無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法
2023-06-20 22:24:11 1
專利名稱：無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法
技術領域：
本發明涉及的是一種無線通信技術領域的方法，具體地涉及一種無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法。
背景技術：
傳統的多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MI MO)技術，是通過利用基站和用戶端的多天線結構，實現分集和空分復用，從而增加系統吞吐量的一種技術，因為成為3GPP-LTE，IEEE 802. 16e WIMAX的研究熱點。近年來，隨著turbo解碼和LDPC解碼技術的發展，MIMO接收機的解碼與信道解碼技術的結合能夠大幅降低系統的誤碼率。最大似然檢測(ML)為最優的接收機檢測算法，但ML檢測的複雜度隨著發射天線數和調製階數呈指數型增長。次優的線性檢測算法如迫零(ZF)和最小均方誤差(MMSE)準則，雖然複雜度低，但都不能達到接收滿分集度，性能遠低於ML檢測算法。多輸入多輸出系統中的軟輸出球形解碼檢測方法能夠大幅降低系統的複雜度。經對現有文獻檢索發現，Studer.C 等在《IEEE Transaction on Information Theory))(美國電氣與電子工程師協會信息理論期刊，2010年10月第56卷第4827至第4842 頁)上，發表了「Soft-Input Soft-Output Single Tree-Search Sphere Decoding，，( 「單樹搜索的軟輸出軟輸入球形解碼」)，該文提出了，在多天線多輸入多輸出系統中的，在搜索過程中動態更新每一個比特的軟值和ML硬判值，該文獻證明了 STS球形解碼算法性能是最優的，且保證每一個節點只需被訪問一次，但這種軟輸出球形解碼仍然複雜度較高，不易實現。又經檢索發現，Markus M等在《Signal Processing))(信號處理雜誌,2010年10月第 90 卷第 2863 頁至第 2876 頁)上，發表了 「 Implementation aspects of list sphere decoder algorithms for MIM0-0FDM systems」( 「在 MIM0-0FDM 系統中列表球形解碼的應用」)，該文通過K-Best球形解碼或Di jkstra (迪傑斯特拉)球形解碼算法的列表球形解碼計算軟值，但列表球形解碼不能保證列表中ML硬判值的比特極性一定有相反項，造成LLR 值的計算誤差，影響系統性能。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種低複雜度的軟輸出球形解碼算法，降低接收機的複雜度。本發明結合Dijkstra球形解碼算法推廣到單樹搜索的軟輸出球形解碼，通過構造查找表LUT (Look Up Table),改進了 Di jkstra球形解碼的節點擴展搜索算法，快速地得到ML硬判值和LLR值，減少搜索空間，降低了接收機複雜度，且性能與 ML檢測一致。本發明具有在準ML性能且複雜度低的特點，並且適用各種多輸入多輸出系統的特點。根據本發明的一個方面，所述無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法包括以下步驟步驟I :對信道矩陣H進行QR分解，得到Q矩陣和上三角矩陣R ;將Q矩陣的共軛轉置與接收信號向量I相乘，得到接收信號的均衡信號y ；步驟2 :建立節點擴展順序的查找表LUT (Look Up Table)；步驟3 :計算搜索中心，根據搜索中心及調製方式得到查找表的下標，得到初始選中節點，壓入棧中；步驟4:從棧中移除選中節點，並根據選中節點的擴展兄弟節點，更新半徑，判斷當前節點的半徑是否小於當前搜索半徑，是則砍掉當前節點及其所有分支，否則將兄弟節點壓入棧中；步驟5 :判斷選中節點是否為葉子節點，如果是葉子節點，則進行軟值表的維護， 否則向下一層擴展搜索，計算搜索中心及調製方式得到查找表的下標，得到子節點，判斷當前節點的半徑是否小於當前搜索半徑，是則砍掉當前節點及其所有分支，否則將子節點壓入棧中；步驟6 :斷當前棧是否為空，如果為空，則到步驟7 ;否則根據棧中的的存儲空間和權值選擇下一次迭代選中的節點，返回步驟5 ;步驟7 :據軟值表進行LLR值計算。優選地，在所述步驟2中，查找表建立步驟為假設樹搜索到第i層，則部分向量已知，定義Ci為第i層的搜索中心
權利要求
