[发明专利]基于并行GS迭代的大规模MIMO检测算法及硬件架构

权利要求书

1.一种基于并行GS迭代的大规模MIMO检测算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将信道矩阵H和接收信号y经过匹配滤波和矩阵运算，得到匹配滤波器输出y^MF＝H^Hy和规则化Gram矩阵W＝G+N_oI_M，其中Gram矩阵G＝H^HH，N_o为噪声方差，I_M为M维单位矩阵，(.)^H为共轭转置操作，M为矩阵W的维度，即发射天线数；

步骤2：计算系数矩阵A＝D^-1W和常数向量b＝D^-1y^MF，使得系数矩阵对角线元素为1，其中D为W的对角阵；

步骤3：设置迭代初始解为x⁰＝0和辅助向量初始化s＝b，目标迭代次数K；

步骤4：开始迭代过程，每轮迭代中对矩阵和向量的每列进行并行运算，当行号和列号相同时，令x_i＝s_i，s_i＝b_i，否则令s_i＝s_i-A_ijx_j，i和j分别为系数矩阵的行号和列号，K轮迭代后，x^K即为待检测信号的估计结果。

2.一种实现权利要求1所述的基于并行GS迭代的大规模MIMO线性检测算法的硬件架构，其特征在于：包括Gram矩阵&匹配滤波模块、预处理模块和并行GS迭代模块；

所述Gram矩阵&匹配滤波模块包括：由复数乘法累加器(MAC)组成的匹配滤波计算单元，用于计算y^MF＝H^Hy，以及规则化Gram矩阵计算单元，用于计算W＝G+N_oI_M；

所述预处理模块包括：求倒数单元，用于计算W对角元素的倒数D^-1，以及乘法器阵列，用于计算A＝D^-1W和b＝D^-1y^MF；

所述并行GS迭代模块包括一个控制器和一系列结构相同的处理单元(PE)，每个处理单元并行计算，实现x_i＝s_i，s_i＝b_i运算或s_i＝s_i-A_ijx_j运算。

3.根据权利要求2所述的基于并行GS迭代的大规模MIMO检测器硬件架构，其特征在于：每个处理单元(PE)包括：一个乘法器，用于计算A_ijx_j；一个加法器，用于计算s_i-A_ijx_j；一个寄存器，用于保存s_i的当前值；两个交换电路，用于切换PE工作模式，在模式1中PE执行s_i＝s_i-A_ijx_j运算，在模式2中PE执行x_i＝s_i，s_i＝b_i运算。

4.根据权利要求3所述的基于并行GS迭代的大规模MIMO检测器硬件架构，其特征在于，所述并行GS迭代模块中共有M个PE与控制器相连，控制器负责向PE输入A_ij和b_i，并与PE交换x_i和x_j；同时，控制器提供控制信号，负责切换PE的工作模式，经过K轮迭代后，控制器输出检测结果。