LTE 上行链路线性均衡算法分析

王连友

（北京锐安科技有限公司，北京,100044）

LTE 上行链路线性均衡算法分析

王连友

（北京锐安科技有限公司，北京,100044）

本文介绍了迫零均衡算法和MMSE均衡算法，并把这两种均衡算法应用于LTE的上行接收机，并用matlab软件进行仿真。根据两种仿真信道的BLER结果进行分析。综合来讲，MMSE均衡算法要好于迫零算法。

LTE；MMSE均衡算法

1 LTE上行接收机模型

LTE上行PUSCH信道接收机结构如图1所示。LTE终端设备发射的PUSCH信道数据是SC-FDMA数据，接收数据首先需要去掉CP(循环前缀,Cyclic Prefix），再经过FFT变换到频域，这时DMRS（解调参考信号，用于信道估计）和数据部分要分开，其中DMRS进行信道估计得到信道的传递函数，并且可以计算出信噪比。和数据经过均衡器初步还原出软比特数据。根据参考文献描述还要经过解调，解扰，解速率匹配，Turbo解码，最终去除CRC才得到最后的终端发送的数据。CRC的最终结果只有0和1，0就是数据译码正确，1就是错误，根据CRC的结果可以判断出有多少数据块正确传输，有多少数据块传输失败，根据这个统计结果判断均衡算法的优劣，这个统计结果就是BLER（The Block Error Rate，块误码率）

图1 .LTE上行PUSCH信道接收机大概结构

2 MMSE均衡算法

其中R为接收到的数据，H为信道估计模块估计出的传递函数，。

图2 . MMSE均衡器结构

3 迫零均衡算法

ZF 就是迫零（Zero Force）算法，迫零均衡算法公式：

其中R为接收到的数据，H为信道估计模块估计出的传递函数，。

图3 . ZF均衡器结构

4 测试的信道模型

测试用的信道模型一是3GPP信道标准中的Extended Vehicular A model(EVA)信道。测试信道模型二是一个自己搭建的4径衰落信道模型，暂且称之为WNF信道。表1是两个信道模型的参数表。

表1 .测试用的信道的参数

5 测试过程及结果

我分别采用这两种测试信道进行迫零和MMSE均衡算法的性能比较，在整个LTE UL接收机系统下仿真，包括物理信道和传输信道，一直到最后还原出CRC添加前的数据。测试参数为：10M带宽，RB数50，调制方式16QAM，FFT size 1024。终端单用户单发射天线发送PUSCH数据，接收机侧双接收天线，形成SIMO模式。接收机的信道估计算法为最小二乘算法。Turbo解码迭代4次。除多径瑞丽衰落信道外还在时域添加高斯白噪声，时域信噪比（SNR）和频域信噪比（）关系：

信噪比（SNR）从0～16dB依次提升，从0dB开始以1dB为间隔采样16个点，输出比特误码率（BER）曲线。红色线是接收机采用MMSE均衡得到的输出误码率曲线，蓝色线是接收机采用迫零均衡得到的输出误码率曲线。

均衡输入有信道估计的传递函数和频域数据部分。MMSE均衡还需要信号噪声功率比。

SNR计算方式：

6 推倒与结论

由测试结果可知信道环境不同，MMSE和迫零均衡性能表现也是不同的，WNF信道由于频谱具有深衰落极点，MMSE均衡算法和迫零均衡算法相比有较强的优势，但在EVA信道环境下，MMSE均衡和迫零均衡相比较而言，基本上没有优势可言。

1.迫零算法，虽然简单但是却完全消除了码间干扰。如图2，假设ZF均衡器是个传递函数为G的小系统，

所以迫零均衡器是完全消除码间干扰的，但是根据上面的公式可以看出，如果H很小，衰落很大，会扩大噪声，因为H越小，噪声的增益越大，这是迫零均衡算法的缺点。但是EVA信道的频域无深衰落，噪声没有被扩大，所以性能和MMSE均衡算法差不多。

2.对于MMSE均衡算法

[1] 王连友，卢志茂，时代.用于LTE接收机的MMSE-FDE均衡算法 [Z].西安: 现代电子技术，2010.

[2] 3GPP TS 36.211.V9.2.0.”Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channels and Modulation” [S].

[3] 3GPP TS 36.212.V8.7.0.”Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Multiplexing and channel coding”[S].

[4] 3GPP TS 36.104.V9.2.0.” Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Base Station (BS) radio transmission and reception”[S].

[5] 王连友，卢志茂. LTE上行链路均衡的研究与实现 [D].哈尔滨:哈尔滨工程大学，2010. 3.

Linear Equalization Algorithm Research In LTE UpLink System

Wang Lianyou
（Beijing Run technology Company Limited,100044,China)

This article introduce Zero Force and MMSE equalizer Algorithm,And use the two equalizers in LTE uplink receiver.I simulated the two equalizer Algorithms in matlab software.According to the BLER analyze the results.Generally speaking,MMSE equalizer is better than Zero Force equalizer.

LTE;MMSE equalization algorithm

图4.WNF信道测试结果