一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法
2023-06-23 00:12:06
專利名稱：一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法
技術領域：
本發明涉及信號檢測技術，特別是指一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法。
背景技術：
根據資訊理論，在通信系統的發射端和接收端同時使用多天線陣列可以極大的提高傳輸比特率。
在發射端和接收端同時使用多天線陣列的具有空-時架構的無線通信系統如圖1所示。該系統工作在瑞利散射環境，信道矩陣的各個元素可以近似看作是統計獨立的。在圖1所示的系統中，一個數據序列分成M個不相關的碼元子序列，每個子序列由M個發射天線的一個發射。M個子序列在經過一個信道矩陣為H的信道的影響後，在接收端由N個接收天線接收。發射信號s1，...，sM分別通過M個不同的天線單元a-1，...，a-M發射，相應的接收信號x1，...，xN分別從N個不同的天線單元b-1，...，b-N接收。該系統中，發射天線單元數M最少是2，而接收天線單元數N最少是M。信道矩陣H是一個N×M的矩陣，矩陣中第i行j列的元素表示第i個接收天線和第j個發射天線通過傳輸信道的耦合。接收信號x1，...，xN在數位訊號處理器中被處理以產生恢復的發射信號 此圖中也顯示了求和成分c-1，c-2，...，c-N，它們代表包含的無法避免的噪聲信號w1，w2，...，wN，這些噪聲信號分別加入到接收天線單元b-1，b-2，...，b-N接收到的信號中。
由發射天線和接收天線之間的信道係數組成的矩陣為信道矩陣，信道係數是利用接收信號進行信道估計得到。在圖1所示系統中的信道矩陣H是一個N×M的矩陣，表示為
信道矩陣H是一個N×M複數矩陣，假定該信道矩陣在K個符號的時期內是常數。向量hn:(n＝1，2，...，N)和h:m(m＝1，2，...，M)的長度分別是M和N。其中，信道矩陣H包含的信道向量h:1至h:M分別表示信道對M個傳輸信號中每個傳輸信號的影響。更明確的，信道向量h:m(m＝1，2，...，M)包括信道矩陣項h1m至hNm，分別表示在接收天線單元b-1至b-N中每個接收天線上，信道對發射信號sm的影響。
在圖1所示的系統中，發射信號的向量與接收信號的向量之間滿足關係式x(k)=m=1Mh:msm(k)+w(k)=Hs(k)+w,]]>其中k表示採樣時刻，k＝1，2，...，K。用向量形式表示上述關係為x=m=1Mh:msm+w=Hs+w,]]>再把該式寫為x=s1h:1+s2h:2+...+smh:m++sMh:M+w]]>的形式，可以清楚的看到各個發射信號對接收信號向量 的影響。
發射信號的最小均方誤差(MMSE)估計為s^=(HHH+IMM)-1HHx,]]>其中，符號-1表示求矩陣的逆矩陣，α為與發射信號的信噪比相關的常數，=w2s2.]]>本發明所述的估計誤差e=s-s^]]>的協方差矩陣為把加性高斯白噪聲的方差歸一化為1的情況下的協方差矩陣，即E{(s-s^)(s-s^)H}=(HHH+IMM)-1,]]>記為Q，並定義R＝(HH·H+αIM×M)，則有Q＝R-1。從而，對發射信號的估計值可以表示為s^=QHHx]]>的形式。
在現有技術中，在以上所述的MIMO系統中實現信號檢測的方法是首先利用信道矩陣H得到所有待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣Q的初始值，然後利用所得到的Q的初始值計算對發射信號的估計值。其中，如何計算Q的初始值將會影響信號檢測的計算量和複雜度。下面介紹現有技術中的具體實現方法。
在現有技術中計算Q的初始值是通過以下所述的遞推方法計算首先設置一個M×M的對角線上元素為(1/α)的對角矩陣，即Q
＝(1/α)·IM×M，其中的Q
作為遞推Q的初始值的第一個遞推變量。
然後，按照Q[l]=Q[l-1]-Q[l-1]hl:hl:HQ[l-1]1+hl:HQ[l-1]hl:,]]>l＝1，...，M的公式遞推得到所有待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣Q的初始值。
利用Q的初始值計算對發射信號的估計值的方法為假設m為檢測信號過程中的迭代變量，則檢測第m個發射信號時的M+1-m個待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣記為QM+1-m。
當m＝1時，即當檢測第一個發射信號時，此時的QM+1-m為Q的初始值，因此直接利用Q的初始值計算得到第一個被檢測發射信號的估計值。然後，利用Q遞推得到剩下的M-1個待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣QM-1。
當m＞1時，此時對應M+1-m個待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣QM+1-m已在上一次檢測發射信號後計算得到，並利用QM+1-m計算得到第m個被檢測發射信號的估計值。然後，利用QM+1-m遞推得到剩下的M-m個待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣QM-m。
