对MIMO信号进行空时译码的处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法及装置。该方法包括：步骤1，对MIMO系统中的矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵H进行QR分解，并进行初始化操作，其中，Nt为发射天线的数量、Nr为接收天线的数量；步骤2，根据输入参数接收信号y、以及信道矩阵H的QR分解结果，列举出每一级发射天线中发射信号的候选星座点，其中，M为每一级列举候选星座点的个数，y＝Hs+n，s是矩阵大小为Nt×1的发射信号、n是矩阵大小为Nt×1的高斯白噪声；步骤3，根据得到的候选星座点，计算因本级增加候选星座点的选取而增加的欧几里得距离；步骤4，根据每一级计算的候选星座点的欧几里得距离增量之和，判决输出空时译码。

【技术实现步骤摘要】
对MIMO信号进行空时译码的处理方法及装置
本专利技术涉及通讯信号检测领域，特别是涉及一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法及装置。
技术介绍
在现有技术中，通过多天线空间复用技术，系统的传输速率可以随天线数线性增长。天线数的增加，虽然可以显著的提高系统速率，但也极大的增加了接收机算法的复杂度。以具有最优检测性能的最大似然(MaxLikelihood，简称为ML)检测算法为例，其复杂度随着发射天线数的增加成指数增长，很难在实际中应用。目前，多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Out-put，简称为MIMO)检测算法获得了广泛的研究，较为典型的算法包括两类：一类是以迫零(ZeroForcing，简称为ZF)、最小均方误差(MinimumMeanSquareError，简称为MMSE)及其变种算法为主的线性检测算法；另一类是以垂直分层空时结构(Vertical-BellLaboratorieslayeredspace-time，简称为V-BLAST)、类ML及其变种算法为主的非线性检测算法。线性算法虽然具有较低的复杂度，但在检测时存在错误传递特性，使其在低信噪比时性能极差；V-BLAST算法相对于线性算法获得了一定的性能改善，但复杂度也随之提高；与线性算法和V-BLAST算法相比，ML算法也具有较高的复杂度，但是，ML算法能够显著的提高系统性能，尤为重要的是，ML算法能够在信噪比相对较低的场景下仍然保持着优异的性能，这对于无线通信系统而言无疑具有巨大的吸引力。为了解决ML算法的高复杂度问题，人们提出了许多简化算法，这些算法能够在牺牲较少性能的前提下，降低算法的复杂度，较为典型的算法如球形译码(SphereDecoding)、K-Best算法及其变种算法等。他们存在的主要缺点包括：1、串行操作，拥有过多的循环搜索指令，会显著提高可编程器件的功耗和处理时延，不利于信号的实时处理；2、传统算法的计算复杂度过高，执行过程依赖于指令的动态跳转，这将大大降低可编程器件的资源利用率；3、上一级天线搜索得到的星座点不正确将会影响下一级星座点的搜索，从而产生错误传递。以下重点对选择性快速列举算法(SelectiveSpanningwithFastEnumeration，简称为SSFE)进行说明，SSFE一种空时译码方法，在SSFE方案中，通过选择性快速列举方法，选出每一级的候选星座点。具体地，在MIMO系统中，设有Nt根发射天线、Nr根接收天线、采用M-QAM调制方式。接收信号y可以表示为：y＝Hs+n，其中，H是矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵、s是矩阵大小Nt×1为发射信号、n是矩阵大小为Nt×1高斯白噪声。对信道矩阵H进行QR分解可得：H＝Q×R；接收向量y和信道矩阵H进行QR分解后的矩阵Q的埃尔米特相乘，QH表示矩阵Q的埃尔米特共轭。定义第i根发射天线估计得到符号sj的欧几里得距离增量||e||为：其中，sj表示已检测出的第j根发射天线的发射信号,Rij表示矩阵R的第i行j列元素；表示向量的第i个元素。从上述处理可以看出，SSFE技术提供了一个较好的空时译码观念及方法，但在实际情况并非如模型所述理想，SSFE技术在进行快速列举时存在如下问题：1、在进行选择性快速列举星座点时，当待检测信号的星座点位于星座图边缘时，用该方法得到的结果已经超出了星座图的范围；2、由于下一级星座点的确定要依赖于上一级得到的星座点，因此只要有一处结果超出了星座图范围，从该支路以后的结果都是错误的，即引起错误传递。
