專利名稱：Mimo系統(tǒng)中寬度優(yōu)先球形譯碼檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中的多輸入多輸出檢測(cè)方法，特別涉及一種MIMO系統(tǒng) 中低復(fù)雜度的寬度優(yōu)先球形譯碼檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)是無(wú)線移動(dòng)通信 領(lǐng)域技術(shù)的重大突破。隨著多天線技術(shù)研究的深入，MIMO系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，它可 以對(duì)信道容量、鏈路可靠性和覆蓋范圍等帶來(lái)諸多好處，而接收端的檢測(cè)方法對(duì)于這種優(yōu) 勢(shì)的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。 目前接收端常用的檢測(cè)方法包括迫零(Zero-Forcing， ZF)算法，最小均方誤差(Minimum Mean Square Error, MMSE)算法和最大似然(Maximum Likelihood, ML)算法。其中，ZF算法和MMSE算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但誤碼率性能較差。而ML算 法作為最佳檢測(cè)是MIMO系統(tǒng)檢測(cè)的首選，但其需要遍歷搜索的星座圖點(diǎn)數(shù)隨著發(fā)射天線、 調(diào)制階數(shù)的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。在發(fā)射天線數(shù)較多和高階調(diào)制的情況下，其運(yùn)算復(fù)雜度在實(shí) 際系統(tǒng)中難以承受。因此，尋找性能接近ML檢測(cè)，而復(fù)雜度大大降低的接收方法，是MIMO 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵。減小ML算法的譯碼復(fù)雜度的出發(fā)點(diǎn)就是盡量減少要搜索的點(diǎn)，球形譯碼就是一 種用較少的計(jì)算量來(lái)逼近ML譯碼性能的方法。球形譯碼的基本思想為僅僅搜索位于一個(gè) 半徑為r的超球內(nèi)的樣本點(diǎn)，這樣就減少了搜索的計(jì)算量，因?yàn)樵诔蚶锩婢嚯x接收信號(hào) 最近的點(diǎn)也就是全局距離最近的點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)該思想，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題有兩個(gè)1.如 何確定超球的半徑。2.在半徑確定以后，如何判斷哪些點(diǎn)是在球里面。而球形譯碼算法主 要解決第2個(gè)問(wèn)題。根據(jù)搜索方法不同，球形譯碼算法可以采取深度優(yōu)先策略和寬度優(yōu)先 策略進(jìn)行樹(shù)搜索。深度優(yōu)先策略的球譯碼性能與最大似然算法的性能一致，但不可預(yù)測(cè)的 可變復(fù)雜度使其應(yīng)用困難。因此出現(xiàn)了利用寬度優(yōu)先策略代替深度優(yōu)先策略的K-Best算 法，其核心思想是在每層搜索最優(yōu)路徑時(shí)，只保留權(quán)值最小的K個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后從保留的K個(gè) 節(jié)點(diǎn)繼續(xù)向下一層搜索，直到完成所有層的檢測(cè)。K-best算法中，對(duì)于在已有的候選節(jié)點(diǎn)中，如何選取K個(gè)最佳節(jié)點(diǎn)，以保證性能與 ML檢測(cè)基本一致的情況下，降低算法復(fù)雜度的問(wèn)題，是將K-best算法在實(shí)際中應(yīng)用的關(guān) 鍵。傳統(tǒng)K-best算法在每一層檢測(cè)都需要對(duì)星座圖上的所有星座點(diǎn)計(jì)算歐氏距離，并對(duì)該 歐氏距離進(jìn)行排序。這樣，在星座點(diǎn)數(shù)目比較多的時(shí)候，傳統(tǒng)K-best算法的計(jì)算復(fù)雜度仍 然較高，大大限制了它在實(shí)際中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種低復(fù)雜度的球形譯碼檢測(cè)方法，以大 大減少球形譯碼過(guò)程中遍歷的星座點(diǎn)數(shù)目，同時(shí)保證球形譯碼的性能優(yōu)勢(shì)。( 二)技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種MIMO系統(tǒng)中寬度優(yōu)先球形譯碼檢測(cè)方 法，包括步驟Si、利用信道估計(jì)得到信道矩陣H e Cn^ ,并對(duì)此信道矩陣進(jìn)行QL分解H = QL, 得到酉矩陣Q e C x 和下三角矩陣L e Cn^ ；. Ne, Nt分別為復(fù)數(shù)矩陣C的行數(shù)和列數(shù)；S2、利用所述酉矩陣Q對(duì)接收信號(hào)r進(jìn)行處理，得到處理后的接收信號(hào)y :y = QHr, Q的上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置；S3、從第一層開(kāi)始，對(duì)處理后的接收信號(hào)y進(jìn)行逐層檢測(cè)，在每一層的檢測(cè)過(guò)程 中，首先利用檢測(cè)到的前面所有層的信號(hào)對(duì)該層信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，再分兩步對(duì)預(yù)處理后的 該層信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；S4、在完成最后一層的檢測(cè)之后，輸出權(quán)值最小的一條路徑作為檢測(cè)結(jié)果。其中，所述QL分解具體為排序的QL分解，排序的操作是指對(duì)QL分解的分解過(guò)程 進(jìn)行調(diào)整，使得到的下三角矩陣L中左上角對(duì)角線元素大于右下角對(duì)角線元素的概率大于 0. 5 ；在步驟S2中所得到的處理后的接收信號(hào)y為
權(quán)利要求
