[发明专利]通信系统及其信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及多输入多输出(Multiple InputMultiple Output，简称“MIMO”)系统中垂直分层空时编码(V-BLAST)结构的信号检测。

背景技术

移动通信以其特有的灵活、便捷的优点满足了现代社会人们对通信技术的要求，成为80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。未来移动通信中日益增加的语音业务、数据业务和宽带Internet业务，在传输速率、性能和系统业务容量等方面对通信系统提出了更高的要求。为了达到这个目的，仅靠利用更多的频谱资源是不够的，为此需要引入无线信号的空间资源，也就是用多天线发送和接收信号。如果不同发射天线间的距离足够远且不同接收天线间的距离也足够远，使得各个发射天线到各个接收天线之间的传播信号可以认为是互相独立的，则称这样的多天线信号传输信道为MIMO信道，而具有MIMO信道的通信系统被称为MIMO系统，图1示出了一个MIMO系统的结构。该通信系统在其发射端和接收端均采用多个天线，从而实现了多个数据流在相同时间和相同频带的传输和接收。Foschini等和Telatar已经证明，MIMO系统的信道容量随着收、发射天线数的较少者的增加呈近似线性的增长，这为MIMO通信方式在移动通信中的应用提供了坚实的理论基础。由于MIMO通信能够极大地提高系统的频带利用率、满足高速率通信的要求，从其提出以来即受到了广泛的关注和研究。MIMO技术已成为未来第四代移动通信中最有发展前景的技术之一。

与传统的单输入单输出(SISO)系统相比，MIMO系统接收端接收到的是在时间上和频带上均相互重叠的多路信号，因此MIMO信号检测面临着远远高于传统SISO信号检测的困难和问题。由于信号检测性能好坏将直接影响到整个MIMO系统性能的好坏，因此设计高性能、低复杂度的MIMO信号检测算法已成为MIMO通信中的一项具有重大意义的关键技术。

垂直分层空时编码(V-BLAST)因没有编码冗余，在接收端易于进行检测且解码的复杂度不大，因此得到了广泛的应用研究。V-BLAST算法的实质是一种空间上的决策反馈检测，其检测过程采用逐路检测，并在每次检测中选取信噪比或者信干噪比最大的那一路信号进行检测，这可以使该次检测中被检测出的信号具有最好的误码性能，而在每一路信号的检测完成后，则将已检测出的信号作为干扰从接收信号中消去，再开始下一路信号得检测。V-BLAST因其兼具较低的运算复杂度和较好的误码性能而成为当前MIMO信号检测中被广泛采用的算法。

尽管如此，V-BLAST检测的误码性能尚有提高的余地。仿真试验结果显示，V-BLAST与球形解码在误码性能上存在着较大的差距。限制V-BLAST性能的一个主要因素就是其在对每一路信号的检测中采用了硬判决。这种硬判决不仅使判决的错误成为不可纠正，而且还会在以后各层的检测中导致误码扩散，即：一旦发生判决错误，其就会在随后的各路信号的检测中成为被放大了的干扰，从而严重地恶化对这些信号的检测性能。因此，针对V-BLAST这种结构的空时特性，如何寻找一种有效的信号检测算法使其性能接近极大似然或者球形解码算法的性能，同时保持其算法的简单实用性，这成为长期困扰本领域技术人员的一个难题。

发明内容

本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种通信系统及其信号检测方法，在对V-BLAST结构的信号进行检测时，能够以更简单的算法实现接近极大似然或者球形解码算法的性能。

本发明的实施方式公开了一种V-BLAST结构的信号的检测方法，

对V-BLAST结构中各路信号逐层检测；

在最后一层之前的每层检测时，计算并根据该层各节点可能形成的路径的后验概率，保留符合预定条件的至少一条路径，在下一层检测中仅检测被本层保留的各路径的后续节点；

检测最后一层时，将后验概率最大的路径作为最终检测结果输出。

本发明的实施方式还公开了一种MIMO通信系统，该系统使用上述的方法接收MIMO信号。