[發明專利]一種基于寬度優先搜索的多天線系統并行檢測方法

有效

• 申請號: 201410139513.0
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103873120B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 范阿冬;秦曉衛;戴旭初
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L1/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 汪祥虬

技術領域

本發明屬于數字通信中的并行檢測方法技術領域，具體涉及多天線系統中基于寬度優先搜索的并行檢測方法。?

背景技術

以多天線系統（MIMO）為主要特征的第四代移動通信系統在提高系統的數據速率的同時，隨著天線數目的增長和調制階數的增大，其檢測算法的復雜度也呈指數增長。寬度優先球形譯碼算法（Breadth-First?Sphere?Decoding）借鑒了經典球形譯碼算法中的搜索樹模型，同時以一種單向的方式逐層向前搜索，并在該過程中按照某種準則去除部分支路，由于其結構簡單，適于硬件實現，因而得到廣泛應用。?

《國際電子電氣工程師協會-通信領域選刊》（IEEE?Journal?on?Selected?Areas?in?Communications，VOL.24，No.3，pp.491-503，2006）介紹了一種易于實現的寬度優先球形譯碼算法——列表最優（Kbest）算法，該算法每次選出當前計算的部分歐式距離最小的前K條路徑，同時去除其它子節點下的支路，這種方法特點是數據流動規整，不存在回溯操作，適合于硬件并行化實現。?

然而在列表最優（Kbest）算法的搜索樹中，由于層與層之間是前后依賴的，即后面層的計算依賴于前面層的結果，否則無法計算出該層的代價值，因此算法在層與層之間是嚴格串行的。為了進一步提高算法的執行效率，需要設法消除層與層之間的相關性，提高計算的并行度，減少計算周期，提高數據吞吐速率。?

發明內容

本發明提出一種基于寬度優先搜索的多天線系統（MIMO）并行檢測方法，以提高算法的并行度，從而減少指令周期數，加快算法運行速度，提高譯碼的吞吐率。?

本發明基于寬度優先搜索的多天線系統并行檢測方法，其特征在于處理系統由預處理模塊A1、樹搜索模塊A2、以及輸出模塊A3按如下配置連接組成：系統的輸入接入預處理模塊A1，預處理模塊A1的輸出端與樹搜索模塊A2的輸入端相連接，樹搜索模塊A2的輸出端與輸出模塊A3的輸入端相連接，輸出模塊A3的輸出端為系統輸出；?

其中預處理模塊A1的結構為：系統的一個復數接收信號矢量y_c輸入接入到復實轉換單元B1的輸入端，系統的另一個復數信道矩陣H_c輸入接入到復實轉換單元B2的輸入端；復實轉換單元B2的實數信道矩陣H輸出接入到正交上三角分解單元B4的輸入端；復實轉換單元B1的實數接收信號矢量輸出和正交上三角分解單元B4的一個正交矩陣Q輸出作為矩陣相乘單元B3的輸入；矩陣相乘單元B3的實數矢量y輸出和正交上三角分解單元B4的另一個上三角矩陣R輸出為預處理模塊A1的兩個輸出；?

所述樹搜索模塊A2的結構為：預處理模塊A1的一個實數矢量y輸出接入到偶數層?代價值計算單元C1的輸入端和奇數層代價值計算單元C2的輸入端，預處理模塊A2的另一個上三角矩陣R輸出接入到偶數層代價值計算單元C1的輸入端和奇數層代價值計算單元C2的輸入端；偶數層代價值計算單元C1的輸出端和奇數層代價值計算單元C2的輸出端接入到求和單元C3的輸入端；求和單元C3的輸出端接入到排序單元C4的輸入端；排序單元C4的兩個輸出端接入到偶數層代價值計算單元C1的輸入端和奇數層代價值計算單元C2的輸入端，另一個輸出端作為樹搜索模塊A2的輸出；?

所述輸出模塊A3的結構為：樹搜索模塊A2的輸出作為實復轉換單元D1的輸入，實復轉換單元D1的輸出作為輸出模塊A4的輸出；?

并行檢測操作按如下步驟進行：首先將多天線系統復數檢測模型轉換成實數檢測模型，即：將復數接收信號矢量和復數發送信號矢量的每個元素的實部和虛部交替安排，即按照“實部-虛部-實部-虛部”的順序排列；對復數信道矩陣變換之后的實數信道矩陣進行正交上三角分解之后分別得到正交矩陣和上三角矩陣，利用奇數層代價值的計算不依賴于其前一層的結果這一性質，對相鄰的奇數層和偶數層進行同時計算：對等價出的搜索樹模型的每兩層分別計算其代價值，然后將對應在同一條路徑上的兩節點的代價值相加求和得到當前層子節點的代價值；并且在計算偶數層代價值的時候采用子樹復用的方法減小其運算量，即利用搜索樹的偶數層與奇數層在計算的時候相互獨立的性質，在計算奇數層在偶數層擴展出的log2(M)*log2(M)個子節點的代價值時，只計算前log2(M)個，然后復制log2(M)次，其中的M為調制階數。?