[发明专利]一种大规模MIMO检测方法及检测装置

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO检测方法，属于无线通信技术领域。本发明利用实数域下的基于置信度传播BP迭代算法进行MIMO信号的检测；在BP迭代开始前，先对所有确定性变量进行归一量化处理，使其位于[‑1,1]的范围内，然后将各归一量化后的确定性变量用带符号的随机比特流表示；在BP迭代过程中，通过随机计算完成消息的更新和传递；在BP迭代完成后，将迭代输出的随机比特流转换为确定性变量，作为输出软信息。本发明还公开了一种大规模MIMO检测装置。本发明将实数域BP算法与随机计算相结合，在保证与确定性检测相同的检测性能下，其硬件消耗及系统延时仅随发送或接收天线数的增加呈线性增加，从而能够很好地适应大规模MIMO的场景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种大规模MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)检测方法及检测装置。

背景技术

随着无线通信技术飞速发展，移动通信已成为当今通信领域内发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。移动通信经历了第一代模拟通信(1G)，第二代蜂窝数字通信(2G)，第三代CDMA宽带通信(3G)的发展历程，目前已进入了第四代移动通信(4G)产业化的应用阶段。移动通信正朝着高速率，高容量，高频谱效率和低功耗的方向发展，不断满足人们日益增长的数据和视频需求。据主要运营商和权威咨询机构预测：移动宽带业务流量将在未来10年增长1000倍。现有4G技术在传输速率和资源利用率等方面仍然无法满足未来的需求，其无线覆盖和用户体验也有待进一步提高。世界各国在推动4G产业化工作的同时，第五代移动通信技术(5G)已经成为了国内外无线通信领域的研究热点。

相比单天线系统，多天线系统(MIMO)通过在同一频带上并行地发送多路数据，大大提高了系统容量和数据速率。MIMO以其更高的频谱效率和连接可靠性，在研究和工业领域备受关注。近年来，结合空分复用的MIMO技术已成为3GPP LTE-Advanced和IEEE 802.11n的最新标准。随着未来移动通信需求的不断增长，系统需要的天线规模也越来越大，进而导致了大规模MIMO的诞生。基于大规模MIMO的无线传输技术使得频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级，将成为下一代移动通信的关键技术。对于理想的检测方法如ML，其计算复杂度随着发射天线数的增加呈指数增加。然而，在大规模MIMO场景下，这样的检测方法运算复杂度极高，是硬件所无法实现的。

关于MIMO检测的相关文献中，有大量针对低复杂度检测算法的相关研究。基于Neumann近似的最小均方误差(MMSE)检测，大大降低了检测的运算复杂度。然而，近似的误差与天线数的配置有关，从而限制了其应用范围。基于置信传播(BP)的迭代检测算法虽然避免了矩阵求逆，但在硬件实现上仍然需要大量的算术运算。此外，这些确定性的检测算法容错能力较差。因此，在保证近似理想的检测性能前提下，设计一种便于硬件实现的高效大规模MIMO检测方法显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种大规模MIMO检测方法及检测装置，将实数域BP算法与随机计算相结合，在保证与确定性检测相同的检测性能下，其硬件消耗及系统延时仅随发送或接收天线数的增加呈线性增加，从而能够很好地适应大规模MIMO的场景。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种大规模MIMO检测方法，利用实数域下的基于置信度传播BP迭代算法进行MIMO信号的检测；在BP迭代开始前，先对所有确定性变量进行归一量化处理，使其位于[-1,1]的范围内，然后将各归一量化后的确定性变量用带符号的随机比特流表示；在BP迭代过程中，通过随机计算完成消息的更新和传递；在BP迭代完成后，将迭代输出的随机比特流转换为确定性变量，作为输出软信息。

优选地，所述带符号的随机比特流的长度为2¹²。

进一步地，在BP迭代过程中，定时对随机比特流进行重新随机化处理。