用于信号检测的软判决球形译码算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于信号检测的高效率软判决球形译码算法，尤其适用于高速 MIMO(multiple-input multiple-output，多输入多输出）无线通信系统中的球形译码软判 决信号检测。
【背景技术】
[0002] 随着社会对高速数字通信系统和数字存储系统性能要求的提高，各种高性能通信 技术比如MM0、宽带、LDPC、高阶调制、软判决等都被应用到通信系统中。这对每个通信系 统都必不可少的信号检测模块提出了很高的要求，软判决球形译码作为目前信号检测系统 中性能和效率最高的信号检测算法，得到了广泛的应用。
[0003] 目前广泛应用的软判决球形译码算法普遍使用LLR(log_likelihood ratio,对数 最大似然比）计算软判决结果。LLR软判决计算方法要求获得最大似然解以及最大似然解 的每个比特的反比特所对应的最大似然解。所以搜索复杂度与MM0数目和调制阶数都呈 线性增长。
[0004] 球形译码是目前能够获得最大似然解的效率最高的算法，球形译码的效率依赖于 译码搜索算法。目前常用的搜索算法有三种：深度优先搜索、广度优先搜索和最佳优先搜 索。深度优先搜索算法首先获得最大似然解，对于最大似然解的每个比特的反比特，单独 搜索反比特的最大似然解。经常出现同一个最大似然解同时对应多个反比特的情况，但是 深度优先搜索并不能判断当前获得的反比特最大似然解是否也是其他反比特的最大似然 解，从而导致效率的降低。广度优先搜索的搜索复杂度固定，只对每层搜索树取固定数目的 节点进行搜索，所以经常不能保证获得最大似然解。最佳优先搜索采用节点池存储搜索树 的节点，并对节点池中的节点按照距离接收点距离由小到大进行排序，所以获得的解也是 按照距离由小到大排序的。所以最开始获得的是最大似然解，第二个解必然对应最大似然 解的某一个或多个反比特，第三个及以后的解都对应了最大似然解的某一个或者多个反比 特，但是并不能保证该解为这些反比特的最大似然解，这也导致了搜索效率的降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种能够高效率的进行软判决球形译码的信号检测方法。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0007] -种用于信号检测的软判决球形译码算法，用于调制系统中进行信号检测，其包 括以下步骤：
[0008] 第一步：依据发送端的数据流数目和调制方式来建立搜索树；
[0009] 第二步：建立节点池，对所述的搜索树由第一层节点至最后一层节点逐个按以下 步骤进行处理；
[0010] 第三步：对第一层节点中的各个有效节点，按照到接收数据的距离排序；
[0011] 第四步：将该层节点中距离接收数据最近的有效节点推入所述的节点池中，并记 录下该距离接收数据最近的有效节点的距离及其有效子节点、有效兄弟节点；
[0012] 第五步：将所述的节点池中的各个节点的距离排序，得到距离最小的节点，并将该 距离最小的节点的距离最小的有效兄弟节点推入所述的节点池，并进行记录，按照该距离 最小的节点的反比特标记对其有效兄弟节点进行相同标记，然后将当前距离最小的节点剔 除出所述的节点池；
[0013] 第六步：判断第五步所剔除的节点是否为叶子节点，若否，则返回第四步继续处 理下一层节点，若是，则将其记录为最大似然解，若该所述的最大似然解为第一个最大似然 解，则进入第七步，否则进入第八步；
[0014] 第七步：获得所述的最大似然解的各个比特并确定其反比特；对所述的节点池中 的包含了所述的反比特的解的节点，以其反比特进行标记；若存在未被包含在所述的节点 池中的反比特，则返回第一层节点，并返回执行第四步，直至所有反比特均包含在所述的节 点池中，否则返回第五步；
[0015] 第八步：获得所述的最大似然解的各个比特并确定其反比特标记，将所述的节点 池中包含所述的反比特标记的节点全部剔除；若所述的节点池为空，则进入第九步，否则进 入第五步；