一種MIMO系統(tǒng)中寬度優(yōu)先球形譯碼檢測(cè)方法，其特征在于，包括步驟S1、利用信道估計(jì)得到信道矩陣并對(duì)此信道矩陣進(jìn)行QL分解H＝QL，得到酉矩陣和下三角矩陣NR、NT分別為復(fù)數(shù)矩陣C的行數(shù)和列數(shù)；S2、利用所述酉矩陣Q對(duì)接收信號(hào)r進(jìn)行處理，得到處理后的接收信號(hào)yy＝QHr，Q的上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置；S3、從第一層開(kāi)始，對(duì)處理后的接收信號(hào)y進(jìn)行逐層檢測(cè)，在每一層的檢測(cè)過(guò)程中，首先利用檢測(cè)到的前面所有層的信號(hào)對(duì)該層信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，再分兩步對(duì)預(yù)處理后的該層信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；S4、在完成最后一層的檢測(cè)之后，輸出權(quán)值最小的一條路徑作為檢測(cè)結(jié)果。FSA00000337042800011.tif,FSA00000337042800012.tif,FSA00000337042800013.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述QL分解具體為排序的QL分解，排序 的操作是指對(duì)QL分解的分解過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，使得到的下三角矩陣L中左上角對(duì)角線元素大 于右下角對(duì)角線元素的概率大于0. 5 ；在步驟S2中所得到的處理后的接收信號(hào)y為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3中，在對(duì)第j層信號(hào)檢測(cè)時(shí)，利用 已檢測(cè)到的前面第1，2，. . . j-l層信號(hào)x1,x2, ，xj-1，對(duì)y的第j層信號(hào)yj進(jìn)行預(yù)處理，得到
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，分兩步對(duì)預(yù)處理后的該層信號(hào)進(jìn)行檢測(cè) 的步驟包括第一步將信號(hào)yj部、虛部分別與yj每個(gè)元素比較，得到該層信號(hào)保留的ml個(gè)星座點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，選擇ml個(gè)星座點(diǎn)的方法為通過(guò)比較yj實(shí)部與yj每個(gè)元素的大小，找到y(tǒng)j一個(gè)大于yj的元素yjr)而得到與乃實(shí) 部最近的yj中2個(gè)元素對(duì)應(yīng)的在scale中的值Xallj-real；通過(guò)比較yj的虛部與yj中的每個(gè)元素的大小，找到y(tǒng)j中第一個(gè)大于yj虛部的元素yj(ki),從而得到與yj虛部最近的yj中2個(gè)元素 對(duì)應(yīng)的在scale中的值Xall j-imag，進(jìn)而得到與yj最近的4個(gè)星座點(diǎn)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一步之后，包括第二步考慮前l(fā)，2，...，j 層，計(jì)算歐氏距離
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二步中，在對(duì)第j層的信號(hào)檢測(cè)時(shí)， 若j = 1，那么將所述第一步得到的ml條候選路徑作為所有候選路徑；若j > 1，那么將對(duì) 第j層檢測(cè)時(shí)保留的ml個(gè)星座點(diǎn)和對(duì)第1，2，. . .，j-1層檢測(cè)時(shí)所保留的m2條路徑相結(jié) 合，得到ml*m2條候選路徑，計(jì)算所有候選路徑的歐氏距離，保留最小的m2條路徑，并送入 下一層進(jìn)行檢測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟S4中，完成最后一層檢測(cè)時(shí)，輸出歐 氏距離最小的一條路徑，得到相應(yīng)的多輸入多輸出檢測(cè)結(jié)果巧，。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種MIMO系統(tǒng)中寬度優(yōu)先球形譯碼檢測(cè)方法，該方法中，接收端利用信道估計(jì)得到信道矩陣，并對(duì)其進(jìn)行排序QL分解，得到酉矩陣Q和下三角矩陣L。通過(guò)酉矩陣Q對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，按照1，2，...NT-1，NT的順序，對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行逐層檢測(cè)。在某一層檢測(cè)中，首先利用之前層檢測(cè)到的信號(hào)對(duì)該層接收信號(hào)預(yù)處理，再將選擇保留路徑的過(guò)程分兩步1.根據(jù)該層處理結(jié)果選擇該層保留的m1個(gè)星座點(diǎn)；2.將該層保留的m1個(gè)星座點(diǎn)與之前層檢測(cè)的m2種結(jié)果結(jié)合，得到m1*m2條候選路徑，計(jì)算其歐氏距離，并將歐氏距離最小的m2條路徑送入下一層檢測(cè)。完成最后一層檢測(cè)時(shí)，輸出歐氏距離最小的路徑，得到MIMO檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明在保證MIMO檢測(cè)性能的同時(shí)，大大降低了在接收端球形譯碼方法的操作復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L25/02GK101997657SQ20101053465
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者孫婉璐, 宋磊, 張平, 李立華, 楊桅, 王驥 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)