[发明专利]高阶调制多入多出系统中的信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更进一步涉及多天线技术领域的高阶调制多入多出(multiple-input multiple-output，MIMO)空间复用系统的信号检测方法。本发明在保证检测性能的条件下，能以较低的复杂度完成高阶M-QAM调制MIMO系统的信号检测。

背景技术

MIMO通信系统结构是未来移动通信系统实现高频谱利用率、高速率、高可靠性数据传输的重要手段。由于在MIMO通信过程中多路发送数据在不同天线上并行传输，不同发射天线的传输信号相互干扰，需要采用更复杂的检测技术才能较完整地获得MIMO技术带来的性能增益。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。MIMO系统中的K-best检测是一种基于宽度优先的树形搜索方法，该算法在树形搜索过程中通过每层仅保留累积度量值最小的K条扩展路径来降低复杂度。但是，随着调制阶数的提高和天线数目的增加，传统的K-best检测方法的复杂度依然很高，这在一定程度上限制了它的应用。

西安电子科技大学申请的专利“基于宽度优先树形搜索的MIMO信号检测方法”(专利申请号201010577316.9，公布号CN102006148A)。该专利申请主要提出一种基于宽度优先树形搜索的MIMO信号检测方法，该方法利用Schnorr-Euchner枚举法依次确定路径扩展顺序、扩展路径和路径度量，并通过归并排序法对扩展路径的路径度量排序以确定幸存路径。该专利申请存在的不足是：每条幸存路径扩展出的新路径数与实数星座点数相同，在高阶调制情况下，需要处理较多的扩展路径来完成对信号的检测，使得检测的复杂度很高。

苏州中科半导体集成技术研发中心有限公司申请的专利“多入多出无线通信数据检测器”(专利申请号200910115375.1，公布号CN101557281A)。该专利申请主要提出了一种多入多出无线通信数据检测器和一种多入多出无线通信数据检测方法。该方法对同一父节点的所有子节点引入优先级的概念，重点考察高优先级的子节点，减少需计算分支度量值的子节点数，并且，充分利用树搜索中上一次幸存路径累积度量值所包含的信息，大量减少可能性较低的备选分支路径的计算。该专利申请存在的不足是：在幸存路径拣选单元中，不能保证所选出的幸存路径在对应层的扩展路径中是最优的，实际上浪费掉了一部分扩展路径。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种高阶调制多入多出系统中的信号检测方法，可以在高阶M-QAM调制的MIMO高速数据传输模式中，以理想的检测性能和尽可能低的复杂度完成信号的检测。

本发明实现的基本思路是，用排序的QR分解代替传统的QR分解来实现对实数信道矩阵的三角化；对同一层的幸存路径按累积度量值的升序进行排列，对每条幸存路径的子节点按分支度量值的升序进行预排序；将同一层已排序的幸存路径分为两组，分别对两组中的幸存路径扩展出不同数目的新路径，并采用不同的拣选方法分别从两组的扩展路径中选出较优的路径，然后从两组较优的路径中选出一定数目的最优路径作为索引层的幸存路径。

为了实现上述目的，本发明实现步骤如下：

(1)接收信号

1a)将接收端多个天线接收到的信号组成接收导频向量和接收数据向量；

1b)根据接收导频向量进行信道估计，得到信道矩阵；

(2)预处理

2a)利用矩阵实数值分解公式对信道矩阵进行实数值分解，得到实数信道矩阵；

2b)利用向量实数值分解公式对接收数据向量进行实数值分解，得到实数接收向量；

2c)根据发送信号的D-QAM调制方式，利用实数候选节点集公式，确定与调制方式对应的实数候选节点集；

2d)将步骤2a)获得的实数信道矩阵进行排序的QR分解，得到上三角矩阵、正交矩阵和初等列交换矩阵；

2e)将正交矩阵的转置矩阵与步骤2b)获得的实数接收向量相乘，得到变换接收向量；

2f)将用于跟踪待检测层的层索引初始化为2Nt，其中，Nt为发射天线数。

(3)最底层检测

3a)将条空路径作为索引层的幸存路径，将步骤2c)获得的实数候选节点集中的个候选节点作为上述条幸存路径的起始节点，其中，D为D-QAM调制的星座点数；

3b)通过对步骤3a)中所述的个起始节点按分支度量值升序进行预排序，得到这些起始节点对应的幸存路径按累积度量值升序的排序；

3c)利用起始度量公式计算步骤3b)中所述的每一条幸存路径的累积度量值；