綜上所述，在信號檢測時需要的Q的初始值的遞推過程中的矩陣從一開始就是M×M的矩陣，由於矩陣的計算複雜度與矩陣維數直接相關，當發射天線個數M大時，遞推的計算複雜度會變得更高。而且，在信號檢測過程中，每一次都要重新計算當前待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣，這必然導致信號檢測計算複雜度的提高。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法，使得檢測信號的計算複雜度減少。
為了達到上述目的，本發明提供一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法，在多入多出MIMO系統中檢測至少兩個發射信號，所述發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射並經過一個信道到達接收端，該方法包括a.接收端的至少兩個接收天線接收所述發射信號，獲得至少兩個接收信號；b.接收端根據接收信號進行信道估計，得到由發射天線和接收天線之間的信道係數組成的信道矩陣H；c.利用信道矩陣H計算出所有發射信號中的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，然後利用信道矩陣H和計算出的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號的估計誤差協方差矩陣；d.利用步驟c所得到的估計誤差協方差矩陣，檢測步驟c中所述的包括部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號。
步驟c所述遞推求得包括所述部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號的估計誤差協方差矩陣為遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣；步驟d所述檢測包括部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號為檢測所有發射信號。
步驟c所述利用部分發射信號的估計誤差協方差矩陣遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的步驟為以部分發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果作為子矩陣，遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣。
所述步驟b和步驟c之間進一步包括設置檢測至少兩個發射信號的先後順序；所述步驟c包括c11.利用所設置的檢測順序中最後被檢測的第一數目個發射信號對應的信道矩陣，計算所述最後被檢測的第一數目個發射信號的估計誤差的協方差矩陣；設置用於遞推檢測發射信號估計誤差協方差矩陣大於所述第一數目的第二數目；c12.利用所設置的檢測順序中最後被檢測的第二數目個發射信號對應的信道矩陣，並以上一次遞推或步驟c11所得到的最後被檢測的第一數目個發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果作為子矩陣，遞推計算所述最後被檢測的第二數目個發射信號的估計誤差協方差矩陣，如果已得到所有被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，則結束本流程，否則令第一數目的值等於第二數目的值後，第二數目的值加1或大於1的整數值，返回步驟c12。
所述步驟d包括d1.在待檢測發射信號中選擇當前被檢測的一個發射信號，利用步驟c得到的所有發射信號的估計誤差協方差矩陣、信道矩陣H以及接收信號得到對所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；d2.利用步驟d1得到的當前被檢測的一個發射信號的估計值計算對檢測後續待檢測發射信號的幹擾值，消除所述當前被檢測的一個發射信號對檢測後續待檢測發射信號的幹擾；d3.重複步驟d1、d2，直到檢測到所有待檢測發射信號。
所述步驟d1之前進一步包括利用信道矩陣H對接收信號進行預匹配濾波變換；計算信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ，Φ＝HH·H；步驟d1所述得到對當前被檢測的一個發射信號的估計值的步驟包括利用待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣和所述接收信號的預匹配濾波結果得到所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；所述步驟d2包括利用所述當前被檢測的一個發射信號的估計值和信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ計算已檢測的發射信號對檢測後續發射信號的幹擾值，並從所述接收信號的預匹配濾波結果中消除已檢測的發射信號的幹擾，得到修正的接收信號的預匹配濾波結果，作為下一次檢測信號時的接收信號的預匹配濾波結果。
根據本發明提供的檢測信號方法，在計算所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值時，預先設置在接收端檢測發射信號的順序，並按照所述順序依次遞推從少到多的發射信號對應的估計誤差協方差矩陣，最終得到所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值，所述的遞推方法，減少了遞推的計算量，從而能夠減少檢測信號的計算複雜度。在初始值的遞推過程中得到的中間結果還可以在檢測信號過程中利用，如果預先設置的檢測順序與實際檢測順序相近或相同，則在檢測信號過程中減少重新計算待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣的步驟，從而能夠減少檢測信號的計算複雜度。
