[發(fā)明專利]一種MIMO系統(tǒng)下的信號檢測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010576911.0
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102487309A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 毛新宇;張云峰;任術波
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本發(fā)明涉及信號檢測技術領域，特別是涉及一種MIMO系統(tǒng)下的信號檢測方法，可用于多天線檢測或多用戶檢測。

背景技術

多輸入多輸出技術(MIMO)可以在不增加頻帶的前提下，成倍地提高傳輸速率，今天頻率資源日益緊張，所以，MIMO技術被認為是下一代寬帶無線通信技術中最為重要的物理層技術之一。

在MIMO系統(tǒng)中，為了提高信源信息傳輸?shù)目煽啃裕诎l(fā)送端，待傳輸信號首先經過能夠提供糾錯能力的信道編碼，再進行空時/空頻/空時頻編碼，而后由多幅發(fā)送天線同時或者按照一定的時間順序發(fā)送出去。對于接收端，由多幅接收天線同時或者按照一定的時間順序接收來自于發(fā)送端的信號，并依次進行空時/空頻/空時頻解碼和信道譯碼，從而將譯碼結果作為待發(fā)送信號的原始信息。

接收端所進行的信道譯碼實質上是對接收信號的檢測，即從接收信號中檢測出最優(yōu)信號，作為譯碼結果。然而，MIMO技術的信號檢測技術卻面臨著巨大的難題，雖然最大似然(ML)算法從最小錯誤概率的意義上看是最優(yōu)的，但是其計算復雜度大，是天線數(shù)目及調制階數(shù)的指數(shù)形式，例如：采用16QAM(16階正交幅度調制)方式調制、共有5幅天線時，計算復雜度為16⁵＝1048576。實時系統(tǒng)難以接受這樣大的計算復雜度。

作為ML算法的一種近似簡化，球形譯碼(Sphere?Decoding，SD)系列算法因為其接近于或等于ML的性能以及相比于ML算法大大降低的計算復雜度日益受到廣泛關注，通常其計算復雜度與天線數(shù)目間為立方關系。因此，球形譯碼方式成為當前MIMO信號檢測的首選方案。

在球形譯碼方式中，相比于深度優(yōu)先算法(Depth?First?SD，DFSD)和距離優(yōu)先算法(Metric?First?SD，MFSD)，寬度優(yōu)先算法(Breadth?First?SD，BFSD，又稱為K-best?SD算法，以下采用業(yè)界通用的簡稱K-best?SD算法)并行進行計算，并且復雜度確定，所需時間確定，因此在實時系統(tǒng)中是極有希望的實用技術。然而，特別地，在要求高性能時或者在高調制階數(shù)或大天線數(shù)的系統(tǒng)中，K-best?SD算法的計算復雜度仍然很大，如何在不降低性能的前提下降低其復雜度仍然是當前一個迫切需要解決的問題。

目前，提出了一些對K-best?SD算法的簡化方案，Luis?G.Barbero等人的研究(L.G.Barbero?and?J.S.Thompson，“A?Fixed-Complexity?MIMODetector?Based?on?the?Complex?Sphere?Decoder，”2006?IEEE?7th?Workshop?on?Signal?Processing?Advances?in?Wireless?Communications，Cannes，F(xiàn)rance：2006，pp.1-5.)提出每個節(jié)點展開的節(jié)點數(shù)受限的FSD算法，一定程度上減少了譯碼過程中訪問的節(jié)點，但是性能和訪問節(jié)點數(shù)的矛盾沒有根本改善；

Cong?Xiong等人(Cong?Xiong，Xin?Zhang，Kai?Wu，and?Dacheng?Yang，“A?simplified?fixed-complexity?sphere?decoder?for?V-BLAST?systems，”Communications?Letters，IEEE，vol.13，2009，pp.582-584.)提出將FSD算法中保留節(jié)點數(shù)隨搜索層數(shù)的增加而減少的算法，這種算法沒有FSD足夠的減少保留節(jié)點數(shù)目的理論依據(jù)，對所能減少的節(jié)點數(shù)目也沒有一個最優(yōu)化的解決方法，僅僅是固定了節(jié)點數(shù)的減少量，取值憑經驗，相對隨意，性能不確定。

總之，目前提出的方案的共同缺點是復雜度降低有限，同時性能沒有保證。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種MIMO系統(tǒng)下的信號檢測方法和裝置，可用于多天線檢測或多用戶檢測。本發(fā)明在基本不降低檢測性能的前提下，能夠大幅度減少信號檢測算法復雜度。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種MIMO系統(tǒng)下的信號檢測方法，包括：從搜索空間的第N層開始進行搜索，在上一層所保留的節(jié)點數(shù)的基礎上，比較當前層中各路徑的部分距離與參數(shù)λ的關系，保留部分距離小于參數(shù)λ的路徑及其節(jié)點；然后進入下一層的搜索；所述參數(shù)λ基于所設定的檢測性能計算得到；如果當前層為第1層，則在所保留的路徑中，尋找部分距離最小的一個，作為檢測結果輸出。

優(yōu)選的，所設定的檢測性能為發(fā)送信號在保留下的路徑中的概率；