[发明专利]基于无转置极小残差的迭代大规模MIMO信号检测方法

权利要求书

1.一种基于无转置极小残差的迭代大规模MIMO信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先以最小化发送信号矢量估计值的均方误差为目的，将大规模MIMO的信号检测问题转化为线性方程组求解问题；

步骤2、然后运用无转置极小残差TFQMR方法来迭代求解线性方程组；

步骤3、最后将得到的线性方程组的解向量作为基站端对发送信号的估计值；

所述步骤1将大规模MIMO的信号检测问题转化为线性方程组求解问题，具体包括：大规模MIMO系统中，假设基站配置N根天线，为K(K＜＜N)个单天线用户设备提供通信服务，收发信号模型表示为y＝H·s+n，其中表示接收信号矢量，表示发送信号矢量，表示信道矩阵，假设基站已知信道矩阵H；n表示加性白噪声矢量，其元素相互独立且均服从均值为0，方差为σ²的复高斯分布；

接收信号y采用最小均方误差滤波，得发送信号矢量估计值其中G＝H^HH表示格拉姆矩阵，I_K为K阶单位矩阵；记J＝G+σ²I_K，则J表示最小均方误差MMSE滤波矩阵，表示匹配滤波输出，等价为于是可将大规模MIMO系统中的信号检测的问题转换为线性方程组求解，其中(·)^H表示对矩阵求共轭转置操作，上标(·)^-1表示矩阵求逆，K表示单天线用户数目；

所述步骤2采用无转置极小残差TFQMR方法来迭代求解线性方程组，在第t+1迭代时，发送信号矢量的估计值其中η^(t+1)为迭代系数，d^(t+1)为迭代向量，上标(·)^(t)表示第t次迭代，t∈{1,2,...,T}，T表示最大迭代次数；

所述利用TFQMR迭代方法来求解线性方程组具体为：

首先设定初始解向量其中矩阵D为由矩阵J的主对角元素所构成的对角矩阵，基于TFQMR的迭代求解线性方程组的过程如下：

(1)根据计算残量r⁽⁰⁾，令u⁽⁰⁾＝r⁽⁰⁾、v⁽⁰⁾＝J·u⁽⁰⁾、w⁽⁰⁾＝r⁽⁰⁾，计算参量γ⁽⁰⁾＝||r⁽⁰⁾||₂、ρ⁽⁰⁾＝(r⁽⁰⁾)^H·r⁽⁰⁾，以及初始化向量d⁽⁰⁾＝0_K×1和参量η⁽⁰⁾＝0、θ⁽⁰⁾＝0，其中u表示初始向量，v表示Krylov子空间的基，w表示Krylov子空间的另一个基，γ表示初始参量，ρ表示初始参量，d表示迭代向量，η为迭代系数，θ为初始参量，符号上标(·)⁽⁰⁾表示设立迭代的初始值，||·||₂表示2-范数，0_K×1是K×1维零向量；

(2)判断t是奇数还是偶数，若t是奇数，则执行步骤(3)，若t是偶数，跳至步骤(4)，其中t表示第t次迭代；

(3)若t是奇数，依次更新中间量，α^(t)＝ρ^(t)/((r⁽⁰⁾)^H·v^(t))，α^(t+1)＝α^(t)，u^(t+1)＝u^(t)-α^(t)·v^(t)，其中α表示参量，上标(·)^(t)表示第t次迭代；

(4)依次更新中间量，w^(t+1)＝w^(t)-α^(t)Ju^(t)，d^(t+1)＝u^(t)+((θ^(t))²/α^(t))η^(t)d^(t)，θ^(t+1)＝||w^(t+1)||₂/γ^(t)，c^(t+1)＝(1+(θ^(t+1))²)^-1/2，γ^(t+1)＝γ^(t)θ^(t+1)c^(t+1)，η^(t+1)＝(c^(t+1))²α^(t)，其中c表示参量，d表示迭代向量，上标(·)^(t)表示第t次迭代，||·||₂表示2-范数；

(5)更新解向量，其中η为迭代系数，d为迭代向量，上标(·)^(t)表示第t次迭代；

(6)若t是偶数，更新中间向量，ρ^(t+1)＝(r⁽⁰⁾)^Hw^(t+1)，β^(t-1)＝ρ^(t+1)/ρ^(t-1)，u^(t+1)＝w^(t+1)+β^(t-1)u^(t)，v^(t+1)＝Ju^(t+1)+β^(t-1)Ju^(t)+β^(t-1)β^(t-1)v^(t-1)，其中β表示参量，上标(·)^(t)表示第t次迭代；

(7)判断t＝T是否成立，若成立，则迭代结束并输出否则跳至步骤(2)，其中t表示第t次迭代，其中T表示最大迭代次数。

2.根据权利要求1所述的一种基于无转置极小残差的迭代大规模MIMO信号检测方法，其特征在于，步骤3最终完成T次迭代后，线性方程组的解向量作为在大规模MIMO系统中发送信号的估计值，其中T表示最大迭代次数。