圖1所示為現有技術中多天線數字無線通信系統框圖；圖2所示為本發明中計算所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值的流程圖；圖3所示為本發明中檢測信號的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面舉具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。
本發明在檢測信號過程中，計算所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值的主要思想為按照從少到多的發射信號的順序，先計算得到較少發射信號的估計誤差協方差矩陣，然後利用所得到的較少發射信號的估計誤差協方差矩陣，遞推計算較多發射信號的估計誤差協方差矩陣。通過以上遞推方法計算估計誤差協方差矩陣的初始值，不僅能夠減少遞推初始值的計算量，而且在檢測信號的步驟中還可以充分利用在計算初始值過程中所得到的中間結果，從而進一步減少檢測信號的計算量。
下面給出具體實現方法。圖2所示為計算所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值的流程圖，包括以下幾個步驟步驟201接收端接收到發射端從M個發射天線分別發射的M個發射信號，獲得N個接收信號，並根據接收信號進行信道估計，得到由發射天線和接收天線之間的信道係數組成的信道矩陣H。
預先設置所有M個發射信號在接收端被檢測的先後順序，用發射信號序號記為tM，tM-1，...，tm，...，t2，t1。相應的，把信道矩陣H按列重新排序，得到按照所述預先設置的檢測發射信號的先後順序排序的信道矩陣H，記為HM(tM)，HM(tM)=h:t1h:t2...h:tM-1h:tM.]]>利用向量f＝[t1，t2，...，tm，...，tM-1，tM]T記錄與信道矩陣HM(tM)對應的發射信號的索引。
步驟202用信道矩陣HM(tM)，先求得HM(tM)的互相關信道矩陣M=(HM(tM))HHM(tM),]]>再由ΦM求得估計誤差的協方差矩陣QM的逆矩陣RM=(HM(tM))HHM(tM)+IMM=M+IMM.]]>其中，RM=(HM(tM))HHM(tM)+IMM]]> 其中，*表示對1個複數取共軛。
步驟203計算最後被檢測的一個發射信號t1對應的估計誤差協方差矩陣，記為Q1(t1)。
對應發射信號t1的信道矩陣為H1(t1)=[h:t1].]]>從步驟202得到的RM中，得到發射信號t1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣為R1(t1)=(h:t1)Hh:t1+=rt1t1,]]>其中，rt1t1就是RM的第1行第1列的元素。
然後利用R1(t1)計算對應最後被檢測的發射信號t1的估計誤差的協方差矩陣Q1(t1)。由Q1(t1)=(R1(t1))-1]]>得到Q1(t1)=1/rt1t1.]]>下面讓遞推Q的初始值的變量m設為2，進入步驟204。在下面的遞推Q的初始值的步驟中，將最後被檢測的m個發射信號tm，...，t2，t1對應的估計誤差協方差矩陣記為Qm(tm)。
步驟204判斷是否已得到所有被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，即判斷m是否大於M，如果是，則說明已得到M個被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，轉到步驟208；否則，遞推m個被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)的值，執行步驟205、206、207。
步驟205最後被檢測的m個發射信號tm，...，t2，t1對應的信道矩陣為Hm(tm)=h:t1h:t2...h:tm,]]>相應的，對應最後被檢測的m個發射信號tm，...，t2，t1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣為Rm(tm)=(Hm(tm))HHm(tm)+I(m)(m).]]>Rm(tm)與Rm-1(tm-1)有如下的遞推關係Rm(tm)=Rm-1(tm-1)vm-1(tm)(vm-1(tm))H1(tm),]]>其中，Rm-1(tm-1)是上一次遞推得到的對應最後被檢測的m-1個發射信號tm-1，...，t2，t1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣或者是對應最後被檢測的1個發射信號t1的估計誤差的協方差矩陣的逆矩陣R1(t1)；1(tm)=h:tmHh:tm+=rtmtm;vm-1(tm)=h:t1Hh:tmh:t1Hh:tm...h:tm-1Hh:tm=rt1tmrt2tm...rtm-1tm.]]>容易看到β1(tm)和vm-1(tm)都可以從步驟202中計算的RM中直接得到，更具體的，是RM的第m行第m列的元素，而vm-1(tm)是由RM的第m列的頭m-1項組成。從而不需要任何計算，就可以直接得到Rm(tm)。