[0016] 第九步：搜索结束，保存各个所述的最大似然解及其对应的反比特和距离，计算 LLR〇
[0017] 进一步的，第一步中建立的所述的搜索树，其层数由数据流的数目决定，其节点处 有调制方式决定。
[0018] 第二步中，依据数据流的数目建立所述的节点池。
[0019] 第三步中，所述的有效节点是指如果标记的反比特位于该层，则该层中只有对应 反比特位置的比特值与反比特值相同的节点有效。
[0020] 第四步中，所述的有效子节点，是指如果标记的反比特位于该节点的子层，则该子 层中只有对应反比特位置的比特值与反比特值相同，且没有进入节点池的节点有效；所述 的有效兄弟节点，是指如果标记的反比特位于该层，则该层中只有对应反比特位置的比特 值与反比特值相同，且没有进入过节点池的节点有效。
[0021] 第五步中，所述的反比特，是指对最大似然解中对应位置的比特取非运算；所述的 反比特标记，包括了反比特的位置和反比特的值；所述的剔除出节点池，是指将该节点信 息、节点距离信息、节点标记信息全部剔除节点池。
[0022] 第七步中，对与所述的最大似然解，依据调制方式获得其对应的比特序列，并将每 个比特取非运算确定其反比特。
[0023] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明所涉及的 信号检测方法，同时具有深度优先搜索与最佳优先搜索的优势，在多径深衰落信道下仍然 具有较好的检测性能，尤其在MIM0数目和信号调制阶数都较大的情况下效率提高更加明 显。在通信系统信号检测领域都可以使用，具有较宽的应用范围。
【附图说明】
[0024] 附图la为BPSK调制方式的标准星座图。
[0025] 附图lb为QPSK调制方式的标准星座图。
[0026] 附图lc为16-QAM调制方式的标准星座图。
[0027] 附图2为经过衰落信道影响后不规则的星座图以及球形译码半径设置示意图。
[0028] 附图3为显示了最大似然解以及反比特有效节点被推入节点池选取反比特最大 似然解的过程示意图。
[0029] 附图4为该高效率软判决球形译码算法的检测流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
[0031] 实施例一：以4X4的BPSK调制系统信号检测为例，BPSK调制星座图如图la所示； 结合图3,按照图4所示的流程进行软判决球形译码信号检测如下：
[0032] 第一步：建立搜索树，如图3中左侧四层搜索树所示，其中，圆圈内部为当前节点 的权值（即该节点距离接收信号的距离，由图2可知，由于信道造成星座图畸变，该距离需 要对标准星座点经过信道后进行计算，否则距离的比例不正确），圆圈外部为该节点名称， 该第一步中所建立的所述的搜索树，其层数由数据流的数目决定，其节点处有调制方式决 定。
[0033] 第二步，依据数据流的数目建立节点池如图3右侧所示，该节点池为带有反比特 标记的节点池。建立节电池后，对所述的搜索树由第一层节点至最后一层节点逐个按以下 步骤进行处理。
[0034]第三步，对第一层节点中的各个有效节点，按照到接收数据的距离排序。当前层的 有效节点，是指如果标记的反比特位于该层，则该层中只有对应反比特位置的比特值与反 比特值相同的节点。
[0035] 例如，针对第一层中的节点，按照权重由小到大排序为：N 1，N2。
[0036] 第四步，将该层节点中距离接收数据最近的有效节点推入所述的节点池中，并记 录下该距离接收数据最近的有效节点的距离及其有效子节点、有效兄弟节点。有效子节点， 是指如果标记的反比特位于该节点的子层，则该子层中只有对应反比特位置的比特值与反 比特值相同，且没有进入节点池的节点；所述的有效兄弟节点，是指如果标记的反比特位于 该层，则该层中只有对应反比特位置的比特值与反比特值相同，且没有进入过节点池的节 点。
[0037]例如，针对第一层中的节点，将节点N1推入节点池，记录其距离为2,其有效兄弟 节点为N2,有效子节点为N3和N4。
[0038] 第五步，将所述的节点池中的各个节点的距离排序，得到距离最小的节点，