[发明专利]MIMO接收算法的自适应切换方法和装置

说明书

本发明涉及无线通信领域，公开了一种MIMO接收算法的自适应切换方法和装置。本发明中，在影响最大似然准则检测算法的复杂度和最大似然准则算法相对线性检测算法的误码率性能增益的各种因素的不同配置组合下，通过仿真，获得尽可能使误码率性能达到最优的接收算法；在误码率性能性差不大时，选择复杂度低的接收算法；从而获得接收端的不同配置组合与MIMO接收算法之间的对应关系；并在实际选择接收算法时，根据接收端当前的配置，选择采用线性检测算法或最大似然准则检测算法之一进行数据接收，从而使接收端根据实际配置情况合理选择接收算法，使误码率性能尽可能最优或算法复杂度尽可能低，达到兼顾误码率性能和算法复杂度的目的。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及MIMO接收算法的自适应切换方法和装置。

背景技术

一般多输入多输出（Multiple-input multiple-output，简称“MIMO”）接收机都采用单一的接收算法，如线性检测，如迫零（Zero-Forcing，简称“ZF”）、最小均方误差（Minimum Mean-Squared Error，简称“MMSE”）、基于ZF/MMSE的排序的串行干扰消除（Ordered Successive Interference Cancellation，简称“OSIC”）或基于最大似然准则的检测算法，如球形译码（Sphere Decoding，简称“SD”）、格点减少检测（Lattice ReductionAlgorithm，简称“LRA”），单一的接收算法存在如下缺点（为方便起见，背景技术中线性检测都用MMSE说明，最大似然检测都用SD说明）：

单一使用线性检测，虽然复杂度较低，但误码率性能也较差；单一使用OSIC，某些信道条件下会存在错误传递的现象，反而降低性能；单一使用SD，复杂度较高，且某些信道条件下性能增益相对线性检测并不明显。

也有部分MIMO接收机采用线性检测和SD自适应的接收算法，但自适应条件不全面，只是根据信道条件数做简单的切换，存在一定概率的切换不合理，在性能和复杂度之间不能很好地折衷。

具体地说，假设MIMO系统模型为y=Hs+n，y是接收信号，s是发送信号，H是信道矩阵，n是方差为σ²的高斯白噪声。

若采用线性检测MMSE算法：

若采用最大似然（Maximum Likelihood,简称“ML”）检测算法：

在整个空间内寻找最优解，这里C代表调制星座点包含的符号数，N_T代表发送天线数，R是对信道矩阵H（要求H列线性无关）进行QR分解得到的上三角矩阵，Q是对H进行QR分解得到的正交矩阵，(·)^H表示矩阵的共轭转置，(·)^-1表示矩阵的逆，||·||表示矩阵的范数。

由于ML的复杂度随发送天线数成指数分布，因此早期的MIMO终端检测算法一般采用线性检测。最近的球形译码技术研究表明：球形译码可以在复杂度显著减小（和发射天线个数成多项式关系）的前提下达到接近或等同于最大似然检测的错误性能，因此球形译码开始在MIMO系统得到应用。

SD引用了最大似然检测的思想，但是它是在一个中心为接收矢量y、半径为r的球内寻找所有可能的发送符号矢量，即满足下述不等式的所有发送符号矢量，而不是在整个空间内寻找，从而减少了计算量。

现有的一种自适应策略主要根据信道矩阵H的正交程度来进行SD与MMSE的自适应，H的正交程度可以用条件数α或正交缺陷od(H)来表征。其中σ_max,σ_min分别是H的最大和最小奇异值；对任意的H，都有α≥1,0≤od(H)≤1。α或od(H)越小，H越趋于正交，线性检测越接近ML的性能。一种基于信道条件数的自适应策略如下：