步驟206求最後被檢測的m個發射信號tm，...，t2，t1對應的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)。
利用對應最後被檢測的一個發射信號的估計誤差協方差矩陣Q1(t1)或者上一次遞推得到的對應最後被檢測的m-1個發射信號tm-1，...，t2，t1的估計誤差協方差矩陣Qm-1(tm-1)，遞推得到Qm(tm)，遞推方法如下所述首先計算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison結果，即使用Sherman-Morrison公式得到(Tm-1(tm1))-1，(Tm-1(tm))-1=Qm-1(tm-1)+Qm-1(tm-1)vm-1(tm)(vm-1(tm))HQm-1(tm-1)1(tm)-(vm-1(tm))HQm-1(tm-1)vm-1(tm);]]>然後由(Tm-1(tm)-1、vm-1(tm)，以及β1(tm)得到最後被檢測的m個發射信號tm，...，t2，t1對應的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)為，Qm(tm)=(Tm-1(tm))-1-(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)1(tm)-((Tm-1(tm))-1vm-1(tm)1(tm))H11(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(1(tm))2.]]>步驟207m的值增加1，即m＝m+1，然後返回步驟204。
步驟208得到所有M個發射信號tM，tM-1，...，tm，...，t2，t1對應的估計誤差協方差矩陣QM(tM)的值。QM(tM)就是信號檢測過程中決定一個最優檢測順序，且依照所述最優檢測順序並使用幹擾消除的方法逐次檢測各個發射信號時，所使用的估計誤差協方差矩陣的初始值，所述初始值記為QM，QM=QM(tM).]]>通過以上步驟，得到了所有被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值QM；同時，還得到了檢測部分發射信號的估計誤差協方差矩陣Qm，其中，m＝1，2，...，M-1，Qm對應發射天線tm，...，t2，t1的估計誤差協方差矩陣。
得到所有待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣的初始值後，進入圖3所示的檢測信號的流程中，即轉到圖3的a。
圖3為信號檢測的流程圖，圖3所示的信號檢測從a開始。
步驟301對接收信號進行預匹配濾波變換，得到接收信號的預匹配濾波結果zM=(HM)Hx,]]>其中，(HM)H為匹配濾波器，向量 為表示接收信號x1，...，xN的向量。發射信號的索引仍然是向量f＝[t1，t2，...，tm，...，tM-1，tM]T。
下面將檢測信號過程中的迭代變量m設為1，進入步驟302。在下面的檢測信號的迭代步驟中，在M+1-m個發射信號中檢測某一發射信號時，對應M+1-m個待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣記為QM+1-m。
步驟302判斷是否檢測最後一個發射信號，即判斷m是否等於M，如果是，則執行步驟313；否則執行步驟303。
步驟303在M+1-m個發射信號中確定接收信噪比最好的發射信號，方法是從QM+1-m中查找對角元素最小的行記為第lm行，lm=argminiqM+1-m,ii,]]>其中，qM+1-m，ii是矩陣QM+1-m的第i行第i列的元素即對角線上的元素，i＝1，...，M+1-m。所述的第lm行對應於M+1-m個發射信號中接收信噪比最好的信號，即當前被檢測的發射信號。
步驟304在矩陣QM+1-m中交換第lm行和M+1-m行，交換第lm列和M+1-m列；相應的，在矩陣RM+1-m中交換第lm行和M+1-m行，交換第lm列和M+1-m列；相應的，在矩陣ΦM+1-m中交換第lm行和M+1-m行，交換第lm列和M+1-m列；相應的，在對接收信號的預匹配濾波結果向量zM+1-m中交換第lm項和第M+1-m項。在向量f中交換第lm項和第M+1-m項。
步驟305當前被檢測的發射信號為向量f中第M+1-m項，記為pm，pm＝f(M+1-m)。計算對當前被檢測的發射信號的估計值ypm。發射信號pm的估計值ypm為，ypm=qM+1-mHzM+1-m.]]>其中，qM+1-m表示QM+1-m的第M+1-m列。
步驟306對所得到的發射信號的估計值ypm進行量化，得到對發射信號的檢測結果 步驟307從接收信號的預匹配濾波結果中消除當前檢測到的發射信號的影響，得到尚未被檢測的M-m個發射信號對應的多個接收信號的預匹配濾波結果，即從對接收信號的預匹配濾波結果向量zM+1-m中刪除第M+1-m項得到具有M-m項的(zM+1-m)minus；從(zM+1-m)minus中消除當前被檢測到的發射信號的幹擾，得到對應所有M-m個未被檢測的發射信號的多個接收信號的預匹配濾波結果 其中M-m+1是矩陣ΦM-m+1的第M+1-m列的頭M-m行，M-m+1具有M-m項。
步驟308從矩陣ΦM+1-m中刪除第M+1-m列和第M+1-m行，得到矩陣ΦM-m；從矩陣RM+1-m中提取頭M-m行頭M-m列得到矩陣RM-m，從矩陣RM+1-m中提取第M+1-m列的頭M-m行得到向量vM-m，從矩陣RM+1-m中提取第M+1-m行第M+1-m列的元素得到一項βpm。
