[發明專利]一種優化的大規模MIMO信號檢測方法

有效

• 申請號: 201710047977.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107070514B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 張晶;劉孝祥;楊杰;唐太陽
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B17/29
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

本發明公開了一種優化的大規模MIMO信號檢測方法，包括以下步驟：步驟1、大規模MIMO系統的接收天線接收信號，并將信號傳輸給信號處理模塊；步驟2、信號處理模塊采用SSOR算法對接收的信號檢測，得到SSOR算法檢測結果；步驟3、對SSOR算法檢測結果進行優化，得到優化后的檢測輸出，完成對信號的檢測。本發明的收斂速度對松弛參數不是很敏感，因此可以選取簡單且經過近似后的松弛參數，本發明以SSOR檢測結果為基礎，利用切比雪夫加速法進行優化，和MMSE檢測方法相比，大大降低了算法復雜度。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及一種大規模MIMO系統的信號檢測方法，可用5G無線通信系統中的MIMO接收機。

背景技術

近年來，大規模MIMO技術已經成為5G移動通信研究的熱點，然而，在傳統MIMO系統中高效的接收機難以在大規模MIMO中發揮作用。在大規模MIMO上行鏈路中，當使用最佳的ML檢測方法時，復雜度隨發射天線數目和調制階數呈指數增加，在大規模MIMO系統中難以實現，為了獲得低復雜且接近最佳的ML檢測性能，人們提出了非線性固定復雜度的球形解碼算法和禁忌搜索算法，但是，當MIMO系統的維度很大或者調制階數很高時，這些算法的復雜度仍然很大。隨著基站端的天線大幅度增加，信道之間漸漸正交，基于這個重要特性，在傳統MIMO系統中性能不理想的簡單線性接收方法，比如：匹配濾波(MF)、迫零(ZF)和最小均方誤差(MMSE)，都可以應用于大規模MIMO系統中且獲得很好性能。相比MF和ZF算法，MMSE檢測算法能夠獲得更準確的判斷，較廣泛地用于無線通信系統。但是MMSE線性檢測算法涉及復雜的矩陣求逆。為了降低矩陣求逆帶來的計算復雜度，人們又提出了紐曼級數近似算法，它把矩陣求逆轉換成一系列矩陣-向量的乘積；但是，當迭代次數大于2時，計算復雜度減少就不明顯了。

由上可知，MMSE線性檢測算法由于涉及復雜的矩陣求逆，還是具有較高的復雜度，不方便硬件實現，因此需要進一步降低檢測的復雜度，以便于實際應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種優化的大規模MIMO信號檢測方法，進一步降低檢測的復雜度。

為實現上述目的，本發明提出的技術方案為一種優化的大規模MIMO信號檢測方法，包括以下步驟：

步驟1、大規模MIMO系統的接收天線接收信號，并將信號傳輸給信號處理模塊；

步驟2、信號處理模塊采用SSOR(Symmetric Successive Over-Relaxation，對稱逐次超松弛)算法對接收的信號檢測，得到SSOR算法檢測結果；

步驟3、對SSOR算法檢測結果進行優化，得到優化后的檢測輸出，完成對信號的檢測。

進一步，上述步驟2中采用SSOR算法對接收信號進行檢測,具體步驟為：

步驟2-1、在上行大規模MIMO系統中，信道矩陣H列滿秩，方程Hq＝0有唯一解，即q是K×1零向量，因此，對于任意K×1非零向量x，可得

(Hx)^HHx＝x^H(H^HH)x＝x^HGx＞0

G^H＝(H^HH)^H＝H^HH＝G

這表明格拉姆矩陣G＝H^HH是正定的，且表明矩陣G是Hermitian的,所以矩陣G是Hermitian正定的，而噪聲方差σ²是正數，故MMSE濾波矩陣W＝G+σ²I_K也是Hermitian正定的；

步驟2-2、MMSE濾波矩陣W是Hermitian正定的,分解W所用公式為：

W＝D-L-U