[發明專利]一種大規模MIMO系統中基于因子圖的置信度傳播信號檢測方法

有效

• 申請號: 201810187948.0
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108282200B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 李正權;孫垚垚;劉洋;吳瓊;沈連豐;趙小青;周成;燕鋒
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B17/391;H04B17/309
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種大規模MIMO系統中基于因子圖的置信度傳播信號檢測方法，包括：(1)將模型y＝Hx+n建模為因子圖，將接收信號y中的每個元素作為一個觀測節點，將發射信號x中的每個元素作為一個變量節點；(2)當計算第i個觀測節點y_i傳給第k個變量節點x_k的信息時，將其中的干擾項近似建模為高斯分布；(3)計算x_k的對數似然比信息，在觀測節點計算得到對數似然比信息后將其傳遞到其余的變量節點；(4)變量節點利用對數似然比信息計算本變量的條件邊緣概率信息，變量節點得到邊緣概率后再將其傳遞給所有觀測節點；(5)經過一定的迭代次數之后，對第k個變量節點進行檢測判決；(6)在迭代過程中利對邊緣概率信息和對數似然比信息的更新進行阻尼。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種大規模MIMO系統中基于因子圖的置信度傳播信號檢測方法。

背景技術

大規模MIMO(Large Scale-Multiple-Input Multiple-Output,LS-MIMO)系統是第五代移動通信系統的關鍵技術之一，通過在基站和用戶端配備大量天線，顯著地提高系統的信道容量、數據傳輸速率、頻譜效率和通信質量。由于天線數的增多，許多適用于傳統MIMO系統的高性能的方法不再適用于大規模MIMO系統，這些方法往往會產生較高的復雜度。因此如何在維持較好性能的同時降低方法復雜度成為了一個急需解決的問題。

傳統的信號檢測方法可以根據運算特性分為線性檢測方法和非線性兩類。線性檢測方法是使用線性運算處理信息，方法實現簡單，計算復雜度低。主要有迫零檢測(ZF)、匹配濾波檢測(MF)和最小均方誤差檢測(MMSE)等。非線性檢測是使用非線性運算處理信息，可以獲得很好的系統性能，例如ML檢測，但是計算復雜度過高，不適用于大規模MIMO系統。

圖模型是表示隨機變量相互之間依賴關系的圖。消息傳遞方法是圖模型上求解概率推斷問題的一種非常有效的技術。近年來，圖模型上的消息傳遞方法在大規模MIMO系統中的應用越來越廣泛，被認為是一種可以實現低復雜度高性能信號處理的有效方法，但目前該方法存在收斂速度慢、檢測方法的性能低下等缺陷。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種大規模MIMO系統中基于因子圖的置信度傳播信號檢測方法，為了加快置信度傳播信號檢測方法的收斂速度，提高檢測方法的性能，本發明提出將阻尼法應用到檢測方法中，以提高檢測方法的誤碼性能和收斂速度。

本發明提出的大規模MIMO系統中基于因子圖的置信度傳播信號檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：將MIMO系統模型y＝Hx+n建模為因子圖，在因子圖中將系統模型中接收信號向量y中的每個元素作為一個觀測節點(因子節點)，將發射信號(待檢信號)向量x中的每個元素作為一個變量節點，H表示信道增益矩陣，n表示噪聲信號向量；

步驟2：當計算第i個觀測節點y_i傳給第k個變量節點x_k的信息時，可以將其中的干擾項近似建模為高斯分布，即y_i＝h_ikx_k+λ_i,k，其中λ_i,k表示干擾和噪聲部分，且λ_i,k服從

步驟3：計算第i個觀測節點處第k個變量節點x_k的對數似然比信息，在觀測節點計算得到對數似然比信息后將其傳遞到其余的變量節點；

步驟4：變量節點在接收到觀測節點發送的對數似然比信息后，利用其計算本變量的條件邊緣概率信息，變量節點得到邊緣概率信息后再將其傳遞給所有觀測節點；

步驟5：經過一定的迭代次數之后，變量節點的邊緣概率收斂到一個值，對第k個變量節點進行檢測判決；