步驟309判斷在圖2所示求QM的初始值的過程中，是否已得到對應M-m個發射信號的估計誤差協方差矩陣QM-m，如果是，則執行步驟310；否則，執行步驟311。
步驟310將遞推QM的初始值的過程中得到的QM-m作為下一次迭代所需要的對應M-m個發射信號的估計誤差協方差矩陣QM-m。然後執行步驟312。
步驟311利用矩陣QM+1-m計算下一次迭代所需要的對應M-m個發射信號的估計誤差協方差矩陣QM-m，計算方法是從矩陣QM+1-m中刪除第M+1-m行和第M+1-m列得到矩陣TM-m-1，然後利用TM-m-1、vM-m以及βpm得到QM-m，QM-m=TM-m-1-TM-m-1vM-mvM-mHTM-m-1pm+vM-mHTM-m-1vM-m.]]>然後執行步驟312。
步驟312m的值增加1，即m＝m+1，返回步驟302。
步驟313當前被檢測的發射信號為向量f的最後一項，記為pM。計算最後被檢測的發射信號的估計值ypM。發射信號pM的估計值ypM為，ypM=q1Hz1.]]>其中，q1就是Q1。
步驟314對所得到的發射信號的估計值ypM進行量化，得到對發射信號的檢測結果 通過以上方法，對發射信號的檢測順序為p1，p2，...，pM，對應的，發射信號的檢測結果為 以上所述實施例中可以看到，如果遞推發射信號估計誤差協方差矩陣Q的初始值時所預先設置的檢測發射信號的先後順序與實際檢測發射信號的順序相同，則不用如步驟311所述的方法計算得到下一次迭代所需的估計誤差協方差矩陣，而直接從遞推Q的初始值過程中所得到的中間結果得到下一次迭代所需的估計誤差協方差矩陣，因此，能夠減少很多計算量；或者，如果遞推Q的初始值時所預先設置的檢測發射信號的先後順序與實際檢測發射信號的順序相近，也能夠省略所述步驟311，因此，也能夠減少不少計算量。
從而，在慢衰落信道中，將接收端檢測M個發射天線的先後順序可以設置為最近一次檢測的最優順序，使得在圖3所示的檢測信號過程中，減少所述步驟311帶來的計算量。因為在慢衰落信道中，信道特性變化緩慢，與最近一次的最優檢測順序相比，當前時刻的最優檢測順序變化不大或相同，因此能夠很好的利用遞推Q的初始值過程中所得到的中間結果減少檢測信號的計算量。
在快衰落信道中，也有眾多的現有技術，可以通過信道矩陣H，估計一個檢測順序，使得這個檢測順序接近實際使用的最優檢測順序。
在某些應用中，檢測所有發射信號的順序是預先固定的，依照這個預先固定的檢測順序逐個檢測發射信號，在此過程中不需要去求最優的檢測順序。在這種情況下，將所述步驟201中預先設置的所有M個發射信號在接收端被檢測的先後順序，就是所述的預先固定的檢測順序，這樣，不需要如步驟303所述的確定檢測順序的過程，而是根據所述預先固定的檢測順序確定當前選擇哪一個待檢測信號加以檢測；從而，不需要如步驟304所述的矩陣的行和列的交換；同時，不需要如步驟311所述的計算下一次迭代所需的估計誤差協方差矩陣的過程，直接利用遞推Q過程中所得到的中間結果檢測下一個待檢測發射信號。通過以上方法，能夠減少很多計算量。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法，在多入多出MIMO系統中檢測至少兩個發射信號，所述發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射並經過一個信道到達接收端，其特徵在於，a.接收端的至少兩個接收天線接收所述發射信號，獲得至少兩個接收信號；b.接收端根據接收信號進行信道估計，得到由發射天線和接收天線之間的信道係數組成的信道矩陣H；c.利用信道矩陣H計算出所有發射信號中的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，然後利用信道矩陣H和計算出的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號的估計誤差協方差矩陣；d.利用步驟c所得到的估計誤差協方差矩陣，檢測步驟c中所述的包括部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟c所述遞推求得包括所述部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號的估計誤差協方差矩陣為遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣；步驟d所述檢測包括部分發射信號且個數多於所述部分發射信號個數的發射信號為檢測所有發射信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，步驟c所述利用部分發射信號的估計誤差協方差矩陣遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的步驟為以部分發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果作為子矩陣，遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟b和步驟c之間進一步包括設置檢測至少兩個發射信號的先後順序；所述步驟c包括c11.利用所設置的檢測順序中最後被檢測的第一數目個發射信號對應的信道矩陣，計算所述最後被檢測的第一數目個發射信號的估計誤差的協方差矩陣；設置用於遞推檢測發射信號估計誤差協方差矩陣大於所述第一數目的第二數目；c12.