一種大規模mimo系統中4qam調制的新型匹配濾波檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于信號檢測的領域，如無線通信、雷達、有線通信等，特別涉及采用大規 模多輸入多輸出（ΜΙΜΟ :Multiple-Input Multiple-Output)的通信方式，具體為一種大規 模MMO系統中4QAM調制的新型匹配濾波檢測方法。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，通過多天線空間復用技術，系統的傳輸速率可以隨天線數線性增長，天 線數的增加，雖然可以顯著的提高系統速率，但也極大的增加了接收機方法的復雜度。以具 有最優檢測性能的最大似然（ML :Maximum Likelihood)檢測方法為例，其復雜度隨著發射 天線數的增加成指數增長，難以在實際中應用。
[0003] 目前，MHTO檢測方法獲得了廣泛的研究，較為典型的方法包括兩類：一類是線性 檢測方法，主要有匹配濾波（MF:Matched Filter)、迫零（ZF:Zero Forcing)、最小均方誤 差（MMSE :Minimum Mean Square)及其變種方法，另一類是非線性檢測方法，主要有基于排 序的連續干擾抵消（0SIC :0rdered Successive Interference Cancellation)、球形譯碼 (SD :Sphere Decoding)、K-Best方法及其變種方法等。線性方法雖然具有較低的復雜度、 硬件容易實現，但在低信噪比時性能極差；非線性方法相對于線性方法獲得了一定的性能 改善，但復雜度也隨之提高。
[0004] 然而在大規模MMO系統中，MF檢測方法雖然復雜度最低，但性能極差，嚴重限制 了 MF檢測方法的在大規模MMO系統中的實際應用，為此，本發明提供了一種大規模MMO 系統中4QAM調制的新型匹配濾波檢測方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種針對大規模MM)系統中4QAM調制的新型匹配濾波檢 測方法，采用本發明的檢測方法，能夠大幅度改善傳統MF檢測方法的性能，復雜度低易于 實現，且在上行鏈路中能夠獲得近最優性能。
[0006] 本發明的技術方案：一種針對大規模MMO系統中4QAM調制的新型匹配濾波檢測 方法，具體步驟如下：
[0007] 步驟1.初始化：
[0008] i = 1、1彡i彡Nt，i表示第i次迭代，隊為發射天線數；
[0009] Y(1) = Y，Y為接收信號矢量；
[0010] H(1)= H，H為信道矩陣；
[0011] 步驟2.第i次迭代：對接收信號矢量Υ(1)進行匹配濾波檢測，得到檢測符號矢量 文的，即Y的，其中，（·） Η表示共輒轉置運算，檢測符號矢量X⑴中的符號表示為 .i1，j為符號的位置索引；
[0012] 判斷矢量中的符號是否滿足預設門限區?
其 中，T為門限值，識e(·)表示取實部運算，：Im(·)表示取虛部運算，I · I表示絕對值運算；
[0013] 若矢量交中存在符號滿足門限區域S，則計算門限區域S內所有符號的實部與虛部 絕對值之和，選取和值最大的符號進行干擾抵消；否則，計算矢量：t?中所有符號的實部與 虛部絕對值之和，選取和值最大的符號進行干擾抵消；具體步驟為：
[0014]
[0015]
,，h表示實部與虛部絕對值和值最大的符號位置索引，即第i次 迭
[0016] 代檢測的天線位置索引；
[0017]
^ I〈 · >"表示取矩陣的第m行，G (1)表示第i次迭代過程中信道矩陣 H(1)的共輒轉置矩陣；
[0018]
[0019]
Q(·)是星座點反映運算符，即根據最大似然準則硬判決恢復發送信 號；戔作為夂的估計值；
[0020] 執行干擾抵消
，[· ]"表示取矩陣的第η列； L- ' - Λ,··
[0021] 同時，更新信道矩形：
表示刪除矩陣的第η列；
[0022] 步驟3.重復步驟2,迭代至i = Nt，結束迭代輸出檢測符號，解調恢復出原始信息 比特。
[0023] 本發明的有益效果為：本發明提供了一種大規模MMO系統中的新型匹配濾波檢 測方法，該檢測方法通過對符號進行門限篩選，優先對位于門限內的符號進行干擾抵消，能 夠大幅度改善傳統MF檢測方法的性能，復雜度低易于實現，且在上行鏈路中能夠獲得近最 優性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1是MMO系統原理圖。
