本发明专利技术请求保护一种应用于空间调制系统的基于A*算法的低复杂度检测算法。该算法在传统的基于A*检测算法基础上增加了将接收天线分层排序的处理过程。对接收天线的排序处理过程，能够使A*检测算法中最先选择的节点所在的分支更有可能包含最优路径，更早的将不对的节点排除，能够大大减少树搜索时需要访问的节点数(the number of visited nodes,NVN)，使A*检测算法的复杂度大大降低。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法
本专利技术涉及通信空间调制
，具体涉及一种应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法。
技术介绍
MIMO技术利用信道的空间特性，多径延迟，在不浪费频谱资源的条件下提高了无线通信系统的性能。尽管MIMO技术更能够满足人们对无线通信系统的更高信息传输速率和更可靠传输质量的需求，但是仍然存在一些缺点，例如信道间干扰(ICI)和天线间同步等问题。空间调制(spatialmodulation，SM)作为一种新的多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，MIMO)天线技术，避免了MIMO技术的上述缺点，已在无线通信领域中获得了广泛关注。SM中，任何传输周期内只有一根发射天线被激活用来传输数据，剩余的天线不传输信息，而具体的哪根天线被激活由输入信息比特来确定，即激活天线本身携带传输信息。SM技术的这种特点，使接收端不仅要检测传统星座调制符号，还要检测激活天线索引，为降低SM系统的检测复杂度，各种各样的低复杂度检测算法相继被提出。在A*算法中，对于节点x，使用启发式函数k(x)来确定在树搜索中访问节点的顺序。k(x)可以被分解为两个函数的和，即k(x)＝g(r，x)+h(r，x)，这里x代表树搜索中的分支号，如图2所示，x＝1，2，3，4；r表示第几层，即r∈{1，2，...，Nr}，其中Nr表示接收天线数。g(r，x)是到当前节点(r，x)的实际路径成本，h(r，x)是从节点(r，x)到目标的距离的容许启发式估计。如果启发式函数不高估从某个节点到目标的距离，则该启发式函数被称为允许的。将该算法应用到SM-MIMO系统中时，对于有Nt根发送天线，Nr根接收天线的SM系统，根据ML检测算法有：PEDr＝PEDr-1+|yr-hrlsm|(2)PED0＝0(3)这里lt和st分别是ML算法检测到的发送端激活天线序号和调制符号。y是Nr×1的接收符号向量，H是Nr×Nt瑞利衰落信道矩阵，sL＝{1，2，...Nt}是发送天线索引集合，SM＝{s1，s2，...sM}是调制符号星座点集合，M是符号调制阶数，s是仅有一个元素为非零的Nt×1发射符号向量。PEDr是第r层的部分欧式距离(PED)，yr是第r个天线上的接收信号，r∈{1，2，...，Nr}，hr1是信道矩阵H的第r行和第1列元素。从PED0＝0开始，累积(2)直到其达到最终成本PEDNr。A*算法中的初始节点对应于SM-MIMO树的根。目标节点是树中的任何叶节点。挑选节点并评估节点的邻居可以分别被视为访问节点和从该节点扩展子节点。路径成本函数g等于PED，因为它是从根到节点x的累积成本。剩余的h是子树成本估计的广义形式，因此，为了利用新度量k，需要确定h(r，x)。虽然可以采用任何可接受的估计作为h(r，x)，但是我们将h(r，x)例示为下一层的成本，即h(r，x)＝|yr+1-Hr+1，lsm|2(4)A*算法的一般过程为：①将初始节点添加到优先级队列；②从队列中选出具有最低k(x)的节点；③所选节点是否是目标节点，如果是则退出算法，否则继续下一步；④计算所选节点的邻居节点的k、g和h值；⑤将邻居节点排入优先级队列。从上面的分析可以看出，A*算法虽然在一定程度上减少了树搜索时需要访问的节点数(thenumberofvisitednodes，NVN)，但是当某分支第一层的节点度量值很小而最后几层的节点度量值非常大，反之，其他分支第一层的节点度量非常大而最后几层的节点度量值非常小时，NVN的的减少量将非常低，复杂度也会比较高。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。在A*算法中，搜索层数r按照接收天线序号1到Nr的顺序进行遍历，从而引起上述问题。因此本专利提出将接收天线序列按照每根天线的平均度量值进行降序排列后再遍历各分支，使许多分支中节点度量值较大的点排到前几层，这样能使最先得到的最小k(x)所在的分支更有可能包含最优路径，更早的将不对的节点排除，提出了一种能够大大减少NVN，使A*检测算法的复杂度大大降低的应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法。