技术实现思路
本专利技术提供一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法及装置，以解决现有技术中SSFE算法在进行快速列举时所存在的问题。本专利技术提供一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法，包括：步骤1，对MIMO系统中的矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵H进行QR分解，并进行初始化操作，其中，Nt为发射天线的数量、Nr为接收天线的数量；步骤2，根据输入参数接收信号y、以及信道矩阵H的QR分解结果，列举出每一级发射天线中发射信号的候选星座点，其中，M为每一级列举候选星座点的个数，y＝Hs+n，s是矩阵大小为Nt×1的发射信号、n是矩阵大小为Nt×1的高斯白噪声；步骤3，根据得到的候选星座点，计算因本级增加候选星座点的选取而增加的欧几里得距离；步骤4，根据每一级计算的候选星座点的欧几里得距离增量之和，判决输出空时译码。优选地，步骤1具体包括：步骤11，根据公式1对信道矩阵H进行QR分解；H＝Q×R公式1；其中，Q表示对信道矩阵H进行QR分解后的正交矩阵，R表示对信道矩阵H进行QR分解后的上三角矩阵；步骤12，将接收信号y和信道矩阵H进行QR分解后的矩阵Q的埃尔米特转置相乘：其中，QH表示矩阵Q的埃尔米特共轭；步骤13，令i＝Nt。优选地，步骤2具体包括：步骤21，根据公式2计算第i(1,2,…,Nt)根发射天线的发射信号经过直接还原的数据；其中，表示向量的第i个元素，Rij表示信道矩阵H进行QR分解得到的矩阵R的i行j列位置上的数据，sj表示已检测出的第j根发射天线的发射信号；步骤22，根据公式3计算出还原数据离最近候选星座点的距离；d＝ξi-Q(ξi)公式3；其中，Q(ξi)表示对ζi进行硬判决；步骤23，根据公式4计算辅助变量φ；其中，表示取实部操作，表示取虚部操作；步骤24，计算出需要的实部的点的个数为Rni＝ceil(sqrt(Mi))，需要虚部的点的个数为Ini＝ceil(sqrt(Mi))；步骤25，在集合中计算出离最近的Rni个点，在集合中计算出离最近的Ini个点，其中，为候选星座点的实部取值集合，为候选星座点的虚部取值集合；步骤26，根据欧几里得距离逐步增加的原则，并根据Rni、Ini以及辅助变量φ，计算出每一级发射天线中的候选星座点pi(i＝1,2,…,Mi)。优选地，步骤3具体包括：步骤31，令si分别等于第i根发射天线已经检测得到的候选星座点pi(i＝1,2,…,Mi)中的每一个点，并根据公式5计算Mi个不同路径下的欧几里得距离；步骤32，判断i是否等于1，如果判断为是，执行步骤4；否则，令i＝i-1，执行步骤21。优选地，步骤4具体包括：步骤41，判断采用硬判决方式还是软判决方式，如果确定采用硬判决方式，执行步骤42，如果确定采用软判决方式，执行步骤43；步骤42，直接选择使最小的那一条路径作为判决输出；步骤43，根据使最小的前A条路径对应的星座点与的值，进行对数似然比计算，将计算结果作为判决输出。优选地，采用多电平正交幅度调制M-QAM方式对发射信号进行调制。本专利技术还提供了一种对MIMO信号进行空时译码的处理装置，包括：QR分解模块，用于对MIMO系统中的矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵H进行QR分解，并进行初始化操作，其中，Nt为发射天线的数量、Nr为接收天线的数量；候选星座点计算模块，用于根据输入参数接收信号y、以及信道矩阵H的QR分解结果，列举出每一级发射天线中发射信号的候选星座点，其中，M为每一级列举候选星座点的个数，y＝Hs+n，s是矩阵大小为Nt×1的发射信号、n是矩阵大小为Nt×1的高斯白噪声；欧几里得增量计算模块，用于根据得到的候选星座点，计算因本级增加候选星座点的选取而增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