专利名称：基于宽度优先树形搜索的mimo信号检测方法
技术领域：
本发明属于无线通信系统领域，涉及一种MIMO空间复用系统的信号检测方法，适 合于下一代宽带无线通信系统中的MIMO接收机。
背景技术：
MIMO技术充分利用空间的多径特性可以达到扩充信道容量或提高信号可靠度的 作用，成为下一代无线通讯的关键技术之一，但是在接收端如何可靠的检测多天线信号成 为MIMO技术实现的关键之一，最优的最大似然ML检测算法由于其随天线数及调制阶数指 数级增长的复杂度而难以在实际中应用，因此如何设计低复杂度，性能近似ML检测的MIMO 检测算法，是一个很有实际意义的工作。传统的MIMO检测算法主要包括线性与非线性检测部分，线性有迫零ZF、最大均方 误差匪SE检测等，非线性包括并行干扰抵消、串行干扰抵消检测等，这些算法复杂度虽低 但性能较ML相差较大，因此通常用在一些对误码率要求不高的场合。近年来人们研究发现MIMO系统具有树结构特性，因此可以用树形搜索方法来 进行检测。树形搜索算法由于低复杂度却近似ML检测性能的特性得到了广泛的应用， Garret ^t^M (07782984) "Method Of SphereDecoding With Low Complexity And Good Statistical Output”中提出利用基于“深度优先”的球形检测SD算法，但该类算法的复 杂度随信道条件变化，不利于硬件实现；Reuven在专利(7720169) "Multiple-inputmult iple-output(ΜΙΜΟ)detector incorporating efficient signal point searchand soft information refinement”中，提出了针对2发2收ΜΙΜΟ系统的基于“宽度优先”搜索策略 的K-best检测方法，但该方法亦不太适合高速并行处理。基于“宽度优先”搜索策略的K-Best检测算法由于路径度量计算及排序等过程， 还是具有较高的复杂度，不方便硬件实现，因此需要进一步降低检测的复杂度，以便于实际 应用。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于“宽度优先”树形搜索的 MIMO信号检测方法，在保证其吞吐率的前提下，降低传统K-Best检测方法的复杂度，以满 足未来宽带无线通信系统的要求。本发明是这样实现的一 .技术原理定义具有Nt个发送天线、Nk个接收天线的MIMO系统信号模型为r = Hs+n其中，F = Itr2,是Nk维接收列向量，A为第i根接收天线的接收信号，上 标T表示转置运算；S = O1,维发送信号列向量，Si为第i根发射天线的
4发送信号；
权利要求
1. 一种基于“宽度优先”树形搜索的MIMO信号检测方法，包括(1)系统预处理步骤la)对接收信号r及信道矩阵H进行实数化处理，得到实数接收向量与实数化矩阵Hr6 ；lb)对实数化矩阵HKe进行QR分解，确定正交阵Q和上三角阵R，并利用Q阵与实数接 收向量、计算变换的接收信号；r' = Qt · rKe，上标T表示转置运算；Ic)将实数星座点Ω与上三角阵R相乘，得到预计算度量因子阵Γ ；Id)令当前层索引i = 2NT，初始化根节点，即将2NT+1层的幸存路径为空，将路径度量 设为0，确定每层检测要保留的幸存路径数K = Mc, Mc表示实数星座点的大小；(2)从第2NT层到第1层逐层检测信号步骤2a)利用第i+Ι层保留的幸存路径扩展第i层节点扩展前先利用Schnorr-Euchner 枚举方法确定路径符号扩展的顺序，再以Schnorr-Euchner枚举结果进行路径扩展；当i = 2NT时，扩展出Mc条新路径；其它层每条路径扩展出Mc个分支，共扩展得到KXMc条新路 径，确定每条新路径对应的路径度量值；2b)利用归并排序方法对步骤2a)中扩展得到的路径按路径度量值的大小进行排序， 确定K个最小度量值，并将这些最小度量值对应的路径放入路径寄存器中；(3)更新层索引步骤检验当前层索引，如果当前层索引i = 1，执行步骤(4)，否则将路径寄存器中存放的幸 存路径及对应的路径度量值输出到第i_l层，更新当前层索引将i减1，返回步骤(2)，对第 i-1层的信号进行检测，直到当前层索引i = 1为止；(4)输出检测信号步骤将路径寄存器中最小度量值对应的路径矢量作为输出，完成检测。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其中步骤2a)所述的以Schnorr-Euchner枚举结 果进行路径扩展，是利用Schnorr-Euchner枚举确定的符号排列顺序调整度量因子向量Γ^ 中每一行中的元素顺序，得到新的度量因子向量Γ ‘ ” Γ i为度量因子阵Γ的第i列。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其中步骤2a)所述的确定每条新路径对应的路径 度量值，通过如下公式进行
4.根据权利要求1所述的检测方法，步骤2b)所述的利用归并排序方法进行排序，按照 如下步骤进行2bl)将每条路径扩展的分支作为一个子组，则共有K个子组，每个子组中度量值按升序排列；2b2)将这些升序排列的子组两两合并排序首先，设定一个大小为K的最小值列表，定义该最小值列表的长度L = K;接着，将两个子组奇偶间隔合并为一个队列，定义该队列长度N = 2η，η表示子组的长度；接着，将队列相邻元素进行两两比较，并将队头元素输出到最小值列表的第Κ-L+l位 置处，更新最小值列表长度，将最小值列表长度L减1 ；删除队头元素，更新队列长度，将队 列长度N减1 ；比较更新后的队列长度N与更新后的最小值列表长度L 如果N > L，则将队 尾元素删除，并再次更新队列长度将队列长度N减1 ；否则不删除队尾元素；对队列更新K 次，将最小值列表填满，再将最小值列表中的元素作为本次合并排序的输出；2b3)重复执行步骤2b2)，直到当前只有一个子组为止，再将该子组作为本层的幸存路 径输出。全文摘要
本发明公开了一种基于“宽度优先”树形搜索的MIMO信号检测方法，主要解决现有MIMO检测方法复杂度高的问题。其实现步骤为(1)系统预处理，包括信道矩阵QR分解，预计算路径度量因子；(2)利用“宽度优先”树搜索思想逐层检测信号2a)利用上一层幸存路径扩展本层路径利用Schnorr-Euchner枚举法依次确定路径扩展顺序、扩展路径和路径度量；2b)利用归并排序法对扩展路径的路径度量排序以确定幸存路径；(3)若所有层信号检测完成，将最小路径度量对应的幸存路径矢量作为最终检测输出；否则将幸存路径传给下一层检测下一层信号。本发明具有复杂度低，性能损失小的优点，可用于下一代宽带无线通信系统MIMO接收机的信号检测。
文档编号H04B7/04GK102006148SQ20101057731
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者刘龙, 宫丰奎, 张南, 李靖, 王勇, 葛建华, 贺健 申请人:西安电子科技大学