[發(fā)明專利]基于導(dǎo)頻信道估計的MIMO系統(tǒng)軟檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510725954.3
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105262708A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉向麗;王健歡;李贊;司江勃
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及多天線技術(shù)領(lǐng)域的基于導(dǎo)頻信道估計的多入多出系統(tǒng)的(multiple-inputmultiple-outputMIMO)軟檢測方法。本發(fā)明在保證系統(tǒng)檢測性能的情況下，能以較高的準(zhǔn)確率完成基于導(dǎo)頻信道估計的軟輸出多入多出系統(tǒng)的MIMO信號的檢測。

背景技術(shù)

多入多出系統(tǒng)的MIMO技術(shù)是無線移動通信技術(shù)領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。面對未來移動通信日益增長的語音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和寬帶Internet業(yè)務(wù)對傳輸速率、傳輸性能和業(yè)務(wù)容量的高要求，在信道容量和頻譜資源有限的情況下，該技術(shù)能在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，利用多天線來抑制信道衰落，是新一代移動通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。一個通信系統(tǒng)通信質(zhì)量的高低很大程度取決于信號檢測是否準(zhǔn)確，而準(zhǔn)確的信號檢測是保證MIMO技術(shù)得以發(fā)揮其優(yōu)勢的關(guān)鍵。為了使MIMO技術(shù)的優(yōu)越性得以充分的發(fā)揮出來，應(yīng)該采用性能盡量好的檢測算法。但是性能好的檢測算法往往伴隨著較高的信號處理復(fù)雜度。因此，需要在檢測性能和復(fù)雜度之間尋找一個良好的平衡點。近年來人們研究發(fā)現(xiàn)軟輸出的MIMO檢測方法能夠在MIMO系統(tǒng)的較低復(fù)雜度時實現(xiàn)較好的檢測性能，并且研究發(fā)現(xiàn)最小均方誤差MMSE檢測方法能夠很好的平衡系統(tǒng)的檢測性能和復(fù)雜度之間的關(guān)系。但是，傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中的MMSE檢測方法由于沒有考慮到信道估計誤差對系統(tǒng)檢測性能的影響，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用。

L.Jalloul,S.Alex等人在其發(fā)表的論文“CommentsonSoftDecisionMetricGenerationforQAMwithChannelEstimationError”(IEEETransactiononCommunications,2014,11(62):4162-4163)中提到了一種軟輸出的單入單出(single-inputsingle-outputSISO)系統(tǒng)的檢測方法。在該方法中，考慮到了信道估計誤差的存在對系統(tǒng)檢測性能的影響，得到了SISO系統(tǒng)中信道估計誤差存在時的軟輸出檢測矩陣。該方法存在的不足之處是，該方法在系統(tǒng)信道容量和頻譜資源有限的環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸速率低，無法滿足現(xiàn)如今日益增長的通信業(yè)務(wù)的需求，并且軟輸出檢測矩陣的檢測誤碼率高于軟輸出的比特信號的檢測。

西安電子科技大學(xué)申請的專利“高階調(diào)制多入多出系統(tǒng)中的信號檢測方法”(專利申請?zhí)?012101383990，公布號CN102724160A)中公開了一種高階M-QAM調(diào)制MIMO系統(tǒng)的信號檢測方法。該方法利用寬度優(yōu)先的樹形搜索方法，用排序的QR分解代替?zhèn)鹘y(tǒng)的QR分解來實現(xiàn)對實數(shù)信道矩陣的三角化，重點在于將同一層已排序的幸存路徑分為兩組，分別對兩組中的幸存路徑擴展出不同數(shù)目的新路徑，并且將次優(yōu)路徑限定在一定范圍之內(nèi)，保證了每層得到的一定數(shù)目的幸存路徑在對應(yīng)層的擴展路徑中是最優(yōu)的。該專利申請存在的不足是，該方法的檢測復(fù)雜度非常高，在保證系統(tǒng)檢測性能的情況下，相對于低復(fù)雜度的MMSE檢測方式是一種次優(yōu)的檢測算法。

LouayM.A.Jalloul,SamP.Alex等人在其發(fā)表的論文“Soft-OutputMIMODetectorswithChannelEstimationError”(IEEESignalProcessingLetters，2015,7(22)：993-997)中提到了一種非隨機信道的軟輸出多入多出系統(tǒng)中信號的檢測方法。在該方法中考慮到了信道估計誤差對系統(tǒng)檢測性能的影響，采用非隨機信道的估計模型，重點在于發(fā)送端信號進行分層傳輸?shù)姆绞剑邮斩说男盘柾ㄟ^分層接收后再通過濾波，得到了非隨機信道中軟輸出檢測的比特似然比(log-likelihoodratio，LLR)。該方法存在的不足之處是，該方法沒有考慮到?jīng)]有考慮接收端信號間的相互干擾和信道隨機性，而接收端一個節(jié)點的信號的檢測會受到其他檢測信號的干擾，同時實際應(yīng)用中的信道都具有隨機性，因而該方法會降低系統(tǒng)的檢測性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出基于導(dǎo)頻信道估計的MIMO系統(tǒng)軟檢測方法，實現(xiàn)較高的信號檢測的準(zhǔn)確率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下步驟：

(1)輸入數(shù)據(jù)矢量和導(dǎo)頻矢量：

(1a)在多入多出MIMO檢測模型中，輸入數(shù)據(jù)信號為采用格雷碼方式映射的16QAM調(diào)制信號組成的數(shù)據(jù)矢量；

(1b)在多入多出MIMO檢測模型中，任意輸入一個單位陣的導(dǎo)頻信號；

(1c)利用功率歸一化公式，對導(dǎo)頻信號進行功率歸一化，得到導(dǎo)頻矢量；