法，其特征在于，包括：步骤1，对MIMO系统中的矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵H进行QR分解，并进行初始化操作，其中，Nt为发射天线的数量、Nr为接收天线的数量；步骤2，根据输入参数接收信号y、以及信道矩阵H的QR分解结果，列举出每一级发射天线中发射信号的候选星座点，其中，M为每一级列举候选星座点的个数，y＝Hs+n，s是矩阵大小为Nt×1的发射信号、n是矩阵大小为Nt×1的高斯白噪声；步骤3，根据得到的所述候选星座点，计算因本级增加候选星座点的选取而增加的欧几里得距离；步骤4，根据每一级计算的候选星座点的欧几里得距离增量之和，判决输出空时译码。FDA00002030946800011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种对MIMO信号进行空时译码的处理方法，其特征在于，包括：步骤1，对MIMO系统中的矩阵大小为Nt×Nr的信道矩阵H进行QR分解，并进行初始化操作，其中，Nt为发射天线的数量、Nr为接收天线的数量；步骤2，根据输入参数接收信号y、以及信道矩阵H的QR分解结果，列举出每一级发射天线中发射信号的候选星座点，其中，M为每一级列举候选星座点的个数，y＝Hs+n，s是矩阵大小为Nt×1的发射信号、n是矩阵大小为Nt×1的高斯白噪声；步骤3，根据得到的所述候选星座点，计算因本级增加候选星座点的选取而增加的欧几里得距离；步骤4，根据每一级计算的候选星座点的欧几里得距离增量之和，判决输出空时译码；其中，所述步骤1具体包括：步骤11，根据公式1对所述信道矩阵H进行QR分解；H＝Q×R公式1；其中，Q表示对所述信道矩阵H进行QR分解后的正交矩阵，R表示对所述信道矩阵H进行QR分解后的上三角矩阵；步骤12，将接收信号y和信道矩阵H进行QR分解后的矩阵Q的埃尔米特转置相乘：其中，QH表示矩阵Q的埃尔米特转置；步骤13，令i＝Nt；其中，所述步骤2具体包括：步骤21，根据公式2计算第i＝1,2,…,Nt根发射天线的发射信号经过直接还原的数据；其中，表示向量的第i个元素，Rij表示信道矩阵H进行QR分解得到的矩阵R的i行j列位置上的数据，sj表示已检测出的第j根发射天线的发射信号；步骤22，根据公式3计算出所述还原数据离最近候选星座点的距离；d＝ξi-Q(ξi)公式3；其中，Q(ξi)表示对ξi进行硬判决；步骤23，根据公式4计算辅助变量φ；其中，表示取实部操作，表示取虚部操作；步骤24，计算出需要的实部的点的个数为Rni＝ceil(sqrt(Mi))，需要虚部的点的个数为Ini＝ceil(sqrt(Mi))；步骤25，在集合中计算出离最近的Rni个点，在集合中计算出离最近的Ini个点，其中，为候选星座点的实部取值集合，为候选星座点的虚部取值集合；步骤26，根据欧几里得距离逐步增加的原则，并根据Rni、Ini以及辅助变量φ，计算出每一级发射天线中的候选星座点Pi，i＝1,2,…,Mi。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤31，令si分别等于第i根发射天线已经检测得到的候选星座点Pi，i＝1,2,…,Mi中的每一个点，并根据公式5计算Mi个不同路径下的欧几里得距离；步骤32，判断i是否等于1，如果判断为是，执行步骤4；否则，令i＝i-1，执行步骤21。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：步骤41，判断采用硬判决方式还是软判决方式，如果确定采用硬判决方式，执行步骤42，如果确定采用软判决方式，执行步骤43；步骤42，直接选择使最小的那一条路径作为判决输出；步骤43，根据使最小的前A条路径对应的星座点与的值，进行对数似然比计算，将计算结果作为判决输出。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用多电平正交幅度调制M-QAM方式对发射信号进行调制。5.一种对MIMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦洪峰，熊高才，肖悦，赵宏志，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：