一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，該方法假設(shè)信道矩陣已知，并對信道矩陣H進(jìn)行基于修正的Gram Schmidt正交化的QR分解檢測，得到Q、R分解矩陣及初次檢測值向量；之后判斷矩陣R是否為理想矩陣，若判斷結(jié)果為否，則從系統(tǒng)中消除部分信號的干擾，對新的系統(tǒng)采用迫零檢測算法，并更新重排已有的檢測結(jié)果。在傳統(tǒng)的SQRD檢測未能得到理想解的情況下，本發(fā)明的檢測方案重建系統(tǒng)后運(yùn)用迫零檢測算法更新已檢測出的數(shù)據(jù)，提升了傳統(tǒng)SQRD檢測算法的性能，改善了射頻測試系統(tǒng)的EVM指標(biāo)。
【專利說明】
一種基于80211 ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及80211ac的射頻測試系統(tǒng)，尤其是一種基于80211ac射頻一致性測試系 統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線局域網(wǎng)技術(shù)近年來得到了飛速的發(fā)展，它利用射頻技術(shù)，實現(xiàn)信息的便利傳 輸。較需要布線的有線網(wǎng)絡(luò)而言，無線局域網(wǎng)技術(shù)具有安裝便捷、易于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整、易 于擴(kuò)展等優(yōu)勢，并能與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)很好的融合，為用戶提供便捷的高速上網(wǎng)服務(wù)。正因如 此，無線局域網(wǎng)技術(shù)經(jīng)歷了 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等幾代發(fā)展?，F(xiàn)在，第五代 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. Ilac提案已被提出。802. Ilac被稱為"甚高吞吐量(Very High Throughput)"，目標(biāo)是帶來吉比特級別的無線局域網(wǎng)傳輸速度。
[0003] IEEE 802. Ilac的核心技術(shù)來自IEEE 802.11η，工作在5GHz的頻段，并且極大地擴(kuò) 大了 Iln的信號帶寬。新的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的理論傳輸速率達(dá)到6Gb/s，滿足了人們對高速 移動通信設(shè)備多媒體通信業(yè)務(wù)的需求。IEEE 802. Ilac在工作頻段與信號帶寬、MCS、空間流 數(shù)等方面都進(jìn)行了改進(jìn)，保持向下兼容性，從而更進(jìn)一步地提升數(shù)據(jù)的傳輸速率。IEEE 802. Ilac最多支持8個空間流數(shù)且支持多用戶系統(tǒng)，在多用戶的傳輸系統(tǒng)中最多支持4個用 戶，每個用戶最多支持4個空間流數(shù)，且總的空間流數(shù)不能超過8個。
[0004] 802. Ilac協(xié)議的提出也給測試設(shè)備帶來了全新的挑戰(zhàn)，基于射頻一致性的Wlan綜 測儀將面臨信道帶寬增加、非連續(xù)信道測試、測試更多頻帶、測試256QAM調(diào)制方案、更高帶 寬的頻譜模板測試等一系列的技術(shù)難點。檢測模塊在射頻測試系統(tǒng)接收機(jī)中具有重要的作 用，射頻測試系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一為誤差矢量幅度，檢測算法會對星座圖做出改善并直接 影響到誤差矢量幅度的測試結(jié)果。
