[发明专利]格约减辅助球形译码MIMO信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号检测方法，特别是涉及一种格约减辅助球形译码MIMO信号检测方法，属于多输入多输出(MIMO)无线通信系统的信号检测技术。

背景技术

在多输入多输出(MIMO)无线通信系统中，MIMO信号的检测，简称MIMO检测。按照检测性能和计算复杂度的折中特征进行分类，MIMO检测的基本方法可以分为如下两大类。

1)低复杂度的次最佳检测

这类检测方法主要包括如下类型：a)迫零(ZF)检测；b)最小均方误差(MMSE)检测；c)以干扰依序逐次消去(OSIC)为基本手段的迭代检测。其中OSIC检测又包括基于ZF的OSIC检测(ZF-OSIC)和基于MMSE的OSIC检测(MMSE-OSIC)检测两种具体类型。

上述ZF检测、MMSE检测、ZF-OSIC检测以及MMSE-OSIC检测等检测方法的基本特征是：具有很低的计算复杂度，计算复杂度通常用所需的浮点运算(FLOP)次数衡量；检测性能较差，与最佳检测性能有很大的差距，且不能达到MIMO系统的全分集阶数，检测性能通常以符号检测的错误率(SER)衡量。

2)高复杂度的最佳检测或近最佳检测

这类检测器主要包括如下类型：a)穷尽搜索、达到最佳检测性能的最大似然(ML)检测，因此最佳检测性能也称为ML检测性能；b)达到ML性能的球形译码(SD)检测，SD检测与穷尽搜索的ML检测相比，其复杂度大为降低，但仍具有很高的复杂度；c)SD检测的各种变体，通常是接近ML检测性能，同时在一定程度上降低复杂度，即在检测性能与复杂度之间进行某种折中。

上述检测器构成MIMO检测器的另一极端，它们的基本特征是：具有优异的检测性能，达到或逼近ML检测性能；具有很高的计算复杂度，复杂度随系统规模(发送天线数)和所使用的正交调幅(QAM)星座规模的增加而呈指数增长。

近年来，格约减(LR)技术与各种次最佳MIMO检测方法相结合，构成了LR辅助次最佳MIMO检测器。LR辅助次最佳检测器与基本的次最佳检测器相比，其计算复杂度有所增加，但检测性能得到显著提高，能够达到MIMO信道的全分集阶数，是检测性能与复杂度之间的很好折中。然而应当看到，LR辅助次最佳MIMO检测的性能与ML检测性能仍然有很大的差距。寻找达到或逼近ML性能，同时具有较低复杂度的MIMO检测方法，仍然是本领域具有挑战性的课题。

人们自然期望，LR技术应可以与高复杂度的SD检测方法相结合，构成所谓LR辅助SD检测器，使其计算复杂度大幅降低，同时仍能够达到或逼近ML检测性能。然而，业界对于该方向的研究目前还十分欠缺。某些研究报道否定了这一研究方向的价值，认为LR辅助SD会出现检测符号向量超出QAM符号取值范围的现象，不能达到或逼近ML性能；或者认为虽能达到或逼近ML性能，但是，要排除超出QAM符号取值范围的向量，得到ML检测结果，需要很高的计算复杂度。某些具有固定复杂度的SD检测器中直觉地使用了LR技术作为搜索前的预处理步骤，以期降低搜索阶段的计算复杂度，但是，对检测结果超出QAM符号的现象未做任何处理，或以简单的硬限幅方法进行处理，这样就达不到应有的检测性能。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种用于MIMO无线通信系统的格约减辅助球形译码MIMO信号检测方法，可简称为SD-LR，其中，MIMO信号可以采用任何类型的星座来映射待发送符号，而发送符号可以采用任何信道编码方式或者不进行信道编码。

本发明所要解决的技术问题是将LR技术与高复杂度的SD检测方法相结合，构成LR辅助SD检测器，使其计算复杂度大幅降低，同时仍能够达到或逼近ML检测性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种格约减辅助球形译码MIMO信号检测方法，包括以下步骤：

1)通过格约减辅助球形译码检测器即SD-LR，对信道矩阵执行格约减算法，得到约减基矩阵；

2)将接收端接收的输入信号以约减基矩阵与变换符号向量表示，进而执行球形译码检测、即SD检测，并计算得到检测结果；

3)对通过初步SD检测并计算得到的检测结果进行判别，判别检测结果是否是ML检测结果；

若检测结果在SD-LR所使用的向量空间中，则判定该检测结果是ML检测结果，检测结束而输出；

若检测结果超出SD-LR所使用的向量空间，则判定该检测结果不是ML检测结果，启动进一步SD检测，直至得到最终的ML检测结果并输出。