[发明专利]一种大规模MIMO系统多用户上行鲁棒检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大规模MIMO系统多用户上行鲁棒检测方法。

背景技术

相比于单天线系统，多天线系统(MIMO)在提高功率效率和频谱效率、抑制干扰以及鲁棒传输等方面都具有优势。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，成为未来移动通信关键技术之一。

在实际无线通信中，为了实现信号检测，常采用线性检测方法如ML，其计算过程中涉及到矩阵求逆运算。而对于多用户大规模MIMO无线通信系统来说，这样的检测方法运算复杂度极高。如何降低信号检测的复杂度是大规模MIMO系统亟需解决的核心问题之一。近似消息传递的检测算法，是基于因子图推导出的消息传递算法之一，其可以在较低计算复杂度的情况下实现与线性检测方法相同的信号检测性能。

现有的近似消息传递算法在进行信号检测时，需要假设信道状态信息完全已知。而在大规模MIMO系统中，在给定带宽内用于信道估计的正交导频数目有限，所以存在各用户导频复用的现象。由于非正交导频的使用和系统中不可避免的噪声，信道状态信息获取存在误差。为此，本发明提出了一种基于近似消息传递的大规模MIMO系统多用户上行鲁棒检测方法。该方法能在不增加计算复杂度的同时，显著提高检测方法的鲁棒性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的大规模MIMO系统多用户上行鲁棒检测方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的规模MIMO系统多用户上行鲁棒检测方法，包括：

第一步，在上行信道训练中，用户发送导频信号，基站依据接收的导频信号获取信道估计值和相应的信道估计误差

第二步，建立信道矩阵G的统计模型；

第三步，考虑用户等概率发送QAM符号x，获取x的初始估计均值和初始估计方差

第四步，利用信道矩阵的统计模型及采用鲁棒的检测算法获取发送信号的均值和方差

第五步，判断是否满足迭代终止条件：如果是，则跳转执行第六步；否则，则更新并跳转至第四步；

第六步，对进行硬判决，得到用户发送信号检测值

进一步，所述第一步中各用户发送的导频存在复用，基站采用均方误差最小准则进行信道估计。

进一步，所述第二步中信道矩阵G的统计模型的建立，考虑信道矩阵G中任意两行g_m,g_n之间相互独立，即p(G)为信道矩阵G的先验概率密度函数，p(g_n)为信道矩阵G中第n行矢量的先验概率密度函数，N为基站天线数目，g_m为信道矩阵G的第m行，1≤m≤N，g_n为信道矩阵G的第n行，1≤n≤N，m≠n。

进一步，将g_n建模成高斯分布，高斯分布的均值为方差为信道估计误差协方差矩阵的对角线元素，为的第n行，为的第n行。

进一步，所述第四步中，鲁棒的检测算法为鲁棒近似消息传递算法。

进一步，所述步骤四中，鲁棒近似消息传递算法中先对附加变量z＝Gx的概率密度函数b_z(z)进行更新，再对发送信号x的概率密度函数b_x(x)进行更新；所述步骤五中，判断是否满足式(1)所示的迭代终止条件：

其中，为第ii用户发送信号的估计值，1≤ii≤M，M为用户总数，b_x为b_x(x)的简化表示，E[x|b_x]为b_x已知的情况下对应的x的均值，||·||_F为Frobenius范数，tol为迭代终止值。

进一步，所述概率密度函数b_z(z)按照下列步骤更新：