利用所設置的檢測順序中最後被檢測的第二數目個發射信號對應的信道矩陣，並以上一次遞推或步驟c11所得到的最後被檢測的第一數目個發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果作為子矩陣，遞推計算所述最後被檢測的第二數目個發射信號的估計誤差協方差矩陣，如果已得到所有被檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，則結束本流程，否則令第一數目的值等於第二數目的值後，第二數目的值加1或大於1的整數值，返回步驟c12。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟b和步驟c之間進一步包括設置檢測至少兩個發射信號的先後順序；所述步驟c包括c21.利用所設置的檢測順序中最後被檢測的一個發射信號對應的信道矩陣，計算所述最後被檢測的一個發射信號的估計誤差的協方差矩陣；c22.利用與所設置的檢測順序中最後被檢測的m個發射信號對應的信道矩陣，並以上一次遞推或者步驟c21得到的最後被檢測的m-1個發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果作為子矩陣，遞推計算所述最後被檢測的m個發射信號的估計誤差協方差矩陣，如果已得到所有發射信號的估計誤差協方差矩陣，則結束本步驟，否則m的值加1，返回步驟c22；其中，m的初始值設為2。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述發射天線有M個，接收天線有N個，所述M個不同的發射天線分別發射M個發射信號；所述設置檢測至少兩個發射信號的先後順序的步驟包括對發射天線發射的M個發射信號重新排序得到所述先後順序，用發射信號的序列表示為tM，tM-1…，tm，…，t2，t1；所述步驟c21包括利用發射信號t1對應的信道矩陣[h:t1]得到該發射信號的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R1(t1)，並根據發射信號t1的估計誤差協方差矩陣與R1(t1)矩陣滿足的關係得到發射信號t1的估計誤差協方差矩陣；所述步驟c22包括利用m個發射信號t1…tm對應的信道矩陣[h:t1h:t2…h:tm]得到所述m個發射信號的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm(tm)中不包含在Rm-1(tm-1)中的部分項，並根據所述m個發射信號的估計誤差協方差矩陣與Rm(tm)滿足的關係，以及利用所得到的m-1個發射信號t1…tm-1的估計誤差協方差矩陣，遞推m個發射信號的估計誤差協方差矩陣，如果已得到M個被檢測信號的估計誤差協方差矩陣，則結束本步驟；否則m的值加1，返回執行步驟c22；其中，h:ti表示信道矩陣H中與發射信號ti對應的列向量，i＝1…M。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，步驟c21所述的R1(t1)=(h:t1)Hh:t1+,]]>其中α為與發射信號的信噪比相關的常數；步驟c22所述Rm(tm)中不包含在Rm-1(tm-1)中的部分項為一個標量β1(tm)和一個向量vm-1(tm)，其中，1(tm)=h:tmHh:tm+,vm-1(tm)=h:t1Hh:tmh:t1Hh:tmh:tm-1Hhtm;]]>步驟c22所述遞推得到的m個發射信號的估計誤差協方差矩陣為在m-1個發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果基礎上，增加一行和一列得到的矩陣。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，步驟c22所述在m-1個發射信號的估計誤差協方差矩陣的Sherman-Morrison結果基礎上，增加一行和一列得到的矩陣為m-1個發射信號的估計誤差協方差矩陣Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison結果為(Tm-1(tm))-1=Qm-1(tm-1)+Qm-1(tm-1)vm-1(tm)(vm-1(tm))HQm-1(tm-1)1(tm)-(vm-1(tm))HQm-1(tm-1)vm-1(tm),]]>在(Tm-1(tm))-1基礎上，增加由矩陣(Tm-1(tm))-1、向量vm-1(tm)以及標量βm-1(tm)組成的一列和一行，得到m個發射信號的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)，其中，一列和一行相交的項是11(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(1(tm))2,]]>一列的其它項為 一行的其它項為 其中，Qm-1(tm-1)為上一次遞推的結果或步驟c21中得到的Q1(t1)。
