TWI374621B - Decision-feedback channel estimator for mimo-ofdm system - Google Patents

Description

1374621 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於多輸入多輸出正交分頻多工系統 之決策回饋式通道估測器。 【先前技術】 對於習知多輸入多輸出正交分頻多工系統而言，接收端 欲進行決策回饋式通道估測時，會將其他天線所造成的干 擾估測出來並扣除，參考先前技術文獻[丨]·^]。 在決策回鎮通道估測中，接收訊號Λμ】和Λμ+1】可表示 為： 哗+1]=-//。[灸+1].仰+1]+丑丨 μχμ]+『μ+1】 習知決策回饋式通道估測法如下式表示： (1) (2) 免川=处部+1】， 2 部] :2 邻+1] 也射糾和i]+^Wm部+11 2 *S[^ + l] -2 S' [/：] 其中分mls.〇M為利用改良型最小平方（M〇dified Least Square，MLS)估測器所求得之初始通道，办]與印+1】為利 用初始通道所解調出之訊號，而^為多重路徑數和5/伙為訊 號雜訊比。 參考圖1A及1B，其顯示習知通道估測器之電路示意 圖。習知通道估測器1〇〇包括：一第五乘法器丨丨丨、一第六 125058,doc 21 乘法器m'—第二減法器⑴ _ n 乐—减法器114、一第 二乐法器"5、一第四除法器"6 第七乘法器⑵、-第八乘法器122、一第=:"7、-_ ^ ., 弟五減法器123、 ^減法器124、—第五除法器125、—第⑽法器126 第七減法器U7。因此，利用圖以及⑺之電路可以實 上述式⑴及⑺之計算。然而’ f知通道估測器之電路 過於複雜’降低習知決策回饋式通道估測器之估測效能^ 另外，假設資料完全解調正確的情況下，習知決策回饋 式通道估測器之均方誤差可表為下式（3)

E 4 hnwi: j (3) g„[A：+l]-5[A： + l] + ^1 eH[k]S[k]-W\k + \\ 2·網 ^'[Ar + l] 〜[灸+ 1].·^[灸+ 1] + ^Ί>] 2 姻 2^5*[Λ + 1]

L

N SNR 其中£11[灸]=//1[灸卜或卿(>];£^ + 1] = //|[灸+ 1】_或_[灸+ 1】。藉由上 述之數學分析，可以發現習知方式會受到初始通道估測錯 誤的影響，因而降低決策回饋通道估測的準確度β 因此’有必要提供一種創新且具進步性的用於多輸入多 輸出正交分頻多工系統之決策回饋式通道估測器，以解決 上述問題。 先前技術文獻： [1] S.Bowei ,Z. Wenjun ,and G.Lin, "Iterative joint channel estimation and signal detection in ΜΙΜΟ OFDM systems," 125〇58.doc 1374621 in Proc. Wireless comm. Con/., vol.,Sep. 2005, pp. 23-23.

[2] C.Jiming and L.Shaoqian,"Iterative channel estimation for ΜΙΜΟ OFDM systems," in Proc. Circuit and System Conf., vol.27-30,May 2005, pp. 180-184.

