专利名称：Mimo系统中宽度优先球形译码检测方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统中的多输入多输出检测方法，特别涉及一种MIMO系统 中低复杂度的宽度优先球形译码检测方法。
背景技术：
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)技术是无线移动通信 领域技术的重大突破。随着多天线技术研究的深入，MIMO系统已经得到广泛的应用，它可 以对信道容量、链路可靠性和覆盖范围等带来诸多好处，而接收端的检测方法对于这种优 势的实现起着至关重要的作用。 目前接收端常用的检测方法包括迫零(Zero-Forcing， ZF)算法，最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)算法和最大似然(Maximum Likelihood, ML)算法。其中，ZF算法和MMSE算法实现简单，但误码率性能较差。而ML算 法作为最佳检测是MIMO系统检测的首选，但其需要遍历搜索的星座图点数随着发射天线、 调制阶数的增加呈指数增长。在发射天线数较多和高阶调制的情况下，其运算复杂度在实 际系统中难以承受。因此，寻找性能接近ML检测，而复杂度大大降低的接收方法，是MIMO 检测技术的应用关键。减小ML算法的译码复杂度的出发点就是尽量减少要搜索的点，球形译码就是一 种用较少的计算量来逼近ML译码性能的方法。球形译码的基本思想为仅仅搜索位于一个 半径为r的超球内的样本点，这样就减少了搜索的计算量，因为在超球里面距离接收信号 最近的点也就是全局距离最近的点。为了实现该思想，需要解决的关键问题有两个1.如 何确定超球的半径。2.在半径确定以后，如何判断哪些点是在球里面。而球形译码算法主 要解决第2个问题。根据搜索方法不同，球形译码算法可以采取深度优先策略和宽度优先 策略进行树搜索。深度优先策略的球译码性能与最大似然算法的性能一致，但不可预测的 可变复杂度使其应用困难。因此出现了利用宽度优先策略代替深度优先策略的K-Best算 法，其核心思想是在每层搜索最优路径时，只保留权值最小的K个节点，然后从保留的K个 节点继续向下一层搜索，直到完成所有层的检测。K-best算法中，对于在已有的候选节点中，如何选取K个最佳节点，以保证性能与 ML检测基本一致的情况下，降低算法复杂度的问题，是将K-best算法在实际中应用的关 键。传统K-best算法在每一层检测都需要对星座图上的所有星座点计算欧氏距离，并对该 欧氏距离进行排序。这样，在星座点数目比较多的时候，传统K-best算法的计算复杂度仍 然较高，大大限制了它在实际中的应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种低复杂度的球形译码检测方法，以大 大减少球形译码过程中遍历的星座点数目，同时保证球形译码的性能优势。( 二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种MIMO系统中宽度优先球形译码检测方 法，包括步骤Si、利用信道估计得到信道矩阵H e Cn^ ,并对此信道矩阵进行QL分解H = QL, 得到酉矩阵Q e C x 和下三角矩阵L e Cn^ ；. Ne, Nt分别为复数矩阵C的行数和列数；S2、利用所述酉矩阵Q对接收信号r进行处理，得到处理后的接收信号y :y = QHr, Q的上标H表示共轭转置；S3、从第一层开始，对处理后的接收信号y进行逐层检测，在每一层的检测过程 中，首先利用检测到的前面所有层的信号对该层信号进行预处理，再分两步对预处理后的 该层信号进行检测；S4、在完成最后一层的检测之后，输出权值最小的一条路径作为检测结果。其中，所述QL分解具体为排序的QL分解，排序的操作是指对QL分解的分解过程 进行调整，使得到的下三角矩阵L中左上角对角线元素大于右下角对角线元素的概率大于 0. 5 ；在步骤S2中所得到的处理后的接收信号y为
权利要求
一种MIMO系统中宽度优先球形译码检测方法，其特征在于，包括步骤S1、利用信道估计得到信道矩阵并对此信道矩阵进行QL分解H＝QL，得到酉矩阵和下三角矩阵NR、NT分别为复数矩阵C的行数和列数；S2、利用所述酉矩阵Q对接收信号r进行处理，得到处理后的接收信号yy＝QHr，Q的上标H表示共轭转置；S3、从第一层开始，对处理后的接收信号y进行逐层检测，在每一层的检测过程中，首先利用检测到的前面所有层的信号对该层信号进行预处理，再分两步对预处理后的该层信号进行检测；S4、在完成最后一层的检测之后，输出权值最小的一条路径作为检测结果。FSA00000337042800011.tif,FSA00000337042800012.tif,FSA00000337042800013.tif
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述QL分解具体为排序的QL分解，排序 的操作是指对QL分解的分解过程进行调整，使得到的下三角矩阵L中左上角对角线元素大 于右下角对角线元素的概率大于0. 5 ；在步骤S2中所得到的处理后的接收信号y为
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3中，在对第j层信号检测时，利用 已检测到的前面第1，2，. . . j-l层信号x1,x2, ，xj-1，对y的第j层信号yj进行预处理，得到
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，分两步对预处理后的该层信号进行检测 的步骤包括第一步将信号yj部、虚部分别与yj每个元素比较，得到该层信号保留的ml个星座点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择ml个星座点的方法为通过比较yj实部与yj每个元素的大小，找到yj一个大于yj的元素yjr)而得到与乃实 部最近的yj中2个元素对应的在scale中的值Xallj-real；通过比较yj的虚部与yj中的每个元素的大小，找到yj中第一个大于yj虚部的元素yj(ki),从而得到与yj虚部最近的yj中2个元素 对应的在scale中的值Xall j-imag，进而得到与yj最近的4个星座点
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一步之后，包括第二步考虑前l，2，...，j 层，计算欧氏距离
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二步中，在对第j层的信号检测时， 若j = 1，那么将所述第一步得到的ml条候选路径作为所有候选路径；若j > 1，那么将对 第j层检测时保留的ml个星座点和对第1，2，. . .，j-1层检测时所保留的m2条路径相结 合，得到ml*m2条候选路径，计算所有候选路径的欧氏距离，保留最小的m2条路径，并送入 下一层进行检测。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S4中，完成最后一层检测时，输出欧 氏距离最小的一条路径，得到相应的多输入多输出检测结果巧，。
全文摘要
本发明公开了一种MIMO系统中宽度优先球形译码检测方法，该方法中，接收端利用信道估计得到信道矩阵，并对其进行排序QL分解，得到酉矩阵Q和下三角矩阵L。通过酉矩阵Q对接收信号进行处理，按照1，2，...NT-1，NT的顺序，对处理后的信号进行逐层检测。在某一层检测中，首先利用之前层检测到的信号对该层接收信号预处理，再将选择保留路径的过程分两步1.根据该层处理结果选择该层保留的m1个星座点；2.将该层保留的m1个星座点与之前层检测的m2种结果结合，得到m1*m2条候选路径，计算其欧氏距离，并将欧氏距离最小的m2条路径送入下一层检测。完成最后一层检测时，输出欧氏距离最小的路径，得到MIMO检测结果。本发明在保证MIMO检测性能的同时，大大降低了在接收端球形译码方法的操作复杂度。
文档编号H04L25/02GK101997657SQ20101053465
公开日2011年3月30日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者孙婉璐, 宋磊, 张平, 李立华, 杨桅, 王骥 申请人:北京邮电大学