 MMSE-FD框图4. 2 LTE SIMO 1 X2下MMSE-FD反馈函数B的计算当前标准_11£上行SC-FDMA，SIMO

8、结构，即传输分集。以两天线为例，对于LTE上行SC-FDM/SIMO接收系统下的频域MMSE均衡算法有：=*lRl+*2R212+22+l/SNRMMSE式中:R1是接收机天线1接收到的数据；R2是接收机天线2接收到 的数据;1是由信道估计出发射天线到接收天线 递函数； 一 1/SNRMMS估计出的是信号噪声功率比的倒数。1的信道=*lRl+*2R212+22+l/SNRMMSE= -1/SNRMMSE12+22+1/SNRMMSE+传递函数;2是信道估计出的由发射天线到接收天线2的信道传*lNl+*2N212+22+l/SNRMMSE由此式得出MMS均衡后输出残留的码间干扰部分=-1/SNR

9、MMSE12+22+1/SNRMMSE根据上式，得到MMSE-FD均衡器的反馈函数：B=-l/SNRMMSE12+22+l/SNRMMSE3测试过程及结果4.1 测试信道环境选择 3GPFLTE 标准中最常见的 Extended Pedestrian A (EPA)和Extended Vehicular A (EVA)信道模型作为测试信道，多普勒频移分 别为5 Hz, 30 Hzo所以简称两种信道为EPA-5和EVA-30信道。表1是两种信道的参数表6 o采用这两种测试信道进行MMSE-FD算法和MMS均衡的性能比较。接收机系统如图1所示。10 MHz 带宽下，调制方式 16QAM,FFT s

10、ize 1 024, CP 长 80 或72 (symbol 1 和 symbol 7 的 CP 长 80,其他 symbol CP 长 72 7),有效子载波数为600。信道估计采用性能优良的DFT based算法,Turbo译码迭代2次,单用户单发射天线双接收天线。表1 EPA信道和EVA信道参数表路径EPA-5信道EVA-30信道多径时延/ns归一化功率/dB多径时延/ns归一化功率/dB100. 000. 0230-1. 030-1. 5370-2.0150-1.4490-3. 0310-3.65110-8. 0370-0.66190-17. 2710-9.17410-20.81 090-7. 081 730-12.092 510-16.93.2测试结果误码率曲线EPA-5信道环境下的输出误码率曲线比较如图4所示,EPA-30信道环境下的输出误码率曲线比较如图5所示。图4 EPA-5信道环境下的输出误码率曲线比较图5 EVA-30信道环境下的输出误码率曲线比较4结语由以上的仿真测试结果可知，MMSE-FD均