[3] E.Karami and M.Shiva, "A new joint channel estimation and detection algorithm for ΜΙΜΟ channels," in APCC Conf., vol.21-24,Sep. 2003, pp. 283-286. 【發明内容】 本發明提供一種用於多輸入多輸出正交分頻多工系統之 決策回饋式通道估測器，包括：一第一乘法器、一第二乘 法器、一第一減法器、一第一除法器、一第三乘法器、一· 第四乘法器、一第一加法器及一第二除法器。該第一乘法 器用以將一第一接收訊號與一第一初始通道解調訊號之共 軛訊號相乘，以計算得一第一乘法結果。該第二乘法器用 以將一第二接收訊號與一第二初始通道解調訊號相乘，以 計算得一第二乘法結果。該第一減法器用以將該第一乘法 結果減該第二乘法結果，以計算得一第一減法結果。該第 一除法器用以將該第一減法結果除一第一設定值，以計算 得一第一通道估測。該第三乘法器用以將該第一接收訊號 與一第二初始通道解調訊號之共軛訊號相乘，以計算得一 第三乘法結果。該第四乘法器用以將該第二接收訊號與一 第一初始通道解調訊號相乘，以計算得一第四乘法結果。 該第一加法器用以將該第三乘法結果加該第四乘法結果， 以計算得一第一加法結果。該第二除法器用以將該第一加 1250S8.doc 1374621 法結果除該第一設定值，以計算得一第二通道估測。 本發明用於多輪入多輪出正交分頻多工系統之決策回館 式通道估測器。利用空頻區塊碼或空時區塊碼進行決策回 饋通道估測’可降低硬體電路之複雜度，且可改善決策回 饋式通道估測的效能》 【實施方式】 參考圖2，其顯示本發明多輸入多輸出正交分頻多工系 統之示意圖。本發明多輸入多輸出正交分頻多工系統2〇包 括：一調變器21、一空頻區塊碼編碼器22、一第一反快速 傅立葉轉換器及循環字首插入器23、一第二反快速傅立葉 轉換器及循環字首插入器24、一第一發射器25' —第-發 射器26、一接收器31、一快速傅立葉轉換器及循環字首移 除器32、一空頻區塊碼解碼器33、一決策回饋式通道估測 器34及一解调變器35。 在本發明之實施例中係以空頻區塊碼（Space Frequency Block Codes，SFBC)進行通道估測，因此利用空頻區塊碼 編碼器22及空頻區塊碼解碼器33進行編碼及解碼。但本發 明不限於利用空頻區塊碼進行通道估測，亦可利用空時區 塊碼（Space-Time Block Codes, STBC)進行通道估測。 在本發明之實施例中將兩根天線經過的通道分別表示為 通道蝴與刚，並假設蝴=//。㈣與刚$㈣。接收 訊號难]和难+1]可表示為： 125058.doc 1374621 R^k^l] = ~^〇[k^\]Xl[k + \] + H,[k\Xl[k) + W[k + \] 如上所述習知決策回饋通道估測法如下式表示： μ]，瘦】-々_[外办+η, Μ“ι】-Α_μ+ιΜ·㈨ 2 部】 -2·5*μ + ΐ] 〇)

免,卜卜沙M_W姻，*μ+ι]+々_μμ·卜U ' 2-5^ + 1] -2-5* [Λ] * (2) 本發明用於多輸入多輸出正交分頻多工系統之決 、取回饋

式通道估測器之實施例中則利用空頻區塊碼進行通道估 測，如下式表示 (4) (5) [lr]_m^]-R[k+i].s\k+i} ’ |綱|2+|印+1]|2 仰+1]+哗^姻 ’ 丨則2+[Mf

參考圖3A及3B，其顯示本發明用於多輸入多輸出正交 分頻多工系統之決策回饋式通道估測器之電路示意圖。本 發明用於多輸入多輸出正交分頻多工系統之決策回饋式通 道估測器34包括：一第一乘法器41、一第二乘法器42、一 第一減法器43、一第一除法器44、一第三乘法器51、一第 四乘法器52、一第一加法器53及一第二除法器54。 該第一乘法器41用以將一第—接收訊號Λ⑷與一第一初 始通道解調訊號之共軛訊號仝㈨相乘，以計算得一第一乘 法結果Λ[Α：] xS|^]。該第二乘法器42用以將一第二接收訊號 Λ[Α：+1]與一第二初始通道解調訊號^ +丨]相乘，以計算得一 第二乘法結果雕+ 1]χί[* + ι]。該第一減法器43用以將該第 125058.doc •10· 1374621 一乘法結果減該第二乘法結果，以計算得一第—減法結 果。該第一除法器44用以將該第一減法结果除一第一設定 值，以計算得一第一通道估測分。該第一設定值為第 一初始通道解，訊2號大小2之平方加上第二初始通道解調訊 號大小之平方+知+ 1]。故可利用圖3 Α電路實現式（4) 之計算。

該第三乘法器51用以將該第一接收訊號剩與一第二初 始通道解職號之錄訊號&+ _乘，以計算得—第三 乘法結果·Χ^ + 1]。㈣四乘法II 52用以將該第二接: 訊號难+1]與-第-初始通道解調訊號心]相乘，以計算得 =第四乘法結果啦释該第一加法器53用以將該第 ^乘法結果加該第四乘土沾 〆弟四乘法結果，以計算得一第一加法結 果。該第二除法器54用 用以將該第一加法結果除該第一設定 值，以計算得一第- ，Λ 一 道估測仏.1[幻。故可利用圆3Β電路 實現式（5)之計算。

