一种球形译码检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种球形译码检测方法及装置，包括：对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值Xpre，根据所述Xpre导出球形译码检测的初始平方半径D2，根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小l；按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小l和初始平方半径D2查找搜索路径，所述搜索路径所经过的节点均落在以初始平方半径为半径的球内；在查找到一条搜索路径后，并且查找到的搜索路径的局部欧式距离和小于当前的平方半径时，更新所述平方半径，并在以所述接收信号为球心，更新后的平方半径为半径的多维球内，重新查找搜索路径，直到查找不到搜索路径，确定最新保存的搜索路径所对应的候选信号点为最优的信号估计点。
【专利说明】—种球形译码检测方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种球形译码检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]近年来，已经有大量的研究人员对无线MMO通信系统中信号检测方法进行了广泛而深入的研究。这些信号检测方法包括:最大似然检测(Maximum LikelyhoodDetection, MLD)、迫零检测(Zero Forcing, ZF)、最小均方误差(Minimum Mean SquareError, MMSE)检测、半定松弛检测(Sem1-Definite Relaxation, SDR)和球形译码(SphereDecoding, SD)检测等。
[0003]MLD具有最优的性能，但是复杂度达到指数级别，几乎不可能在硬件中实现。而ZF和MMSE检测，尽管计算简单，但是误比特性能相当差，而半定松弛检测，由于是在MLD的基础上给以条件放松处理，这样性能有不少的损失。而SD检测具有逼近于MLD的误码性能并且复杂度适中，是一种比较理想的信号检测方法。
[0004]标准的球形译码检测方法，其复杂度仍然较高，硬件设计实现起来比较困难；为了使得SD检测能够在硬件中得以较好的实现，一些改进版本的SD检测被提出。Fincke-PohstSD(FP-SD)是一种有效的策略，该算法通过在一个给定初始半径的超球内枚举所有的星座格点来搜索最优信号点。由于该算法只进行一次缩小搜索空间，因此其初始半径D的选择比较敏感。针对这一缺陷，另外有人将Schnorr-Euchner算法应用于SD称为SE-SD，并且采用深度优先的顺序搜索，在降低复杂度方面取得了不错的效果。
[0005]中国专利申请公开说明书CN200910084580.6公开了一种基于深度优先搜索的球形译码检测方法，虽然算法的复杂度有了不错的控制，但是由于限制树形搜索的节点数最大为M，导致信号的性能有一定的损失。
[0006]中国专利申请公开说明书CN201010515931.7中公开了一种基于QR预处理的深度优先的SD检测算法，该方法仅仅适合高信噪比区域和采用低阶调制的MIMO的信号检测，对于低信噪比区域的信号检测不适用。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种球形译码检测方法及装置，能够在不降低误比特性能的基础上，降低计算的复杂度。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的一种球形译码检测方法，包括:
[0009]对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值Xpm，根据所述Xpm导出球形译码检测的初始平方半径D2，根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小I ;
[0010]按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，所述搜索路径所经过的节点均落在以初始平方半径为半径的球内；
[0011]在查找到一条搜索路径后，并且查找到的搜索路径的局部欧式距离和小于当前的平方半径时，更新所述平方半径，并在以所述接收信号为球心，更新后的平方半径为半径的多维球内，重新查找搜索路径，直到查找不到搜索路径，确定最新保存的搜索路径所对应的候选信号点为最优的信号估计点。
[0012]进一步地，对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值Xpm，包括:
[0013]将所述接收信号经过半定松弛的检测器进行处理，得到所述接收信号的近似估计
值 Xpre。
[0014]进一步地，根据所述Xpm导出球形译码检测的初始平方半径D2，包括:所述/)2=||Y- Y||，其中，V = QTY，f =R'PRv，Y为所述接收信号，是Xpm的硬判决，Q为酉矩阵，R为上三角矩阵。