本专利技术的技术方案如下：一种应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法，所述空间调制的发送天线数为Nt，接收天线数为Nr，其包括以下步骤：步骤1、接收天线序列按照每根天线的平均度量值Er(即当前节点到根节点的欧氏距离的期望Er)进行降序排列，将各Er值降序排列得到一个排列后的索引序列步骤2、按照排序后的接收天线索引序列作为搜索的层数顺序画出树形搜索图，层数的排序根据接收天线欧式距离的期望降序排列；步骤3、对排序后的接收天线利用A*检测算法树搜索，找到最优路径点；步骤4、对找到的最优路径点解映射，检测结束。进一步的，所述步骤1中接收天线的欧氏距离的期望Er用下列公式表示：这里SM表示所有星座点的集合，Sl表示所有发送天线索引的集合，yr表示接收向量y的第r行，hl，r表示信号冲击函数H的第1列、r行，s表示可能的发送符号，K表示发送端采用传统调制方式的阶数，和s*分别表示yr、hl，r和s的共轭。当采用QAM或PSK调制时，上式可以变成这里，是平均符号功率。进一步的，所述步骤3中利用A*检测算法树搜索具体步骤如下：1)初始化PED0＝0；2)求第一层中每一个检测点的累积度量值，即执行PEDr＝PEDr-1+|yr-hrlsm|；并将PEDr的值赋给g(r，x)，g(r，x)是到当前节点(r，x)的实际路径成本；求出第一层中每一个节点到该分支下一个节点的度量值，并赋值给h(r，x)，即执行公式h(r，x)＝|yr+1-Hr+1，lsm|2，执行k(x)＝g(r，x)+h(r，x)，将第一层所有节点加入队列；3)选出当前队列中k(x)最小的点，如果该点的下一节点为叶子节点，即h(r，x)＝0，则搜索结束，否则执行下一步；4)选择上述最小k(x)对应节点的下一层分支节点为下一个搜索节点，计算该点的k(x)＝g(r，x)+h(r，x)，并将该点加入队列，重复执行步骤4)。进一步的，所述步骤2中根据Er降序顺序，将接收信号y和信道冲击响应H的各行重新排列，重新行排列的y和H分别用y_0和H_0表示。进一步的，所述步骤2中层数的排序根据接收天线欧式距离的期望降序排列，树形搜索图中的圆圈内表示的数值即为当前节点到前一节点的累积度量值，如果第二层的平均度量值大于第一层，就将第二层调整到第一层，优先搜索。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术提出将接收天线序列按照每根天线的平均度量值进行降序排列后再遍历各分支，使许多分支中节点度量值较大的点排到前几层，这样能使最先得到的最小k(x)所在的分支更有可能包含最优路径，更早的将不对的节点排除，能够大大减少NVN，使A*检测算法的复杂度大大降低。该基于接收天线排序的A*检测算法能够在保证近似最优性能的基础上降低信号检测的复杂度。附图说明图1是本专利技术提供优选实施例的实现流程图；图2是A*检测算法树搜索过程图(发送天线数为2，接收天线数为2，采用QPSK调制)；图3是增加了接收天线排序的A*检测算法树搜索过程图(发送天线数为2，接收天线数为3，采用QPSK调制)。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法，所述空间调制的发送天线数为N
【技术特征摘要】
1.一种应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法，所述空间调制的发送天线数为Nt，接收天线数为Nr，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、接收天线序列按照每根天线的平均度量值Er进行降序排列，即Er表示当前节点到根节点的欧氏距离的期望，将各Er值降序排列得到一个排列后的索引序列；步骤2、按照排序后的接收天线索引序列作为搜索的层数顺序画出树形搜索图，层数的排序根据接收天线欧式距离的期望降序排列；步骤3、对排序后的接收天线利用A*检测算法树搜索，找到最优路径点；步骤4、对步骤3中找到的最优路径点解映射，检测结束。2.根据权利要求1所述的应用于空间调制的低复杂度排序A*检测算法，其特征在于，所述步骤1中接收天线的欧氏距离的期望Er用下列公式表示：这里SM表示所有星座点的集合，Sl表示所有发送天线索引的集合，yr表示接收向量y的第r行，hl，r表示信号冲击函数H的第1列、r行，s表示可能的发送符号，K表示发送端采用传统调制方式的阶数，和s*分别表示yr、hl，r和s的共轭；当采用QAM或PSK调制时，上式可以变成
【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，王与凡，王华华，刘宇，陈发堂，李小文，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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