[0005] 現(xiàn)有的檢測算法主要可以分為最優(yōu)檢測算法、次優(yōu)檢測算法、線性檢測算法、干擾 消除算法等。最優(yōu)檢測算法的性能最佳，但是算法復(fù)雜度過高，并不適用于實際的通信系 統(tǒng)。次優(yōu)檢測算法降低了最優(yōu)檢測算法的復(fù)雜度，但性能也低于最優(yōu)檢測算法，仍不適用于 對系統(tǒng)速度要求較高的場景。線性檢測算法復(fù)雜度較低，但性能最差。干擾消除算法的性能 和復(fù)雜度適中，如何進(jìn)一步地降低干擾消除算法的復(fù)雜度或者提升算法的性能通常是研究 的方向。本發(fā)明在已有的SQRD檢測算法的基礎(chǔ)上引入了判決機(jī)制，從而在犧牲部分復(fù)雜度 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地提高了算法的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于80211ac射頻一致性測試系 統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法。該方法能夠為射頻測試系統(tǒng)提供一種低復(fù)雜度、性能較優(yōu)的檢測方 案，滿足射頻測試系統(tǒng)實時測試的要求，并進(jìn)一步改善測試指標(biāo)。
[0007] 技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種基于8021 Iac射 頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，該方法包括步驟：
[0008] (1)定義接收端的接收信號向量戈
發(fā)送端的發(fā)送符號向量為
其中nR、nT分別為所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)中接收天線和發(fā) 射天線的個數(shù);對所述8021 Iac射頻一致性測試系統(tǒng)進(jìn)行信道估計，得到信道矩陣H;
[0009] (2)對信道矩陣H進(jìn)行基于修正的Gram Schmidt正交化的QR分解，得到信道矩陣H 的Q、R分解矩陣及估計信號向量A，并用矩陣S表示QR分解過程中發(fā)送符號向量調(diào)整的順 序:：
[0010]
[0011 ]其中，Qh為Q的共輒轉(zhuǎn)置矩陣；
[0012] ⑶根據(jù)估計信號向量A進(jìn)行初次檢測，得到檢測值向量為：
[0013]
[0014] 其中，表示第k個發(fā)送符號的檢測值，
[0015]
[0016]式中，ητ為所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)中發(fā)射天線個數(shù)，ak為估計信號向量A 中的第k個估計值，rkuSR矩陣的第k行的第i個元素，rk,k為矩陣R的第k個對角線元素， Quant為量化判決算子；
[0017] (4)判斷步驟(2)中得到的矩陣R的對角線元素是否按照數(shù)值從小到大的順序排 列，若判斷結(jié)果為是，則判定矩陣R為理想解，并輸出檢測值向量;若判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入 步驟(5);
[0018] (5)將步驟(3)得到的檢測值向量的前η個值作為已知值，η <ητ，并從接收信號向 量中消除已知值的干擾，得到新的接收信號向量；同時，刪除信道矩陣H中與已知值對應(yīng)的 列向量，得到消除干擾后的信道矩陣；
[0019] (6)根據(jù)消除干擾后的信道矩陣和新的接收信號向量，采用迫零檢測算法得到迫 零檢測值向I
[0020] (7)將步驟(6)得到的迫零檢測值向j
與步驟(3)得到的前η個 檢測值合并;并將合并后的所有檢測值按照矩陣S中記錄的順序進(jìn)行重排，得到最終的檢測 值向量。
[0021 ]進(jìn)一步的，所述步驟(1)中信道估計的方法為：
[0022]根據(jù)所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)端的接收數(shù)據(jù)，利用80211ac協(xié)議中 規(guī)定的VHT-LTF字段進(jìn)行最小二乘法計算得到信道矩陣H。
[0023]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中判定矩陣R是否為理想解的方法為：
[0024] 將矩陣R的前ητ-2個對隹錢i麥4?