[0015]进一步地，根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小1，包括:
[0016]确定星座空间的大小I的值随所述接收信号的当前信噪比的变大而增加。
[0017]进一步地，按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，包括:
[0018]生成当前节点的1个子节点，并计算节点列表，按照所述节点列表中节点的优先级高低顺序，计算第k层的节点的局部欧式距离和d(x(k,t));判断节点的局部欧式距离和d(x(k,t))是否大于1?2，如果是，则裁掉该节点，返回k+1层，重新扩展搜索的子节点；如果所述节点的d(x(k, t))不大于1?2，在k不等于I时,进入k-ι层搜索,在k = 1时,查找到一条搜索路径，其中，Di2是矢量的一个分量。
[0019]进一步地,计算节点列表,包括:
[0020]查找落在以接收信号为圆心，D2为平方半径的多维球内的星座节点，按照局部欧式距离从小到大的顺序排序多维球内的星座节点，得到多维球内的星座节点对应的节点列表。
[0021]进一步地，一种球形译码检测装置，包括:预处理单元、平方半径计算单元、星座空间大小确定单元和路径搜索单元，其中:
[0022]所述预处理单元，用于对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值Xpra ；
[0023]所述平方半径计算单元，用于根据所述Xpm导出球形译码检测的初始平方半径D2 ；
[0024]所述星座空间大小确定单元，用于根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小I ;
[0025]所述路径搜索单元，用于按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，所述搜索路径所经过的节点均落在以初始平方半径为半径的球内，在查找到一条搜索路径后，并且查找到的搜索路径的局部欧式距离和小于当前的平方半径时，更新所述平方半径，并在以所述接收信号为球心，更新后的超球平方半径为半径的多维球内，重新查找搜索路径，直到查找不到搜索路径，确定最新保存的搜索路径所对应的候选信号点为最优的信号估计点。
[0026]进一步地，所述预处理单元，具体用于将所述接收信号经过半定松弛的检测器进行处理，得到所述接收信号的近似估计值xPM。[0027]进一步地,所述星座空间大小确定单元,用于确定星座空间的大小I的值随所述接收信号的当前信噪比的变大而增加。
[0028]进一步地，所述平方半径计算单元，具体用于计算所述D2=丨|7'-#丨|，其中，V =QU=Miw，Y为所述接收信号，;^是Xpre的硬判决，Q为酉矩阵，R为上三角矩阵；
[0029]所述路径搜索单元，具体用于生成当前节点的I个子节点，并计算节点列表，按照所述节点列表中节点的优先级高低顺序，计算第k层的节点的局部欧式距离和d(x(k,t)),判断节点的局部欧式距离和d(X(k,t))是否大于/丨如果是，则裁掉该节点，返回k+Ι层，重新扩展搜索的子节点；如果所述节点的d(X(k,t))不大于1?2，在k不等于I时，进入k-1层搜索，在k = I时，查找到一条搜索路径，其中，爲2是矢量的一个分量。
[0030]综上所述，本发明具有如下有益效果:
[0031]本发明是一种基于球形译码检测的信噪比自适应的MMO信号检测方法，通过半定松弛的检测器进行预处理，导出一个较紧的初始平方半径以及树形搜索的遍历顺序，较小的初始平方半径可以减少树形搜索所访问的节点个数，采用离预检测信号最近的星座格点开始搜索从而加快了树形搜索中找到最优信号格点的时间；
[0032]更重要的一点，根据信噪比的不同来调整搜索星座格点的个数，在保持信号质量(误比特性能)不变的情况下，有效地减少了树形搜索中所访问的节点个数，因此本发明具有减少系统运算时间，提高系统实时处理能力的特征，同时降低终端设备功耗，延长终端待机时间的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明的系统模型；
[0034]图2为本发明的球形译码检测方法的流程图；
[0035]图3为本发明的实现中查找搜索路径的流程图；
[0036]图4为本发明在实现方法中不同信噪比下星座空间大小的选取方法图；
[0037]图5为本发明的实现方法的误比特性能分析图；
[0038]图6为本发明的实现方法复杂度仿真分析图；
[0039]图7为本发明的球形译码检测装置的架构图。
【具体实施方式】
[0040]如图1所示，下面以4发4收的MMO无线通信系统为例，说明本文方法的原理，4发4收的MMO无线通信系统的信道模型为= M + 其中，Y为4X1的接收信号复列向量，X为4X I的发送信号复列向量，H为4X4的独立同分布的瑞利衰落信道传输矩阵，H的元素hij~CΝ(Ο,Ι) (i = 0,1,2,3,4 ；j = 1,2,3,4), CN(O, I)是代表均值为O方差为I的复高斯分布，#为4X1理想加性复高斯白噪声列向~CN(0,cr2)(Z+=l,2,3,4)。
[0041]为了便于数值计算，将上述复数信道模型转化为实数信道模型:
