多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法，用以解决现有技术中对信号采用LRA检测不能达到最优的可达速率的问题。方法包括：根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵；根据接收信号、检测矩阵和选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值。本申请还公开一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测装置。

【技术实现步骤摘要】
多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法及装置
本申请涉及通信
，尤其涉及一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法及装置。
技术介绍
多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)技术由于能同时带来分集增益和空间复用增益，因此成为了第四代移动通信中普遍应用的技术。图1所示为MIMO技术的原理图。发送端经过Nt根发射天线，将数据流发射出去，经空间信道后由接收端的Nr(Nt≤Nr)根接收天线接收。在接收端，每根接收天线均会接收到来自每根发射天线的数据流。若以一个接收信号y来表示所有接收天线接收到的信号(后文将接收天线接收到的信号简称接收信号)，则该接收信号可以表示为x与y的关系如下式[1]所示：y＝Hx+n[1]其中，表示Nr×Nt维的信道矩阵，是接收天线上的零均值白高斯噪声矢量，方差为σ2。H中的元素可记为i的取值范围为[1，Nt]。hi中的元素可记为hji，hji表示发射天线i到接收天线j之间的单径信道衰落值，服从均值为0，方差为1的复高斯随机分布，j的取值范围为[1，Nr]。在MIMO系统中，用于检测y的信号检测算法主要有两大类。一类是线性检测算法，由线性检测器实现；另一类是非线性检测算法，由非线性检测器实现。无论是哪种算法，其目的都在于从接收信号y中恢复出发射天线发射的数据流x。为了获得近似最优的检测性能，基于最基本的线性检测算法，现有技术还提出了预处理辅助的线性检测算法。该算法在接收端对接收信号进行线性检测之前，对信道矩阵进行分解，并根据分解后的信道矩阵对接收信号进行检测，得到检测矢量；之后，再对检测矢量进行处理。一般地，预处理辅助的线性检测的过程如图2所示，主要包括如下步骤：第一步：接收端对信道进行估计，获得信道矩阵H；将H分解为一个约减矩阵和一个满秩的复整数矩阵的乘积，如式[2]所示。H＝QP[2]其中，Q为约减矩阵，P为复整数矩阵，且P是满秩矩阵。将公式[2]代入公式[1]中，得到下式[3]：y＝Hx+n＝QPx+n＝Qz+n[3]其中，z＝Px为等效发送信号。第二步：对y进行线性检测，得到检测矢量ρ，如下式[4]所示。ρ＝Gy[4]G为接收端所使用的检测矩阵。对检测矢量ρ实施线性变换，得到x的估计值现有技术中，常见的预处理辅助的线性检测为格基约减辅助(Lattice-Reduction-Aided，LRA)检测。LRA检测中，对信道矩阵H进行分解采用的是LRA算法，并通过迭代进行的约减操作和交换操作，逐步降低分解得到的约减矩阵各列矢量相关性和各列矢量模值的差异性，实现最终分解得到的约减矩阵Hred各列尽可能正交和等模。具体而言，LRA检测的过程主要包括下述步骤：第一步：分解信道矩阵H，得到约减矩阵Hred和复整数矩阵T：H＝HredT[6]对应于公式[2]，可知有Q＝Hred，P＝T。将公式[6]代入公式[1]中，得到下式[7]：y＝HredTx+n＝Hredz+n[7]第二步：对y进行线性检测，并对得到的检测矢量(如式[4]所示)实施线性变换，得到x的估计值(如式[5]所示)。对y进行线性检测的方式比如可以是迫零(ZeroForcing，ZF)检测或最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)检测，等等。LRA检测的优势在于，能获得Nr阶的满接收分集增益。LRA检测的缺陷在于，对信道矩阵H进行分解的准则是使约减矩阵Hred的每一列之间尽量正交且等模，从而尽量减小不同发射天线发出的数据流之间的干扰，但采用该准则并不能达到最优的可达速率。
技术实现思路
本申请实施例提供一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法，用以解决现有技术中对信号采用LRA检测不能达到最优的可达速率的问题。本申请实施例还提供一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测装置，用以解决现有技术中对信号采用LRA检测不能达到最优的可达速率的问题。本申请实施例采用下述技术方案：一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法，包括：根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵；其中，所述复整数矩阵集合由通过分解信道矩阵而得到的复整数矩阵构成；根据接收信号、检测矩阵和选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值；其中，所述检测矩阵是根据所述信道矩阵和所述选取的复整数矩阵确定的。一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测装置，包括：矩阵选取单元，用于根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵；其中，所述复整数矩阵集合由通过分解信道矩阵而得到的复整数矩阵构成；发送信号确定单元，用于根据接收信号、检测矩阵和矩阵选取单元选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值；其中，所述检测矩阵是根据所述信道矩阵和所述选取的复整数矩阵确定的。