无线通信系统空域最大后验概率检测方法技术方案

无线通信系统空域最大后验概率检测方法是多天线无线通信系统的空域最大后验概率检测技术，所述的检测方法对其它时刻的干扰信号进行迭代软干扰消除检测，而对当前时刻空间域的所有信号采用最大后验概率的检测或者简化的最大后验概率检测，其检测步骤如下：以衰落块为单位，把接收信号在时间域和空间域进行匹配合并，并计算等效的通道矩阵；再进行序列检测，在检测内部迭代尚未结束时用来计算信号的估计和方差，在检测内部迭代结束时，输出结果或者硬判决后输出结果。本发明专利技术提供一种多天线系统在多径环境中的空域ＭＡＰ检测方法，以远低于ＭＡＰ检测的复杂度获得鲁棒的性能。

【技术实现步骤摘要】
无线通信系统空域最大后验概率检测方法
本专利技术是一种多天线无线通信系统的空域最大后验概率检测技术，属于高速无线传输

技术介绍
在无线通信系统中使用多天线发送和多天线接收，在理论上能够成倍地提高通信系统的传输能力。然而在多天线无线通信系统的接收端，存在着空间域，即天线间的信号干扰。在使用宽带的单载波或宽子带的多载波传输时，每个载波的无线信道成为频率选择性信道，即存在着不同时刻上的符号间干扰。因此，在频率选择性信道的环境下，多天线系统的接收端既存在着不同天线之间的信号干扰，又存在着不同时刻的信号干扰，同时还存在着加性高斯白噪声。多天线系统接收机中的检测器部分需要从迭加了不同发送天线信号的多天线接收信号中还原出发送信号。针对同时存在时间域和空间域两个维度的干扰情况下的最大后验概率(MAP)的检测方法，在发送天线数较多或多径数较多时具有不可实现的复杂度，无法应用于实际系统中。在一般室外通道环境中，通常会存在直达径，天线之间也会存在相关性，这样的通道使得基于最小均方误差(MMSE)准则和干扰抵消的检测方法不能获得理想的性能。在实际通信系统中，为了抵抗噪声和干扰，通常会采用差错控制编码，而高效的差错控制编码通常使用软判决译码，即需要输入比特的软信息，而不是硬判决，这样就要求检测器提供比特的软信息。在接收端，检测器同译码器迭代工作的迭代检测解碼接收机同传统的检测解碼级联工作的接收机相比较，能够大大地改善性能。而迭代检测解碼的接收机要求检测器是软输入软输出，即检测器不仅能够输出软判决信息给译码器，而且能够使用译码器回馈的结果作为先验信息。在存在空间相关性和直达径分量的频率选择性信道中，寻求多天-->线无线通信系统的高性能低复杂度的软输入软输出检测器，对于多天线无线通信系统的广泛应用，是一个重要的问题。设发送天线数为N，接收天线数为M，信道路径数为L。在频率选择性信道中，设第k时刻在第n根天线上的复基带发送信号为sn，k′，第m根接收天线的接收信号为rm，k′，令从第n根发送天线到第m根接收天线在第l径的信号响应为hm，n，l，则收发基带信号之间的关系为rm,k′=Σl=1LΣn=1Nhmn,lsn,k′+Zm,k]]>[公式1]写成矩阵和向量的表达式rk′=Σl=0L-1Hlsk-1′+zk]]>[公式2]其中rk′＝[r1，k′，r2，k′，...，rM，k′]T，sk′＝[s1，k′，s2，k′，...，sN，k′]T，zk＝[z1，k，z2，k，...，zM，k]T，
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种频率选择性信道下多天线无线通信系统的空域最大后验概率检测器，具有高性能低实现复杂度的特点，能够满足迭代检测解碼接收机对检测器的软输入软输出的要求。技术方案：本专利技术的无线通信系统空域最大后验概率检测方法对其它时刻的干扰信号进行迭代软干扰消除检测，而对当前时刻空间域的所有信号采用最大后验概率的检测或者简化的最大后验概率检测，其检测步骤如下：1.1)以衰落块为单位，把接收信号在时间域和空间域进行匹配合并，并计算等效的通道矩阵，-->1.2)进行序列检测，考虑某个时刻上步骤1.1)得到的信号向量，对其它时刻上的干扰信号根据其估计值进行干扰消除，得到干扰消除后的接收信号，同时计算等效的噪声方差阵，利用得到的干扰消除后的信号，等效的信道矩阵和噪声方差阵进行最大后验概率或简化的最大后验概率检测，得到检测结果，1.3)由步骤1.2)得到的检测得到的比特软信息，在检测内部迭代尚未结束时用来计算信号的估计和方差，重新返回至步骤1.2)进行下一轮检测；在检测内部迭代结束时，输出结果或者硬判决后输出结果。步骤1.2)中干扰消除时采用干扰信号的期望作为干扰信号的估计值，而等效的噪声方差矩阵则根据信道矩阵，噪声方差，干扰信号的方差计算，干扰信号的期望和方差可以由前一级的检测结果计算，也可以由译码器输出的软信息提供。所述的检测方法还可以采用如下步骤进行简化实现：3.1)初始化：对每个k，计算xk′=Σl=0L-1HlHrk+l′,]]>且计算G′=G-(L-1)′···G0′···GL-1′]]>令GI′为G′去除G0′后的矩阵。对G0′和GI′做实部和虚部扩展后成为新的实数矩阵，即G0=Re(G0′)-Im(G0′)Im(G0′)Re(G0′),]]>GI=Re(GI′)-Im(GI′)Im(GI′)Re(GI′);]]>对xk′做实部和虚部的扩展xk=Re(xk′)Im(xk′);]]>对G0做cholesky分解，得到：G0=U1TU1,]]>U1为一实数上三角阵；计算和其中G~I=U1-TGI,]]>的每个元素为对应元素的平方；3.2)序列检测：对k＝1...K，依次以下步骤；3.2.1)干扰消除：计算x^k=xk-GIE[uI,k],]]>ηk=F~Ivk,]]>其中uI，k为干扰信号组成的向量，vk为干扰信号方差组成的向量；-->3.2.2)计算s^k=G0-1x^k,]]>对n＝1，...，2N，计算ρn=1/ηk,n+σz2,]]>再将U1的第n行乘以ρn，得到新的上三角阵U；3.2.3)对信号向量sk所对应的所有比特bi，计算3.2.4)若当前次迭代是检测内部的最后一次迭代，则将结果输出；若当前次迭代不是检测内部的最后一次迭代，则根据这些结果重建信号估计值和方差；重复步骤3.2)。有益效果：本专利技术给出的频率选择性信道下多天线无线通信系统的空域最大后验概率的检测方法，而在信道条件较为恶劣，即存在严重的直达径或者天线间有较强的相关性条件下，性能远优于MMSE等线性检测方法。而其实现复杂度远低于传统的最大后验概率的方法，尤其在信道径数较多的情况下。该检测方法以相对低的复杂度获解决了多天线系统在频率选择性信道下最大后验检测器复杂度太高无法实现的问题，也克服了线性软输入软输出检测方法在恶劣信道条件下行性能较差甚至不工作的问题。附图说明图1为编码的多天线通信系统及空域最大后验概率检测的迭代接收机的示意图。图2为软输入软输出空域最大后验概率检测器示意图。具体实施方式本专利技术的图1的上半部分描述的是本专利技术适用的通信系统的发送机，图1的下半部分描述的是本专利技术适用的通信系统的迭代接收机。图2为软输入软输出空域最大后验概率检测器示意图。该方案主要包括初始化，干扰消除，最大后验概率检测，计算符号概率和统计量等四个步骤。以下我们分别对这四个步-->骤进行详细论述，最后讨论检测器的工作流程。1、初始化步骤：检测器的工作以一个块为单位，即在这个块内，信道被认为是不随时间变化的，设块的长度为K。初始化步骤依次为：(1.1)空时合并：对每个k＝1...K，计算xk′=&Sigma本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线通信系统空域最大后验概率检测方法，其特征在于所述的检测方法对其它时刻的干扰信号进行迭代软干扰消除检测，而对当前时刻空间域的所有信号采用最大后验概率的检测或者简化的最大后验概率检测，其检测步骤如下：１．１）以衰落块为单位，把接 收信号在时间域和空间域进行匹配合并，并计算等效的通道矩阵，１．２）进行序列检测，考虑某个时刻上步骤１．１）得到的信号向量，对其它时刻上的干扰信号根据其估计值进行干扰消除，得到干扰消除后的接收信号，同时计算等效的噪声方差阵，利用得到的 干扰消除后的信号，等效的信道矩阵和噪声方差阵进行最大后验概率或简化的最大后验概率检测，得到检测结果，１．３）由步骤１．２）得到的检测得到的比特软信息，在检测内部迭代尚未结束时用来计算信号的估计和方差，重新返回至步骤１．２）进行下一轮 检测；在检测内部迭代结束时，输出结果或者硬判决后输出结果。