9.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟d包括d1.在待檢測發射信號中選擇當前被檢測的一個發射信號，利用步驟c得到的所有發射信號的估計誤差協方差矩陣、信道矩陣H以及接收信號得到對所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；d2.利用步驟d1得到的當前被檢測的一個發射信號的估計值計算對檢測後續待檢測發射信號的幹擾值，消除所述當前被檢測的一個發射信號對檢測後續待檢測發射信號的幹擾；d3.重複步驟d1、d2，直到檢測到所有待檢測發射信號。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟d1之前進一步包括利用信道矩陣H對接收信號進行預匹配濾波變換；計算信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ，Φ＝HH·H；步驟d1所述得到對當前被檢測的一個發射信號的估計值的步驟包括利用待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣和所述接收信號的預匹配濾波結果得到所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；所述步驟d2包括利用所述當前被檢測的一個發射信號的估計值和信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ，計算已檢測的發射信號對檢測後續發射信號的幹擾值，並從所述接收信號的預匹配濾波結果中消除已檢測的發射信號的幹擾，得到修正的接收信號的預匹配濾波結果，作為下一次檢測信號時的接收信號的預匹配濾波結果。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述計算信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ的步驟包括利用信道矩陣H計算發射信號的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R，利用Φ＝HH·H和R＝HH·H+αIM×M的關係，得到Φ。
12.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述利用信道矩陣H對接收信號進行預匹配濾波變換的步驟包括將信道矩陣H的共軛轉置矩陣作為接收信號的預匹配濾波器，對接收信號向量進行預匹配濾波得到接收信號的預匹配濾波結果；步驟d1所述在待檢測發射信號中選擇當前被檢測的一個發射信號為待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣中對角元素最小的行對應的發射信號為當前被檢測的一個發射信號；步驟d1所述利用待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣和所述接收信號的預匹配濾波結果得到當前被檢測的一個發射信號的估計值的步驟包括待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣中對角元素最小的行，與接收信號的預匹配濾波結果相乘，得到所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；所述步驟d2包括根據所述當前被檢測的發射信號的估計值和所述信道矩陣的互相關信道矩陣Φ中與當前被檢測的發射信號對應的元素組成的向量的乘積，得到已檢測的發射信號對檢測後續發射信號的幹擾值，然後從接收信號的預匹配濾波結果中刪除已檢測發射信號對應的一項，再從所述刪除一項後的接收信號的預匹配濾波結果中，消除所述幹擾得到修正的接收信號的預匹配濾波結果。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述步驟d2之後，在檢測下一個發射信號之前進一步包括判斷是否在步驟c所述遞推所有發射信號的估計誤差協方差矩陣的過程中，已得到下一次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣，如果是，則直接執行檢測下一個發射信號的步驟；否則，利用本次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣，遞推得到下一次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述利用本次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣遞推得到下一次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣為從本次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣中，刪除對角元素最小的行和列得到的子矩陣的Sherman-Morrison結果，作為下一次檢測信號時的待檢測發射信號對應的估計誤差協方差矩陣。
全文摘要
本發明公開了一種在多天線數字無線通信系統中檢測信號的方法，該方法包括接收端的至少兩個接收天線接收發射信號，獲得至少兩個接收信號；接收端根據接收信號進行信道估計，得到由發射天線和接收天線之間的信道係數組成的信道矩陣H；利用信道矩陣H計算出所有發射信號中的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，然後利用信道矩陣H和計算出的部分發射信號的估計誤差協方差矩陣，遞推求得所有發射信號的估計誤差協方差矩陣；利用所得到的所有發射信號的估計誤差協方差矩陣，檢測所有發射信號。根據本發明公開的方法，減少了檢測信號的計算複雜度。
文檔編號H04L25/02GK1905432SQ20061010404
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者朱胡飛 申請人:華為技術有限公司