[发明专利]多入多出无线通信数据检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种多入多出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)无线通信系统通过空间复用(Spatial Multiplexing， SM)技术实现分层高速数据传输的高效数据检测方法。

背景技术

随着信息技术的发展，“移动宽带化、宽带移动化”的趋势愈加明显， 无线通信系统需要实现更高稳定性和更高数据传输速率，以满足从语音到 多媒体的多种综合业务需求。然而当前的无线通信技术正在面临着一些限 制，如有限的带宽与发射功率、干扰、信号衰减以及多径效应(造成干扰 的回波与反射)等。采用多入多出的MIMO技术可以利用分别安装在发射 端和接收端的多天线，分层传输独立的数据流，从而实现无线通信的更高 稳定性和更高数据传输速率。因此，MIMO技术被广泛应用于IEEE802.11n 等技术标准中。

当无线通信系统利用MIMO技术实现分层数据的高速传输时，面临的 一大挑战就是如何设计简单高效的数据检测器。在MIMO系统中，Ntx路 信号通过不同的发射天线同时发射，每一路发射信号通过无线信道到达 Nrx个接收机中的每一个。因而，在每个接收机端，来自不同发射天线的 数据流线性迭加在一起，并且受到了环境噪声的污染和信道衰落，使原有 的接收端检测器无法有效检出正确的数据。

MIMO数据检测方法主要分为线形和非线性两类方法，迫零(Zero Force，ZF)，最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)等线 性方法误码率性能较差，尤其是在恶劣信道的情况下，由于环境噪声的干 扰，更使得系统性能大大下降。非线性检测方法中的最大似然检测方法 (Maximum Likelihood Detection，MLD)具有最佳检测性能，但是计算复 杂度很高，并且随着发射天线数和数据映射方式的不同呈指数增长，无法 在现实系统中应用。K-Best检测方法，可以在一定的计算复杂度条件下， 实现接近于MLD方法的误码率性能，并且能够保证不依赖于信噪比 (Signal Noise Rate，SNR)条件的固定数据传输速率，因而在近年来得到 了广泛研究与关注。

本发明设计的K-best数据检测方法，充分利用树搜索中不同备选节点 与接收的真实信号点地距离差异，大量减少可能性较低的备选分支路径， 从而在保证检测性能的条件下，极大降低了MIMO数据检测器的计算复杂 度，使其更适合于超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，VLSI) 的实现。

K-best MIMO数据检测器中不同路径的距离累加与排序是是影响检 测器复杂度的关键因素。本发明采用了新型的排序方法，对同一个父节点 得所有子节点引入优先级的概念，采用重点考察高优先级的子节点的方 法，减少需计算累加距离的节点数，从而降低检测器运算量。

一个N_tx发射N_rx接收的MIMO无线通信系统可以表述为：

Y＝HS+V，Y表示在N_rx根接收端天线上收到的信号，S表示N_tx层 发射数据向量，H表示N_rx×N_tx维信道参数矩阵：

V是环境产生的噪声向量。

MLD最大似然检测方法就是寻找使得欧式(Euclidean)距离‖y-Hs‖ 最小的码字：

s^=argmins∈ΩN||y-Hs||2]]>