?行比對，若前ητ_2個對角 線元素中存在任何一個元素大_ 則判斷矩陣R不是理想解；否則，判定矩 陣R為理想解。
[0025] 進(jìn)一步的，所述步驟(5)中得到的新的接收信號向量為：
[0026]
[0027] 其中，Hk為信道矩陣H的第k列向量。
[0028] 進(jìn)一步的，所述步驟（6 )中采用迫零檢測算法得到新的檢測值向量
的方法為：
[0029] (6-1)定義消除干擾后的信道矩陣：
對應(yīng)的迫零加權(quán)矩陣為：
[0030]
[0031] (6-2)用迫零加權(quán)矩陣Gzf左乘干擾消除后的接收信號向量，并對其結(jié)果進(jìn)行量化 得到迫零檢測值向量
[0032] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0033]在傳統(tǒng)的SQRD檢測法未能得到理想解的情況下，本發(fā)明的檢測方案重建系統(tǒng)后運(yùn) 用迫零檢測算法更新已檢測出的數(shù)據(jù)，提升了傳統(tǒng)SQRD檢測算法的性能，改善了射頻測試 系統(tǒng)的EVM指標(biāo)。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明實施例中的接收機(jī)系統(tǒng)框圖；
[0035] 圖2為IEEE 80211ac協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明實施例的算法流程圖；
[0037]圖4為實施例與ZF OSIC檢測法、QR檢測法和SQRD檢測法的BER曲線對比圖；
[0038] 圖5為實施例中迫零檢測算法得到的星座圖；
[0039] 圖6為實施例中SQRD檢測算法得到的星座圖；
[0040] 圖7為本發(fā)明實施例提供的檢測算法得到的星座圖。
【具體實施方式】
[0041 ]本發(fā)明所提供的一種基于IEEE 80211ac射頻測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法包含以 下的步驟：
[0042] 1)對于接收機(jī)端的接收信號，經(jīng)過同步、頻偏估計與補(bǔ)償、SIG字段解析等步驟后， 利用VHT LTF字段進(jìn)行最小二乘信道估計，得到信道矩陣；
[0043] 2)對步驟1)中得到的信道矩陣進(jìn)行修正的Gram Schmidt正交化過程，得到QR分解 的結(jié)果，并利用傳統(tǒng)的逐層干擾消除算法完成檢測，得到初次的檢測結(jié)果，其具體步驟為： [0044] 2.1)對信道矩陣進(jìn)行修正的Gram Schmidt正交化，與傳統(tǒng)的QR分解過程不同的 是，在正交化的過程中，應(yīng)設(shè)法令R矩陣的對角線元素從上到下按從小到大的順序排列；
[0045] 2.2)用Q的共輒轉(zhuǎn)置矩陣左乘接收信號，并記為A，用rk,k表示R矩陣第k層對角線元 素，用％表示第k個發(fā)送符號的檢測值，則初始的檢測結(jié)果可通過下式確定：
[0046]
[0047]式中，ητ為所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)中發(fā)射天線個數(shù)，ak為估計信號向量A 中的第k個估計值，rkuSR矩陣的第k行的第i個元素，rk,k為矩陣R的第k個對角線元素， Quant為量化判決算子；
[0048] 3)對步驟2)中得到的R矩陣的對角元素進(jìn)行是否是理想解的判斷，具體步驟為:判 斷步驟2)中得到的矩陣R的對角線元素是否按照數(shù)值從小到大的順序排列，若判斷結(jié)果為 是，則判定矩陣R為理想解，并輸出檢測值向量;若判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟4):
[0049] 4)消除系統(tǒng)中已檢測出的η層信號的干擾，η<ητ，得到一個等效的新系統(tǒng)，運(yùn)用迫 零檢測算法得到新的檢測值，并更新初始檢測結(jié)果，對檢測結(jié)果按發(fā)送信號順序進(jìn)行重排， 具體步驟為：
[0050] 4.1)用Y表示實際的接收信號，對k從1到η，將η個檢測結(jié)果當(dāng)作已知值，并從系統(tǒng) 中消除Ρ,知倌的干桄，得剞新的等效系統(tǒng)，通過下式完成這一步：
[0051]
[0052]且每一次需要將信道矩陣對應(yīng)的列向量刪除；
[0053] 4.2)消除干擾后的信道矩陣應(yīng)該只有m-η列向量，其對應(yīng)的迫零加權(quán)矩陣為：
