[发明专利]用于MIMO系统的基于格基规约的重传合并方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于MIMO系统的基于格基规约的重传合并方法，属于MIMO系统中的多天线检测技术领域。

背景技术

具有N_t根发送天线和N_r根接收天线的MIMO系统，当信号矢量被重复传送m次，接收端就获得m个不同接收信号矢量。每次传输的系统模型为：y_k＝H_kx+n_k(k＝1，2，…m)(1)；式中，y_k、H_k和n_k分别表示第k次重复传输时的维度为N_r×1的接收信号矢量、维度为N_r×N_t的信道矩阵和维度为N_r×1的各元素服从零均值正态分布的白高斯噪声矢量，自然数下标k表示实际所需的重传次数，N为m的最大值，即允许的最大的重传次数；x表示发送信号矢量，满足归一化假定，即E(xx^H)＝I。

接收端进行基于格基规约LRA(Lattice-Reduction Aided)检测时，首先对信道矩阵H_k应用格基规约，其实现过程包括多次的约减和交换，得到规约基H_k，red和变换矩阵T_k：H_k，red＝H_kT_k(2)。

根据公式(2)，上述公式(1)可等效为：(3)，式中，表示变换域信号矢量。再对该公式(3)进行线性或非线性检测，得到变换域信号矢量z_k的估计值最后，对估计值进行反变换，得到发送信号矢量x的估计值

上述公式(1)实际上是由m个相同形式的系统方程所构成，如何从这m个方程中进行LRA检测，有效地恢复出发送符号矢量x，就是本发明需要研究的格基规约的重传合并方法。

参见图1，发生多次重传后，接收端可以在三种不同位置进行多次传输接收信号的合并：即在MIMO检测之前进行符号级合并(a处)、在MIMO检测之后进行软符号的合并(b处)、或者在译码之前进行比特级软信息对数似然比LLR(Logrithm likelihood ratio)的合并(c处)。根据现有的研究经验，越早进行合并将保留更多的信道信息，获得更好的性能。所以，本发明采用将多次重传对应的接收信号矢量在检测前进行符号级合并的方法，以便获得最优的检测性能。

对于进行重复传输的通信系统，在完成第m次重传后，对前m次传输信号进行合并后，得到合并的系统模型：式中，表示维度为mN_r×1的合并的接收信号矢量，表示维度为mN_r×N_t的合并的信道矩阵，表示维度为mN_r×1的合并的白高斯噪声矢量。

显然，在实际的重传过程中，每次重传后，都会对以前的所有传输信号进行合并，获得等效的系统模型，对其进行检测后，判断传输是否出错，以决定是否进行下一次重传。

具体来讲，先进行第一次传输，信号模型如下式所示：y₁＝H₁x+n₁(6)；接收端进行LRA检测，传输出错后，接收端通知发送端进行第二次重新传输。

第二次传输时，信号模型如下式所示：y₂＝H₂x+n₂(7)。接收端先合并这两次接收信号，得到合并的系统模型：接收端根据合并的系统模型进行LRA检测，传输出错后，接收端通知发送端进行第三次重新传输。

如此循环进行，直到能够正确检测出发送信号或者达到最大重传次数N。

很明显，上述两个公式(5)与(1)的形式相同，在每次重传后，直接对合并后的信道模型进行LRA检测，避免了对每次传输接收信号矢量的单独检测后，再进行软符号和软比特合并所带来的信息损失，可以获得相对最优的检测性能。但是，此时随着m的增加，等效的信道矩阵的维度也相应增加，增加了检测中的矩阵运算复杂度；同时，如果每次重传后都对合并后的信道矩阵重新进行的格基规约，没有利用上一次格基规约过程中约减和交换的结果，显然会存在部分重复的运算操作。因此，有效利用多次传输的信道矩阵的相关性，既可以降低一些格基规约的运算复杂度；对于非线性检测，合并后的等效矩阵特点还可以被利用来降低检测的复杂度。