[发明专利]大规模MIMO-OFDM上行链路迭代检测方法

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO‑OFDM上行链路迭代检测方法，包括以下步骤：S1.1：在接收端，对每个子载波上的接收信号y(k)和相应的信道响应矩阵H(k)，通过矩阵W(k)进行预处理，得到每个子载波上的观测矢量和相应的测量矩阵S1.2：根据步骤S1.1得到的观测矢量和测量矩阵利用近似消息传递算法求解所有用户在所有子载波上的数据的估计值。本发明可以有效降低检测算法的复杂度，且和传统低复杂度的广义近似消息传递算法相比，显著提高迭代算法的收敛性能。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别是涉及大规模MIMO-OFDM上行链路迭代检测方法。

背景技术

大规模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非常巨大的优势，是未来移动通信关键技术之一。正交频分复用(OFDM)技术能够将宽带信道分解为多个并行的窄带信道，适用于实际的无线传播信道。大规模MIMO与OFDM相结合是下一代宽带移动通信系统的发展趋势之一。

在实际无线通信系统中，对于大规模MIMO-OFDM无线通信系统来说，传统检测器的复杂度是不可接受的。例如，最大似然检测需要对所有发送信号空间进行搜索，属于NP-hard问题。而线性最小均方误差检测涉及到大维矩阵求逆，复杂度也非常高。

由于传统的近似消息传递算法和广义近似消息传递算法复杂度很低，因而被用在大规模MIMO检测中。当测量矩阵的每个元素为独立同分布的高斯随机变量时，广义近似消息传递算法表现出良好的收敛性。然而在实际通信系统中，信道通常是空间相关的，此种情况下，广义近似消息传递算法并不能收敛到正确的不动点。

当大规模MIMO-OFDM系统中的关于生成数据的后验概率可以完全因子化时，迭代检测算法的收敛性会有很大改善，因此，需要对原始的系统模型在接收端进行预处理，使得后验概率完全因子化。另外，在发送端进行预处理，可以提高算法的误码率性能。

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-OFDM上行链路迭代检测方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的大规模MIMO-OFDM上行链路迭代检测方法，包括以下步骤：

S1.1：在接收端，对每个子载波上的接收信号y(k)和相应的信道响应矩阵H(k)，通过矩阵W(k)进行预处理，得到每个子载波上的观测矢量和相应的测量矩阵

S1.2：根据步骤S1.1得到的观测矢量和测量矩阵利用近似消息传递算法求解所有用户在所有子载波上的数据的估计值。

进一步，所述步骤S1.2中，基于近似消息传递算法的检测方法主要考虑发送端做线性正交变换的场景。

进一步，所述步骤S1.1中，接收端预处理矩阵W(k)需同时满足下列条件：

(1)W(k)H(k)H(k)^HW(k)^H为对角阵，其中H(k)为第k个子载波上的信道响应矩阵；

(2)W(k)C_n(k)W(k)^H为对角阵，其中C_n(k)为第k个子载波上的加性噪声的协方差矩阵；

(3)W(k)满足下列任意一个子条件：

①W(k)为酉阵；

②W(k)为满秩对角阵；

③若加性噪声独立同分布，则W(k)满足W(k)＝(Δ(k)^HΔ(k))^-1Δ(k)^HH(k)^H，其中Δ(k)为任一满秩方阵。