用于MIMO系统的低复杂度的信号检测方法和检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于ＭＩＭＯ系统的低复杂度的信号检测方法和检测装置。信号检测装置根据信道估计的结果对接收信号进行检测，从而输出接收信号的软比特测度信息。信号检测装置包括：线性检测部，其基于所述信道估计的结果，来对接收信号进行检测，以获得初始估计信号；星座选择部，其基于所述初始估计信号，从原始星座集中生成针对各发送码元的候选星座子集；以及软比特测度计算部，其根据所述候选星座子集中的候选星座，计算针对各发送码元的软比特测度。本发明专利技术的信号检测方法和信号检测装置可以在降低计算复杂度的同时，实现优于线性检测器的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及MIMO系统中的信号检测技术，更具体地说，涉及一种用于MIMO系统的低复杂度的信号检测方法和检测装置，其通过将线性检测和最大似然检测原理相结合，降低了计算的复杂度，同时实现了良好的性能。
技术介绍
作为满足未来无线通信系统的高容量需求的方案，MIMO(多输入多输出)系统受到了较多关注。在MIMO系统中，发送端利用多根天线进行信号的发送，接收端利用多根天线进行信号的接收。研究表明，相比于传统的单天线传输方法，MIMO系统可以显著地提高信道容量，从而提高信息传输速率。另外，MIMO系统采用的发送和接收天线数越多，其可提供的信息传输速率就越高。相比于时频资源，空间的天线资源几乎是无限可利用的，因此MIMO技术有效地突破了传统研究中的瓶颈，成为了下一代无线通信系统的核心技术之一。在MIMO系统中，一个可能的传输方案是同时并行地传送多个不同的数据流(空间复用或垂直分层空时码(VBLAST))([非专利文献1])。在此情况下，所有传送的数据流都将经历不同的信道参数，并且在接收天线处被交叠接收。另一方面，对于更高比特率的持续增长的需求导致多载波传输技术的出现，多载波传输技术可以通过用于宽带通信的OFDM(正交频分复用)来实现。OFDM调制技术将总的可用带宽分成多个等间距的频带。通过施加合适的循环前缀，可以使单个子信道呈现平衰落信道特性。将MIMO技术和OFDM技术相结合，使得可以在频率选择信道中采用-->BLAST。因此，基于BLAST检测算法的MIMO-OFDM系统有望成为未来移动无线系统的备选方案。作为MIMO系统中的信号检测方案，已经提出了各种检测方法，如迫零检测法(ZF：Zero Forcing)、最小均方误差检测法(MMSE)、VBLAST检测法以及最大似然度检测法(MLD)。ZF和MMSE是线性检测方法，它们的复杂度低，但是性能也差。VBLAST是将线性检测与连续的信号干扰消除相结合的方法，而且与线性检测方法相比具有更好的性能。MLD检测法计算按所有可能发送码元组合得到的接收信号与实际接收信号之间的距离，并检测与最小距离所对应的发送码元组合，作为最可能的发送码元组合。MLD相比于MMSE和VBLAST具有优异的特性，但是其计算复杂度随星座数量和发送器天线的数量而呈指数式增长。为克服此缺点，已提出了许多次优的非线性检测方法，如迭代BLAST([非专利文献2])、球解码(SD)([非专利文献3])以及QRM-MLD([非专利文献4])等，这些方法可以大大减小计算工作量，但也造成了相当大的性能损失。而用于MIMO和MIMO-OFDM系统的新的检测方法仍然在研究中。在大多数实际的无线系统中，应用了信道编码以进一步增强系统性能。在编码的MIMO系统中，MLD是最佳的，但复杂度也最高。具有硬判决的非线性检测器，如BLAST和球解码等，性能要比线性检测器好。对于软比特输出信息检测器，MMSE检测相比于VBLAST检测具有更好的性能，因为VBLAST检测会受判决反馈过程中的误差传播影响。鉴于上述问题，仍然需要用于MIMO系统的在软比特输出MMSE检测器与MLD之间的折衷方案。希望发现其它性能接近于ML解码器且复杂度较低的检测器。为了全面利用编码增益，针对解码器的合适软信息计算方法对于无线信道是关键的。以下列出本专利技术的参考文献，通过引用将它们并入于此，如同在本说明书中作了详尽描述。1、[专利文献1]：Love David J.et al.，Low-complexity hierarchicaldecoding for communications systems using multidimensional QAMsignaling(US 0052317 A1)-->2、[专利文献2]：Niu Huaning，et al.，Method of soft bit metriccalculation with direct matrix inversion MIMO detection(US 0227903 A1)3、[专利文献3]：Hosur Srinath，et al.