多输入多输出系统中实现迭代检测的方法及多天线检测器技术方案

本发明专利技术公开了一种多输入多输出系统中实现迭代检测的方法及多天线检测器，其关键是，在前几次迭代过程中，使用性能较好的第一类检测方法来计算软信息；在后几次迭代过程中，使用复杂度较低的第二类检测方法来计算软信息。这样，实现了在保证系统整体性能的基础上降低迭代检测的复杂度这个目的。应用本发明专利技术，通过仿真测试结果可知，系统的整体性能得到了有效的保证，且复杂度大大降低。本发明专利技术应用简单，对现有系统改动很小，与现有系统有很好的兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多输入多输出(MIMO)系统
，特别是指一种多输入多输出系统中实现迭代检测的方法及多天线检测器。
技术介绍
MIMO系统在提高频谱利用率方面有巨大潜力，而且理论上可以获得与发射天线数成正比的系统容量。图1所示为基于空时比特交织编码调制(ST-BICM)的收发机原理框图。在发送数据时，待发送数据经turbo编码器的turbo编码后，再经交织器和调制、串并转换处理后，通过天线发送出去。接收数据时，多天线检测器或称MIMO检测器从天线接收数据，对接收到的数据进行检测，并将检测出的软信息传送给turbo软入软出编码器进行后续处理，同时多天线检测器还接收来自turbo软入软出编码器的先验信息LA1，应用在后续的迭代检测中，以保证检测的准确性。下面首先对软信息做一简介。考虑系统中有nT个发送天线和nR个接收天线。原始数据经过编码和交织，作为整个编码序列的一部分，得到一个1×McnT的二进制的行向量x=(x1,···,xnT),]]>其中xi=(xi1,···,xiMc),]]>Mc表示调制阶数。然后x被映射成一个复向量并转换成一个列向量s=(s1,···,snT)T]]>传输出去。经历衰落信道后，在接收端的接收矢量为y＝Hs+n (1)其中H是一个nR×nT的信道矩阵(nT≤nR)，它的每一个元素都是独立的归一化的复高斯随机变量。而n则是一个零均值，协方差矩阵为σ2InR的复高斯白噪声向量，其中的InR为nR×nR的单位矩阵。因此，以发射矢量为条件的接收矢量服从多维高斯分布。假设完全掌握了信道信息，那么就可以构造出一个包含MIMO检测器和软输入软输出(SISO)译码器的迭代系统。在一次迭代中，MIMO检测器会生成关于第i根天线上第j个传输比特(xij)的后验似然信息(APP)。通过一系列公式变形及计算，可以得到MIMO检测器输出的第i根天线上第j个传输比特(ij)的后验软信息为LD(xij|y)≈maxXij,+1Σi=1nTΛi-maxXij,-1Σi=1nTΛi---(2)]]>其中， 为搜索树上每个节点的权值。通常，将后验软信息简称为软信息。参见图2，其是nT＝2，Mc＝2时所用的搜索树。该搜索树第一层(即搜索树的上面一层)表示有四种可能性的路径，图2中的Λ2表示这一层的权值，第二层内的节点表示基于第一层不同的选择之后所有可能存在的路径，图2中的Λ1表示这一层的权值。参见图3，该图中的每一个圆圈代表搜索树中的一个节点，每个圆圈内的数字表示该节点的权值大小，这个权值所表示的含义为——衡量了候选节点到接收矢量的距离。目前有很多种方法来搜索多个带权值的幸存路径，可以大致将这些方法分为两类。第一类方法是能够保证所搜索到的幸存路径集合的权值肯定是最小的，即处于这个集合之外的其他路径的权值肯定大于此集合中每个路径的权值，诸如多个幸存路径的最短路径搜索(SPM，Shortest Path with Multiplesurvived paths)、列表球形译码(List Sphere Decoding)和列表序列检测(List-Sequential Detector)等。第二类方法找到的幸存路径集合内各路径的权值只能是相对较小的，由于其搜索策略的影响，只能保证这一集合内各路径的权值有很大的概率是所有路径中最小的，诸如迭代的树搜索(Iterative TreeSearch)、QRM(QR decomposition with M algorithm)、BNB-SS(Branch andBound with Sphere Searching)等。第一类方法的性能都会优于第二类方法，但第二类方法的优势在于它们的复杂度往往较低。其中，有关上述List Sphere Decoding的描述已在Bertrand M.Hochwald andStephan ten Brink，“Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel”，IEEETrans.On Communications，Vol.51，No.3，2003，pp389-399；和Y.Hong，J.Choi，J.Yuan and P.Rapajic，“A new approach for iterative decoding on coded MIMOchannels via sphere decoding”，ISSSTA 2004，pp520-524中给出。有关上述List-Sequential Detector的描述已在S.Baro，J.Hagenauer and M.Witzke，“Iterative detection of MIMO transmission using a list-sequential detector”，ICC2003，pp2653-2657中给出。有关Iterative Tree Search的描述已在De Jong，Y.L.C.，Willink，T.J.，“Iterative tree search detection for MIMO wireless systems”，IEEE 56th Vehicular Technology Conference，2002-Fall.Vol2，Sep.2002，pp1041-1045中给出。有关QRM的描述已在Hiroyuki Kawai etc.，“Likelihoodfunction for QRM-MLD suitable for soft-decision turbo decoding and itsperformance for OFCDM MIMO multiplexing in multipath fading channel”，IEICETrans.Commun.，vol.E88-B，No.1，Jan.，2005，pp47-56中给出。有关BNB-SS的描述已在Joseph Boutros，Nicolas Gresset etc.“Soft-input soft-output latticesphere decoder for linear channels”，GLOBECOM，2003，pp583-1587中给出。参见图6(a)，现有的多天线检测器中仅包括一类检测模块，该检测模块可以是第一类检测模块也可以是第二类检测模块，其用于接收来自天线的信息，获取幸存路径集合，并根据该集合计算出软信息发送给译码器做后续处理。当然，在一次处理后，该检测模块在后续的迭代处理中还会接收译码器反馈的先验信息，根据该先验信息以及从天线接收到的信息，重新计算所有节点的权值，获取幸存路径集合，并根据该集合计算出软信息发送给译码器做后续处理。如此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多输入多输出系统中实现迭代检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：ａ、多输入多输出ＭＩＭＯ系统中的多天线检测器从接收天线接收信息并保存；ｂ、根据已保存的接收到的信息应用第一类检测方法计算出软信息，传送给译码器； ｃ、多天线检测器接收译码器反馈的先验信息，计算先验信息均值，判断该先验信息均值是否大于等于预设的阈值，若是则执行步骤ｄ，否则根据已保存的接收信息和当前接收到的先验信息应用第一类检测方法计算出软信息，传送给译码器，之后重复执行本步骤； ｄ、所述多天线检测器根据已保存的接收信息和当前接收到的先验信息应用第二类检测方法计算出软信息，传送给译码器；之后，所述多天线检测器继续应用第二类检测方法获取幸存路径集合，计算出软信息，直到达到预设的最大的迭代次数，完成迭代检测为止。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧，龙航，郑侃，王文博，
申请(专利权)人：大唐移动通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]