[發明專利]用于多天線協作通信系統中的隨機數據聯合檢測方法

無效

• 申請號: 201010151668.8
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101834649A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 梅中輝
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04B17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明設計一種用于多天線協作通信系統的信號檢測方法，確切地說，涉及一種兩階段MIMO協作通信系統的檢測方法，屬于無線通信中的協作通信領域。

背景技術

協作通信系統中的移動終端可以共享它們的物理資源來相互轉發信息，使得同一信息可通過不同的獨立無線信道到達接收端，從而可獲得協作通信增益。利用協作通信技術可以減少發射端的發射信號功率或提高網絡覆蓋面積。而MIMO系統(多天線通信系統)也可以利用空間分集技術來提高系統性能，因而當前許多學者考慮將MIMO技術和協作通信技術相結合，提出MIMO協作通信系統。

對于點到點的MIMO系統，可以用MIMO技術來提高信道容量，也可以用MIMO技術來提高信道傳輸數據的可靠性，降低誤碼率。前者利用MIMO系統提供的空間復用增益；后者利用MIMO系統提供的分集增益。當利用MIMO系統的空間復用增益來提高信道容量時，發射端的不同發射天線發送不同的信號，對于其中某一發射天線所發射的信號而言，其它發射天線所發射的信號在接收端相疊加會形成多天線干擾，多天線干擾的存在嚴重影響著MIMO系統的系統性能，抑制多天線干擾則可相應提高系統性能。

對于MIMO協作通信系統，不僅接收節點可以接收到信源節點發射的信號，而且轉發節點也可以接收到信源節點發射的信號。因而，在MIMO協作通信系統中，當利用MIMO系統所提供的空間復用增益時，不僅在接收節點端存在干擾量，而且在轉發節點端也存在干擾量，可相應考慮在接收節點端和轉發節點端采用檢測技術來抑制干擾，從而可以相應提高系統性能。并且轉發節點端檢測算法的檢測性能也影響協作通信系統的轉發策略，如果轉發節點端的檢測性能不可靠，則轉發節點所轉發的信號在接收節點端會引起“錯誤傳播”現象，反而會使系統性能明顯下降。

最大后驗概率檢測算法可取得最優的檢測性能，但其計算復雜度隨發射天線數和信號調制星座點數呈指數級增長，難以在實際系統中得到應用。Batu等學者在“IEEE?Commun.Lett.，2009，13(5)：330-332”上所發表的文章“Performanceanalysis?of?linear?receivers?in?a?MIMO?relaying?system”中考慮在MIMO協作通信系統的轉發節點端和接收節點端使用解相關檢測算法來抑制干擾量，并分析了該系統的性能。這種技術的缺點是：解相關檢測算法屬于線性檢測算法，雖然計算復雜度較低，但其性能也較最優檢測算法明顯下降。并且該檢測算法輸出的是硬判決信息，無法獲得檢測數據的檢測可靠度信息，即無法為協作通信系統的轉發策略提供有效參考信息。

PDA檢測算法為Luo等學者在“IEEE?Commun.Lett.，2001，5(9)：361-363”上發表的論文“Near-optimal?Multiuser?Detection?in?Synchronous?CDMA?UsingProbabilistic?Data?Association”中提出用來抑制CDMA系統中的多址干擾，后來Liu?Shoumin等學者在“IEEE?Trans.Signal?Process.，2004，52(3)：721-732”上發表的論文“Near-optimum?soft?Decision?Equalization?for?FrequencySelective?MIMO?Channels”中將PDA算法應用于MIMO檢測，該算法可取得接近于最優算法的系統性能，計算復雜度僅與用戶數或天線數目的立方成正比，受到了當前學者的廣泛關注。并且PDA檢測算法可輸出檢測信號的檢測可靠度信息，可以利用該信息來決定是否允許轉發節點參與協作通信。因此，本發明考慮在MIMO協作通信系統的轉發節點端和接收節點端使用PDA檢測算法來抑制干擾量。相對于點到點的MIMO系統中的PDA檢測算法，本方法必須考慮如下兩個問題：

(1)如何利用轉發節點端PDA檢測器所輸出的信息來確定信號轉發策略。由于轉發節點端的PDA檢測器可以輸出發送符號的檢測可靠度信息，為避免在接收節點端引起“錯誤傳播”現象，當且僅當轉發節點端被檢測數據具有一定的檢測可靠度時，轉發節點才將所檢測的數據發送至接收節點端。

(2)接收節點端如何利用所接收的信息進行信號檢測。對于點到點的MIMO系統，接收節點僅收到信源節點所發送的信息。而對于MIMO協作通信系統，當轉發節點處于激活狀態時，接收節點不僅接收到信源節點所發送的信息，而且可以接收到轉發節點所轉發的信息，必須考慮如何綜合利用這兩方面的信息來進行信號檢測。

發明內容