[0025] 圖2是本發明提出的新型匹配濾波檢測方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地 理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里講被忽略。
[0027] 為更好地對本發明進行說明，先介紹本發明技術方案所用到的系統。
[0028] MM)系統：如圖1，我們考慮一個發射天線數為Nt、接收天線數為隊的大規模MMO 系統模型，一般有隊多N t。在發射端，等概率且統計獨立的二進制比特流串并轉化為隊個 并行的子比特流，再對每個子比特流進行調制（2 m-PSK或2m-QAM調制），調制后的信號同步 傳輸，經過慢衰落的瑞利M頂0信道到達接收端。在接收端，每一根接收天線接收到的信號 均是N t根發射天線信號在時間上和頻帶上的多路信號的疊加，其等效的基帶時域模型可表 示為：
[0029] Y = HX+N
[0030] 其中Yed XeCV1、NeCViXl分別為接收信號矢量、發射信號矢量和噪聲 信號矢量，HeelA為信道矩陣，N服從均值為0,方差為σ 2的復高斯分布。
[0031] 本發明的具體實施方案如圖2所示的流程圖：
[0032] 步驟1 :初始化，i = 1，Υ(1)= Υ，H (1)= Η(其中⑴表示第1次迭代）；
[0033] 步驟2 :對接收信號矢量Υ(1)進行MF檢測XW = Η-，,判斷檢測結果Χ< >中是 否存在符號位于門限區：ti
內，其中i，j分別表示迭代次 數和符號位置索引；
[0034] 若存在，則篩選出位于門限區域內的符號，選取這些符號中實部與虛部絕對值之 和最大的元素&進行判決得到％，執行干擾抵消，即== Yli1 -Η(?1.?Αι，同時更新信道矩 陣，刪掉信道矩陣Η(1)的第k ，即
[0035] 若不存在，則選取文W中所有符號的實部與虛部絕對值之和最大的元素尾(進行判 決得到，執行干擾抵消，SI
同時更新信道矩陣，刪掉信道矩陣H(1)的 第kj!j，即
[0036] 步驟3 :若迭代未完成，則返回步驟2 ;若迭代完成，則輸出檢測符號，解調恢復出 原始信息比特。
【主權項】
1. 一種大規模Mnro系統中4QAM調制的新型匹配濾波檢測方法，具體步驟如下： 步驟1.初始化： i= 1、I<i<Nt，i表示第i次迭代，隊為發射天線數； Y(1)=Y，Y為接收信號矢量； H(1)=H，H為信道矩陣； 步驟2.第i次迭代：對接收信號矢量Y(1)進行匹配濾波檢測，得到檢測符號矢量史'.#/1，:j為符號位置索引；中，T為門限值，階(?)表示取實部運算，表示取虛部運算，卜I表示絕對值運算； 若矢量X中存在符號滿足門限區域S，則計算門限區域S內所有符號的實部與虛部絕 對值之和，選取和值最大的符號進行干擾抵消；否則，計算矢量文111中所有符號的實部與虛 部絕對值之和，選取和值最大的符號進行干擾抵消；具體步驟為：先=argmax ?Ic1表示實部與虛部絕對值和值最大的符號位置索引，即第i次迭代 檢測的天線位置索引；共輒轉置矩陣；步驟3.重復步驟2,迭代至i=Nt，結束迭代輸出檢測符號，解調恢復出原始信息比特。
【專利摘要】本發明屬于信號檢測領域，提供一種大規模MIMO系統中的新型匹配濾波檢測方法，該方法為基于門限區域判決的干擾抵消新型匹配濾波檢測算法。具體方法如下：對經MF檢測得到的每個符號進行門限區域判決，若存在符號位于門限區域S內，則計算這些符號的實部與虛部絕對值之和，選取和值最大的檢測符號優先進行干擾抵消；若沒有符號位于門限區域S內，則計算所有符號的實部與虛部絕對值之和，選取和值最大的檢測符號優先進行干擾抵消，直至迭代完成，檢測出所有符號。本發明提供方法通過對檢測符號進行初步門限篩選，優先考慮位于門限內的符號，選取實部與虛部絕對值之和最大的符號進行干擾抵消，有效提高系統的BER性能，尤其適用于基于4QAM調制的大規模MIMO系統。
【IPC分類】H04L1/06, H04B7/04, H04B7/08
【公開號】CN105049104
【申請號】CN201510359043
【發明人】董方維, 肖麗霞, 肖悅, 李少謙
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日