而利用式（4)和式（5)兩式進行的通道 完全解調正確的情況τ ^ 又成貝竹 雉旳滑，兄下’其均方誤差可表為 e| h“代hi:丨=丄·丄 h、N SNR (6) 比較習知式（3)之均方 m __ , 誤差和式（6)之均方誤差，可以明 B 二’員區塊碼進行決策回饋通道估測的 均方誤差值明顯小於— 消除干擾的決策回饋通道=使用干擾消除的方式。習知 碼特性作決策回饋通'首^測之均方誤差比利用空頻區塊 、測多出了通道估測錯誤量，因此 125058.doc -11 · 1374621 會得到較差的效能。 參考圖4，其顯乐習釦系統與未發明系銑之槿擬比較呆 意圖。利用Matlab模擬進行驗證，可以發現在高訊雜比的 條件下，理論值和模擬值的結果相當接近。這是由於理論 值的推導做了當資料解調完全正確的假設。更進一步，可 以發現利用空頻區塊碼進行之決策回饋式通道估測器，其 效能始終比習知直接干擾消除的方式佳。 分析比較習知電路與本發明電路之複雜度，由式（1)和 式（2)及圖1A及1B可知，習知決策回饋通道估測電路需要 四個乘法器，四個除法器，六個加減法器；由式（4)和式 (5)及圖3A及3B可知，本發明利用空頻區塊碼作通道估測 需要四個乘法器，二個除法器，二個加減法器。因此，本 發明利用空頻區塊碼之決策回饋式通道估測器，只需要較 低的複雜度便可達成。 雖然上述實施例係以2x1的空頻區塊碼正交分頻多工系 統（SFBC-OFDM)下進行探討，不過本發明可以拓展到 的空頻區塊碼正交分頻多工系統（SFBC-OFDM)或是空時區 塊碼正交分頻多工系統（STBC-OFDM)中。 惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限 制本發明。因此’習於此技術之人士對上述實施例進行修 改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後 述之申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1 A及1 B係顯示習知通道估測器之電路示意圖； 125058.doc -12- 1374621 圖2係顯示本發明多輸入多輸出正交分頻多工系統之示 意圖： 圖3 A及3B係顯示本發明用於多輸入多輸出正交分頻多 工系統之決策回饋式通道估測器之電路示意圖；及 圖4係顯示習知系統與本發明系統之模擬比較示意圆。 【主要元件符號說明】 20 本發明多輸入多輸出正交分頻多工系統

21 調變器 22 23 24 25 26 31

32 33 34 35 41 42 43 44 51 52 空頻區塊碼編碼器 第一反快速傅立葉轉換器及循環字首插入器 第二反快速傅立葉轉換器及循環字首插入器 第一發射器 第二發射器 接收器 快速傅立葉轉換器及循環字首移除器 空頻區塊碼解碼器 決策回饋式通道估測器 解調變器 第一乘法器 第二乘法器 第一減法器 第一除法器 第三乘法器 第四乘法器 125058.doc •13- i1374621

53 第一加法器 S4 第二除法器 100 習知通道估測器 111 第五乘法器 112 第六乘法器 113 第二減法器 114 第三減法器 115 第三除法器 116 第四除法器 117 第四減法器 121 第七乘法器 122 第八乘法器 123 第五減法器 124 第六減法器 125 第五除法器 126 第六除法器 127 第七減法器 I25058.doc -14-

Claims (1)

1. ~年’如日修正替換頁 ------- 申請專利範圍： 第097103118號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年12月） —種用於多輸入多輸出正交分頻多工系統之決策回饋式 通道估測器，包括： —第一乘法器’用以將一第一接收訊號與一第一初始 通道解調訊號之共軛訊號相乘，以計算得一第一乘法結 果； "'第二乘法器，用以將一第二接收訊號與一第二初始 通道解調訊號相乘’以計算得一第二乘法結果； 一第一減法器，用以將該第一乘法結果減該第二乘法 結果’以計算得一第一減法結果； 一第—除法器，用以將該第一減法結果除一第—設定 值，以計算得-第-通道估測，其中該第一設定值為第 =初始通道解調訊號大小之平方加上第二初始通道解調 訊*號大小之平方； 第二乘法器，用以將該第一接收訊號與一第二初始 通道解調訊號之共軛訊號相乘，以計算得一第三乘法处 果； / ”。 第四乘法器，用以將該第二接收訊號與一第—初始 通道解調訊號相乘，以計算得—第四乘法結果； 第~加法，用以將該第三乘法結果加該第四乘法 結果，以計算得一第一加法結果；及 一第二除法器，用以將該第一加法結果除該第一設定 值’以計算得一第二通道估測。 2.如D奢求項丨之決策回饋式通道估測器，係利用空頻區塊 125058-1001226 1374621 _, /押年μ月乂日修正替換頁 L· 碼進行通道估測。 3.如請求項丨之決策回饋式通道估測器，係利用空時區塊 碼進行通道估測。

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