【技术特征摘要】
1、一种无线通信系统空域最大后验概率检测方法，其特征在于所述的检测方法对其它时刻的干扰信号进行迭代软干扰消除检测，而对当前时刻空间域的所有信号采用最大后验概率的检测或者简化的最大后验概率检测，其检测步骤如下：1.1)以衰落块为单位，把接收信号在时间域和空间域进行匹配合并，并计算等效的通道矩阵，1.2)进行序列检测，考虑某个时刻上步骤1.1)得到的信号向量，对其它时刻上的干扰信号根据其估计值进行干扰消除，得到干扰消除后的接收信号，同时计算等效的噪声方差阵，利用得到的干扰消除后的信号，等效的信道矩阵和噪声方差阵进行最大后验概率或简化的最大后验概率检测，得到检测结果，1.3)由步骤1.2)得到的检测得到的比特软信息，在检测内部迭代尚未结束时用来计算信号的估计和方差，重新返回至步骤1.2)进行下一轮检测；在检测内部迭代结束时，输出结果或者硬判决后输出结果。2、根据权利要求1所述的无线通信系统空域最大后验概率检测方法，其特征在于步骤1.2)中干扰消除时采用干扰信号的期望作为干扰信号的估计值，而等效的噪声方差矩阵则根据信道矩阵，噪声方差，干扰信号的方差计算，干扰信号的期望和方差可以由前一级的检测结果计算，也可以由译码器输出的软信息提供。3、根据权利要求1或2所述的无线通信系统空域最大后验概率检测方法，其特征在于所述的检测方法采用如下步骤进行简化实现：3.1)初始化：对每个k，计算xk′=Σl=0L-1HlHrk+l′,]]>且计算G′=G-(L-1)′&Center...

【专利技术属性】
技术研发人员：高西奇，尤肖虎，王闻今，权东昇，李昇骏，
申请(专利权)人：东南大学，韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]