[0054]
[0055] 4.3)用迫零加權(quán)矩陣左乘干擾消除后的接收信號，并對結(jié)果進(jìn)行量化得到迫零檢 測的檢測值，更新初始檢測結(jié)果；
[0056] 4.4)根據(jù)修正Gram Schmidt正交化過程中對信道矩陣調(diào)整的順序重排檢測結(jié)果， 以和發(fā)送信號順序?qū)?yīng)。
[0057]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0058]圖1是射頻測試系統(tǒng)接收機(jī)的模塊框圖，由MIMO接收機(jī)框圖可以看到，接收機(jī)將首 先對傳統(tǒng)的前導(dǎo)字段進(jìn)行處理，獲取L-SIG和VHT-SIG-A字段的信息，再對之后的VHT字段進(jìn) 行處理，以得到解碼后的Data字段。
[0059]圖2為協(xié)議中規(guī)定的IEEE 802. Ilac信號的幀格式，802. Ilac只有一種幀格式，保 持向下兼容，包含前導(dǎo)碼及數(shù)據(jù)字段，L-LTF字段信道估計的結(jié)果將用于對L-SIG和VHT-SIG-A字段的均衡，VHT-LTF字段信道估計的結(jié)果則用于Data字段的檢測。
[0060]圖3為本實施例的詳細(xì)算法流程圖。流程圖可分為兩個部分，第一部分是基于修正 的Gram Schmidt正交化過程的QR分解及初次檢測，第二部分為二次檢測。此處假定信道矩 陣已估計得到，則圖3所示算法包含以下步驟：
[0061 ] Stepl:進(jìn)行基于修正Gram Schmidt正交化的QR分解及檢測。在得到信道矩陣H的 QR分解時，與Gram Schmidt正交化方法不同的是對矩陣Q的列進(jìn)行了置換。在對H進(jìn)行 Schmidt正交化過程中，首先令Q矩陣等于H矩陣，ria應(yīng)該是qi的范數(shù)值，qi表示H的第i個列 向量。而修正的Schmidt正交化方法則是對Q的列進(jìn)行重排，使得范數(shù)值最小的列矢量位于 第一列。在第i次正交化過程中，qi，q2，. . .，qi-i已經(jīng)被確定，在剩下的…，中選擇 范數(shù)最小的一列
。重復(fù)以上過程，最終得到的R矩陣主對角線元素將會 是從小到大的順序。
[0062] Step2:利用修正Gram Schmidt正交化的結(jié)果進(jìn)行初次檢測。用Q的共輒轉(zhuǎn)置矩陣 左乘接收信號，并記為A，用rk,k表示R矩陣第k層對角線元素，用毛表示第k個發(fā)送符號的檢 測值，則初始的檢測結(jié)果可通過下式確定：
[0063]
[0064] Quant表示對[]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化。
[0065] Step3:判斷此次QR分解的過程是否是理想的。對于R矩陣的對角線元素，從Γι, i開 始，判斷na的大小是否超過了 和rn,n。若超過了則表明并不是理想解，停止判斷，并 進(jìn)入到Step4。否則接著對Γ2,2元素進(jìn)行同樣的判斷，直到rn-2,n-2判斷結(jié)束，結(jié)束檢測。
[0066] Step4:對初始檢測結(jié)果進(jìn)行最后兩層信號的重新檢測，并更新檢測結(jié)果。具體可 分為以下步驟：
[0067] S4.1用Y表示實際的接收信號，設(shè)n = 2，k取值從1到ητ-2，將ητ-2個檢測結(jié)果當(dāng)作已 知值，并從系統(tǒng)中逐個消除已知值的干擾，得到新的等效系統(tǒng)，通過下式完成這一步：
[0068]
[0069] 且每一次需要將信道矩陣對應(yīng)的列向量刪除；
[0070] S4.2消除干擾后的信道矩陣應(yīng)該只有兩個列向量，其對應(yīng)的迫零加權(quán)矩陣為：
[0071]
[0072] S4.3用迫零加權(quán)矩陣左乘干擾消除后的接收信號，并對結(jié)果進(jìn)行量化得到迫零檢 測的檢測值，更新初始檢測結(jié)果；
[0073] S4.4根據(jù)修正Gram Schmidt正交化過程中對信道矩陣調(diào)整的順序重排檢測結(jié)果， 以和發(fā)送信號順序?qū)?yīng)。
[0074]圖4表示的不同檢測算法之間的性能對比，包括ZF OSIC、QRD、SQRD以及本發(fā)明的 算法。從仿真結(jié)果可以看到，本發(fā)明算法的性能要優(yōu)于SQRD檢測，且與ZF OSIC檢測性能相 近。
