[發明專利]非理想信道下大規模MIMO線性檢測硬件構架及檢測方法

有效

• 申請號: 201510278859.3
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN105049097B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張川;梁霄;王豐;楊俊梅;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 婁嘉寧

本發明公開了一種非理想信道下大規模MIMO線性檢測硬件構架，將信道響應矩陣依次經過三角脈動乘法模塊和加噪模塊后分別進入三對角線求逆模塊和三對角線乘法模塊；三對角線求逆模塊取加噪模塊輸出的矩陣中的三對角線元素組成三對角線矩陣并對其求逆；三對角線乘法模塊將從加噪模塊輸出的矩陣中除去三對角線之后的矩陣，并將與三對角線求逆模塊中所求的三對角線逆矩陣相乘；三對角線求逆模塊的結果輸入至三對角加法模塊，三對角線乘法模塊的結果輸入至下三角脈動乘法模塊，三對角加法模塊和下三角脈動乘法模塊進行循環迭代后將生成的矩陣輸入檢測模塊。本發明硬件復雜度較低，大大降低了計算復雜度，同時大大提高吞吐率。

技術領域

本發明屬于計算機通信領域。特別涉及一種非理想信道下大規模MIMO線性檢測硬件構架及檢測方法。

背景技術

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收。在頻譜緊缺的當下并非從頻率入手，同時并沒有對天線的發射功率帶來更大的消耗，這種技術利用了空間資源，成倍的提高系統信道容量，改善通信質量，有著相當優越的性能，被視為下一代移動通信的核心技術。已經被納入第四代移動通信標準。

傳統的小規模MIMO收發天線數都處于比較小的量級，對通信質量的改良并不明顯，且沒有很好的展現MIMO的最佳特性。在此基礎上的大規模MIMO的基站配備了大量的天線(天線數為N)，同時提供一個相對較低的用戶數(用戶數為M)。基本上，為基站配備一個大的天線陣列(M→∞)，在這樣的大比例天線下，更能帶來更多的信道容量增益。現已證明，在有利的傳播條件下，所有不相關的噪聲快速衰落。

MIMO技術作為目前最受矚目的未來通信技術他的理論優勢是造就他高容量高精確度的基礎，而落實到具體的實現，才是與我們利用這一項技術息息相關的。雖然大規模MIMO有著優越的性能，但是天線量級的巨大增幅帶來了計算復雜度的指數上升。如何結合信道的具體情況，設計高效的發送及檢測構架，成了將理論付諸實踐的重要環節，這也是最終確定第五代移動通信標準必不可少的一部分。

目前對于預編碼以及檢測部分的構想已有多篇文章提及，其主要的計算復雜度在于一個M×M階矩陣的求逆，其中M為用戶天線數。精確的矩陣求逆方法，如Cholesky分解法復雜度在于O(M³)數量級。那么當M的數量極大時，這樣的求逆方案帶來了巨大的計算復雜度和硬件消耗。同時，對于不同框架的判別還需要依賴一個重要的因素，就是信道。比較多的研究都是基于高斯理想信道。但是在我們的實際生活中，不可能保證信道的理想性。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種復雜度低、高效率且適用更廣泛的非理想信道下大規模MIMO線性檢測硬件構架。

技術方案：本發明提供了一種非理想信道下大規模MIMO線性檢測硬件構架，包括下三角脈動乘法模塊、加噪模塊、三對角線求逆模塊、三對角線乘法模塊、迭代模塊和檢測模塊；其中，將信道響應矩陣依次經過所述三角脈動乘法模塊和加噪模塊后分別進入所述三對角線求逆模塊和所述三對角線乘法模塊；所述三對角線求逆模塊取加噪模塊輸出的矩陣中的主對角線和兩條次對角線組成三對角線矩陣并對所述三對角線矩陣求逆；所述三對角線乘法模塊將從加噪模塊輸出的矩陣中除去三對角線之后的矩陣，并將與三對角線求逆模塊中所求的三對角線逆矩陣相乘；所述迭代模塊包含了三對角加法模塊和下三角脈動乘法模塊，所述三對角線求逆模塊的結果輸入至所述三對角加法模塊，所述三對角線乘法模塊的結果輸入至所述下三角脈動乘法模塊，所述三對角加法模塊和第二下三角脈動乘法模塊進行循環迭代后將生成的矩陣輸入檢測模塊。

進一步，所述下三角脈動乘法模塊包括(1+M)M/2個加法器，與(1+M)M/2個乘法器，其中M表示用戶的數量。

進一步，所述三對角線求逆模塊包括2個加法器和4個乘法器。