【权利要求】
1.一种球形译码检测方法，包括: 对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值XPw根据所述Xpm导出球形译码检测的初始平方半径D2，根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小I ; 按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，所述搜索路径所经过的节点均落在以初始平方半径为半径的球内； 在查找到一条搜索路径后，并且查找到的搜索路径的局部欧式距离和小于当前的平方半径时，更新所述平方半径，并在以所述接收信号为球心，更新后的平方半径为半径的多维球内，重新查找搜索路径，直到查找不到搜索路径，确定最新保存的搜索路径所对应的候选信号点为最优的信号估计点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值Xpm，包括: 将所述接收信号经过半定松弛的检测器进行处理，得到所述接收信号的近似估计值VApre ο
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述\”导出球形译码检测的初始平方半径D2，包括: 所述Z)2 HI F' Il，其 中，Y' = QTY，f = RXpre，Y为所述接收信号，fpre是Xpm的硬判决，Q为酉矩阵，R为上三角矩阵。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小1，包括: 确定星座空间的大小I的值随所述接收信号的当前信噪比的变大而增加。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，包括: 生成当前节点的I个子节点，并计算节点列表，按照所述节点列表中节点的优先级高低顺序，计算第k层的节点的局部欧式距离和d(x(k,t))； 判断节点的局部欧式距离和d(x(k,t))是否大于贫，如果是，则裁掉该节点，返回k+1层，重新扩展搜索的子节点；如果所述节点的d(x(k,t))不大于1?2，在k不等于I时，进入k-1层搜索，在k = I时，查找到一条搜索路径，其中，/?2是矢量的一个分量。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,计算节点列表,包括: 查找落在以接收信号为圆心，D2为平方半径的多维球内的星座节点，按照局部欧式距离从小到大的顺序排序多维球内的星座节点，得到多维球内的星座节点对应的节点列表。
7.一种球形译码检测装置，包括:预处理单元、平方半径计算单元、星座空间大小确定单元和路径搜索单元，其中: 所述预处理单元，用于对接收信号进行预处理，得到所述接收信号的信号近似估计值X.Apre， 所述平方半径计算单元，用于根据所述Xpm导出球形译码检测的初始平方半径D2 ；所述星座空间大小确定单元，用于根据所述接收信号的当前信噪比确定星座空间的大小I ;所述路径搜索单元，用于按照深度优先和球形约束法则，根据所述星座空间的大小I和初始平方半径D2查找搜索路径，所述搜索路径所经过的节点均落在以初始平方半径为半径的球内，在查找到一条搜索路径后，并且查找到的搜索路径的局部欧式距离和小于当前的平方半径时，更新所述平方半径，并在以所述接收信号为球心，更新后的超球平方半径为半径的多维球内，重新查找搜索路径，直到查找不到搜索路径，确定最新保存的搜索路径所对应的候选信号点为最优的信号估计点。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于: 所述预处理单元，具体用于将所述接收信号经过半定松弛的检测器进行处理，得到所述接收信号的近似估计值)
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于: 所述星座空间大小确定单元,用于确定星座空间的大小I的值随所述接收信号的当前信噪比的变大而增加。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于: 所述平方半径计算单元，具体用于计算所述疗=|丨7_#||,其中，r=QTY Y=QXPVE为所述接收信号,1_是Xpre的硬判决，Q为酉矩阵，R为上三角矩阵； 所述路径搜索单元，具体用于生成当前节点的I个子节点，并计算节点列表，按照所述节点列表中节点的优先级高低顺序，计算第k层的节点的局部欧式距离和d(x(k,t)),判断节点的局部欧式距离和d(X(k，t))是否大于/?2，如果是，则裁掉该节点，返回k+Ι层，重新扩展搜索的子节点；如果所述节点的d(X(k t))不大于Di2，在k不等于I时，进入k-Ι层搜索，在k = I时，查找到一条搜索路径，其中,是矢量的一个分量。
【文档编号】H04L1/00GK103888217SQ201210566917
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月24日 优先权日:2012年12月24日
【发明者】乔鹏鹏 申请人:中兴通讯股份有限公司