，MIMO Decoding(US 0265465A1)4、[非专利文献1]：G.J.Foschini，“Layered space-time architecture forwireless communication in a fading environment when using multielementantennas”，Bell Labs Tech.J.pp.41-59，Autumn 19965、[非专利文献2]：X.Li，H.Huang，G.Foschini，and R.A.Valenzuela，“Effects of Iterative Detection and Decoding on the Performance of BLAST”，in Proc.IEEEGLOBECOM’00，pp.1061-1066，20006、[非专利文献3]：E.Viterbo and J.Boutros，“A Universal Lattice CodeDecoder for Fading Channels”，IEEE Transactions on Information Theory，vol.45，no.5，pp.1639-1642，July 19997、[非专利文献4]：H.Kawai，K.Higuchi，N.Maeda，M.Sawahashi，T.Ito，Y.Kakura，A.Ushirokawa，and H.Seki，“Likelihood function forQRM-MLD suitable for soft-decision turbo decoding and its performance forOFCDM MIMO multiplexing in multipath fading channel”，IEICE Trans.Commun.，vol.E88-B，no.1，pp.47-57，Jan.2004
技术实现思路
本专利技术的目的是挖掘软输出MMSE检测器与ML检测器之间的潜在性能改进。通过选择较小的候选QAM星座子集，降低了LLR计算的计算复杂度。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于无线通信系统的接收机中的信号检测方法，其根据接收机接收到的信号进行信道估计，根据该信道估计的结果来对接收信号进行检测，从而输出接收信号的软比特测度信息，该信号检测方法包括以下步骤：基于信道估计的结果，使用线性检测器来对接收信号进行检测，以获得初始估计信号；基于所述初始估计信号，从原始星座集中生成针对各发送码元的候选星座子集；以及根-->据所述候选星座子集中的候选星座，计算针对各发送码元的软比特测度。在上述信号检测方法中，所述线性检测器包括迫零检测器和最小均方误差检测器。在上述信号检测方法中，基于所述初始估计信号与原始星座集中的星座之间的距离来选择候选星座。在上述信号检测方法中，所述候选星座子集中的候选星座的个数根据信道信息和信噪比值可以是固定的或可变的。在上述信号检测方法中，通过最大后验概率(或简化的最大后验概率)处理模块计算各发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信系统的接收机中的信号检测方法，其根据接收机接收到的信号进行信道估计，根据该信道估计的结果来对接收信号进行检测，从而输出接收信号的软比特测度信息，该信号检测方法包括以下步骤：　基于信道估计的结果，使用线性检测器来对接收信号进行检测，以获得初始估计信号；　基于所述初始估计信号，从原始星座集中生成针对各发送码元的候选星座子集；以及　根据所述候选星座子集中的候选星座，计算针对各发送码元的软比特测度。

【技术特征摘要】
1、一种用于无线通信系统的接收机中的信号检测方法，其根据接收机接收到的信号进行信道估计，根据该信道估计的结果来对接收信号进行检测，从而输出接收信号的软比特测度信息，该信号检测方法包括以下步骤：基于信道估计的结果，使用线性检测器来对接收信号进行检测，以获得初始估计信号；基于所述初始估计信号，从原始星座集中生成针对各发送码元的候选星座子集；以及根据所述候选星座子集中的候选星座，计算针对各发送码元的软比特测度。2、根据权利要求1所述的信号检测方法，其中，所述线性检测器包括迫零检测器和最小均方误差检测器。3、根据权利要求1所述的信号检测方法，其中，基于所述初始估计信号与原始星座集中的星座之间的距离来选择候选星座。4、根据权利要求1所述的信号检测方法，其中，所述候选星座子集中的候选星座的个数根据信道信息和信噪比值可以是固定的或可变的。5、根据权利要求1所述的信号检测方法，其中，通过最大后验概率或简化的最大后验概率处理模块来计算各发送码元的软比特测度。6、一种用于无...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛金银，田军，林宏行，徐凯，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]