[0075] 圖5到圖7給出了不同檢測算法的星座圖，星座圖可以直觀地反映出EVM指標(biāo)。星座 圖的點越密集，越靠近標(biāo)準(zhǔn)星座點，計算出來的EVM值越低。圖5所示的ZF檢測算法星座圖的 點最為雜亂，圖7所示本發(fā)明所提算法的星座圖的點最為密集，性能最佳。
[0076] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于8021 lac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，其特征在于，該方法包括 步驟：(1) 定義接收端的接收信號向量戈 吏送端的發(fā)送符號向量為其中nR、riT分別為所述8021 Iac射頻一致性測試系統(tǒng)中接收天線和發(fā) 射天線的個數(shù);對所述8021 Iac射頻一致性測試系統(tǒng)進(jìn)行信道估計，得到信道矩陣H; (2) 對信道矩陣H進(jìn)行基于修正的Gram Schmidt正交化的QR分解，得到信道矩陣H的Q、R 分解矩陣及估計信號向量A，并用矩陣S記錄QR分解過程中發(fā)送符號向量調(diào)整的順序： A=QHy 其中，QH為Q的共輛轉(zhuǎn)置矩陣； (3) 根據(jù)估計信號向量A進(jìn)行初次檢測，得到檢測估向量為：其中，:?表示第k個發(fā)送符號的檢測值，式中，M為所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)中發(fā)射天線個數(shù)，祉為估計信號向量A中的 第k個估計值，rk,i為R矩陣的第k行的第i個元素，rk,k為矩陣R的第k個對角線元素，Quant為 量化判決算子； (4) 判斷步驟(2)中得到的矩陣R的對角線元素是否按照數(shù)值從小到大的順序排列，若 判斷結(jié)果為是，則判定矩陣R為理想解，并輸出檢測值向量;若判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟 (5); (5) 將步驟(3)得到的檢測值向量的前n個值作為已知值，n<nT，并從接收信號向量中消 除已知值的干擾，得到新的接收信號向量;同時，刪除信道矩陣H中與已知值對應(yīng)的列向量， 得到消除干擾后的信道矩陣； (6) 根據(jù)消除干擾后的信道矩陣和新的接收信號向量，采用迫零檢測算法得到迫零檢 測值向量巧1+1 乂+2，…，片,]; (7) 將步驟(6)得到的迫零檢測值向量戰(zhàn)+1為+2 :"*,?]與步驟(3)得到的前n個檢測 值合并;并將合并后的所有檢測值按照矩陣S中記錄的順序進(jìn)行重排，得到最終的檢測值向 量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，其 特征在于，所述步驟(1)中信道估計的方法為： 根據(jù)所述80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)端的接收數(shù)據(jù)，利用80211ac協(xié)議中規(guī)定 的VHT-LTF字段進(jìn)行最小二乘法計算得到信道矩陣H。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，其 特征在于，所述步驟(4)中判定矩陣R是否為理想解的方法為： 將矩陣R的前m-2個對角線元素分別與早廣1，町-巧陽r而進(jìn)行比對，若前n廣2個對角線元 素中存在任何一個元素大于每,-1:&-1或，則判斷矩陣R不是理想解;否則，判定矩陣R為 理想解。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，其 特征在于，所述步驟（5)中得到護(hù)心^- 其中，化為信道矩陣H的第k列向量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于80211ac射頻一致性測試系統(tǒng)接收機(jī)的檢測方法，其 特征在于，所述步驟(6)中采用迫零檢測算法得到新的檢測值向量?，支Iy]的方 法為： (6-1)定義消除干擾后的信道矩陣為％。-?，計算巧*。_"對應(yīng)的迫零加權(quán)矩陣為：(6-2)用迫零加權(quán)矩陣Gzf左乘干擾消除后的接收信號向量，并對其結(jié)果進(jìn)行量化得到 迫零檢測值向量巧；H.1，每+2，???，又。,]。
【文檔編號】H04L1/24GK105915320SQ201610225065
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】裴文江, 許月, 王開, 夏亦犁
【申請人】東南大學(xué)