[發(fā)明專利]一種大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)的分布式檢測方法

有效

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• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107919895B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金石;高璇璇;溫朝凱
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B7/08;H04L25/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)的分布式檢測方法。將接收信號劃分成多個組，對每個組的接收信號分別用基于EP算法的MIMO信號檢測模塊進(jìn)行分布式信號檢測，然后針對三種EP MIMO檢測器采用不同的處理過程，得到最終的檢測結(jié)果。本發(fā)明通過分布式設(shè)計大大降低了EP算法在大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)信號檢測應(yīng)用時的復(fù)雜度，給出的三種基于EP算法的分布式MIMO檢測器在大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)中性能極佳，且就復(fù)雜度而言可以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)的分布式檢測方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模多用戶MIMO(multiple-input multiple-output)系統(tǒng)是5G無線通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)能夠增加無線通信系統(tǒng)的吞吐量從而支持海量數(shù)據(jù)的傳輸。大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)是在基站端配備大規(guī)模數(shù)量的天線，同時支持多個用戶的無線信號傳輸。在上行鏈路中，用戶的發(fā)送信號經(jīng)無線信道后由基站接收天線陣列接收，然后經(jīng)過信道估計和MIMO信號檢測，恢復(fù)出原始的用戶發(fā)送信號。已有的MIMO信號檢測方法包括MMSE(minimum mean-square-error)、MMSE-SIC(successive interference cancellation)、ML(maximum likelihood)、SD(sphere decoding)、AMP(approximation message passing)、EP(expectation propagation)等。

目前，大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)中傳統(tǒng)的基于MMSE的檢測方法依賴于集中式處理因而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度很高，ML和SD檢測方法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度也隨著天線數(shù)量配置的增加和星座調(diào)制階數(shù)的增加而急劇增大。高復(fù)雜度使得基于以上方法的信號檢測模塊不易于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，或即便實(shí)現(xiàn)之后復(fù)雜度很大，大量消耗系統(tǒng)資源。AMP檢測雖然有分布式的實(shí)現(xiàn)方式且檢測性能較好，但AMP在信號具有空間相關(guān)性時不收斂，且分布式AMP在各組接收天線數(shù)多于用戶天線數(shù)時不能正常工作，因而限制了其在大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。基于EP算法的檢測能夠克服AMP檢測的不穩(wěn)定性，并且檢測性能也超過了以上各MIMO檢測器，但目前的EP檢測器是集中式的架構(gòu)，其中矩陣求逆步驟的復(fù)雜度隨著天線數(shù)量的增加而急劇增大，不利于EP檢測在大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)的分布式檢測方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的隨接收端天線數(shù)增加而復(fù)雜度增大的問題，同時不降低EP檢測器的檢測性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種大規(guī)模多用戶MIMO系統(tǒng)的分布式檢測方法，包括以下步驟：

(1)首先對接收天線進(jìn)行分組，各組接收天線獲取的接收信號輸入不同的EP檢測模塊；

(2)對每組接收信號分別采用基于EP算法的MIMO信號檢測算法進(jìn)行信號檢測，包括初始化或更新用于近似后驗(yàn)概率的指數(shù)函數(shù)集的一階參數(shù)和二階參數(shù)；計算LMMSE檢測器檢測輸出的后驗(yàn)均值和方差以及將LMMSE檢測器檢測輸出去除先驗(yàn)概率后的外部信息的后驗(yàn)均值和方差；計算后驗(yàn)均值檢測器檢測輸出的后驗(yàn)均值和方差以及將后驗(yàn)均值檢測器檢測輸出去除先驗(yàn)概率后的外部信息的后驗(yàn)均值和方差；

(3)基于不同種類的EP MIMO檢測器，得到相應(yīng)的檢測結(jié)果：

(3a)對于完全分布式EP MIMO檢測器，按照步驟(2)進(jìn)行多次迭代直到收斂或者達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)，輸出各組的檢測結(jié)果到檢測結(jié)果合并模塊，在檢測結(jié)果合并模塊進(jìn)行線性合并，輸出完全分布式EP MIMO檢測器的檢測結(jié)果；