1.一種無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於，包括步驟I :對信道矩陣H進行QR分解，得到Q矩陣和上三角矩陣R，將Q矩陣的共軛轉置與接收信號向量I相乘，得到接收信號的均衡信號y ；步驟2:建立節點擴展順序的查找表LUT，設置球形解碼的半徑，可用的存儲空間大小為M ；步驟3 :計算搜索中心，根據搜索中心及調製方式得到查找表LUT的下標，得到初始選中節點，壓入棧中；步驟4 :從棧中移除選中節點，並根據選中節點的擴展兄弟節點，更新球形解碼的半徑，判斷當前節點的半徑是否小於當前搜索半徑，是則砍掉當前節點及其所有分支，否則將兄弟節點壓入棧中；步驟5 :判斷選中節點是否為葉子節點，如果是葉子節點，則進行軟值表的維護，否則向下一層擴展搜索，計算搜索中心及調製方式得到查找表LUT的下標，得到子節點，判斷當前節點的半徑是否小於當前搜索半徑，是則砍掉當前節點及其所有分支，否則將子節點壓入棧中；步驟6 :判斷當前棧是否為空，如果為空，則到步驟7 ;否則根據棧中的的存儲空間和權值選擇下一次迭代選中的節點，返回步驟5 ;步驟7 :根據軟值表進行LLR值計算。
2.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟2中，查找表建立步驟為假設樹搜索到第i層，則部分向量#+1)=[Α+14+2,...,·νΛ]已知，定義Ci為第i層的搜索中
3.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟3和步驟5中，搜索中心計算過程為假設樹搜索到第i層，則部分向量#+1) = h+14+2,..., ,]已知，定義Ci為第i層的搜索中
4.根據權利要求I所述的無線多輸人多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟3和步驟4中，節點擴展過程為假設當前棧要向下一層擴展的節點為N。= (s = s(l), d(s), p, q, i),棧中剩餘的空間為M，其中s為當前的解向量，i為當前節點位於的層數，P和q分別為在當前所選擇查找表的下標和當前節點在第i層的星座點的下標，其中，節點擴展方法包括如下子步驟·1)從棧中移除節點Nc = (S = s(l), d(s), p, q, level = i), M = M+l,擴展第 level = i層與節點N最近的節點，即令sf = (LUT (p,q+l), s(l+1)),計算d(sf),如果d(sf) < Rci將節點 Nf = (S = sf, d(sf), p, q = q+1, level = i)存入棧中，M = M-1 ；·2)如果節點N。是葉子節點即i= I時，進行LLR值更新和ML解更新，否則將向下一層擴展，通過下式
5.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於，在所述步驟3和步驟4中，半徑更新過程為半徑更新分為兩部分·1)對於已知部分向量，即k彡i，m= 1，2，…，Q，半徑Rtl與、m =相關，即 I^=max{d(sfLm)j\yk>i,m = l,2,...,Q,skm=sfLJ；·2)對於還沒搜索的部分向量，即k<i，m= 1，2，…，Q，半徑&與所有的相關， 即凡=max{i/) IW </, to = 1,2,..0。
6.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟4中，軟值表更新過程為初始化為
7.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟6中，節點選擇方法為令nmax = min(M+2，Ντ)，將棧中的節點根據d(s)進行從小到大排序，選擇具有最小的 d(s)且滿足i < nmax的節點，設選中的節點為N。。
8.根據權利要求I所述的無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，其特徵在於， 在所述步驟7中，LLR值計算方法為對於
全文摘要
本發明提供一種無線多輸入多輸出系統的接收機檢測方法，包括以下步驟對信道矩陣H進行QR分解，得到Q矩陣和上三角矩陣R；將Q矩陣的共軛轉置與接收信號向量y相乘，得到接收信號的均衡信號建立節點擴展順序的查找表LUT，設置球形解碼的半徑，可用的存儲空間大小為M；計算搜索中心，根據搜索中心及調製方式得到查找表的下標，得到初始選中節點；從棧中移除選中節點，並根據選中節點的擴展兄弟節點及子節點；判斷選中節點是否為葉子節點，進行軟值表的維護；選擇下一次迭代選中的節點；根據軟值表進行LLR值計算。本發明在保證了系統性能的前提下，有效了降低了接收機的複雜度。
文檔編號H04B17/00GK102594467SQ201210041179
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優先權日2011年8月15日
發明者伊海珂, 俞暉, 劉偉, 盧炳山, 羅漢文 申請人:上海交通大學