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：由于以与数据传输的有效性相关的参数值作为确定复整数矩阵的依据，因此可以实现在对接收信号进行检测时兼顾数据传输的有效性，避免现有技术中对信号采用LRA检测不能达到最优的可达速率的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为现有技术中的MIMO技术的原理图；图2为现有技术中的检测辅助的线性检测过程示意图；图3为本申请实施例1提供的一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法的具体实现流程图；图4为本申请实施例2提供的一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测装置的具体结构示意图；图5为采用本申请实施例提供的信号检测方案所能达到的数据流在接收端的可达速率与采用现有技术的LRA检测所能达到的数据流在接收端的可达速率的对比示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。实施例1为了解决现有技术中对信号采用LRA检测不能达到最优的可达速率和最优的可达速率的问题，本申请实施例1提供一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法。该方法的具体实现流程图如图3所示，主要包括下述步骤：步骤31，根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵。其中，上述与数据传输的有效性相关的参数值可以但不限于是不同发射天线发射的数据流在接收端的可达速率。上述复整数矩阵集合是由通过分解信道矩阵而得到的复整数矩阵构成的。实施例1中，对信道矩阵进行分解的方式可以但不限于采用现有技术中已有的任何对信道矩阵进行分解的方式。步骤32，根据接收信号、检测矩阵和选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值。其中，检测矩阵是根据信道矩阵和选取的复整数矩阵确定的。具体地，根据公式[4]和[5]，可以确定发射天线发射的数据流的估计值的计算公式如下式[8]所示：其中，y为接收信号，G为检测矩阵，P则为通过执行步骤31而选取到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法，其特征在于，包括：根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵；其中，所述复整数矩阵集合由通过分解信道矩阵而得到的复整数矩阵构成；根据接收信号、检测矩阵和选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值；其中，所述检测矩阵是根据所述信道矩阵和所述选取的复整数矩阵确定的。

【技术特征摘要】
1.一种多输入多输出系统中预处理辅助的信号检测方法，其特征在于，包括：根据与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵；其中，所述复整数矩阵集合由通过分解信道矩阵而得到的复整数矩阵构成；根据接收信号、检测矩阵和选取的复整数矩阵，确定发射的数据流的估计值；其中，所述检测矩阵是根据所述信道矩阵和所述选取的复整数矩阵确定的，所述与数据传输的有效性相关的参数值包括不同发射天线发射的数据流在接收端的可达速率的值；当所述与数据传输的有效性相关的参数值为不同发射天线发射的数据流在接收端的可达速率的值时，根据所述与数据传输的有效性相关的参数值，从复整数矩阵集合中选取复整数矩阵，包括：根据发射天线发射的数据流在接收端的可达速率和特定参数的映射关系以及所述特定参数的值，分别确定所述不同发射天线发射的数据流在接收端的可达速率的最小值；其中，所述特定参数的值包括：所述检测矩阵、高斯白噪声的功率值、信道矩阵和所述复整数矩阵集合中的复整数矩阵；从确定出的所有可达速率的最小值中确定最大值；从所述复整数矩阵集合中，选取所述最大值所映射的复整数矩阵。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下述方式获得所述复整数矩阵集合：确定置换后的各信道矩阵；所述置换后的各信道矩阵是通过互换信道矩阵的不同的列向量而得到的；利用所述置换后的各信道矩阵，对置换前的所述信道矩阵进行取整施密特正交化处理，得到所述复整数矩阵集合。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述置换后的各信道矩阵，对置换前的所述信道矩阵进行取整施密特正交化处理，得到所述复整数矩阵集合，包括：将置换前的所述信道矩阵作为待处理信道矩阵集合，并对待处理信道矩阵集合循环执行特定操作，直至获得预定个数的复整数矩阵子集合；其中，所述预定个数的复整数矩阵子集合构成所述复整数矩阵集合；所述特定操作包括：利用所述置换后的各信道矩阵，对待处理信道矩阵集合中的各矩阵进行取整施密特正交化处理，得到复整数矩阵子集合和处理后的信道矩阵集合；将待处理信道矩阵集合更新为处理后的信道矩阵集合。4.一种多输入多输出系统中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧，李文芳，赵龙，郑侃，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11