[发明专利]高阶调制多入多出系统中的信号检测方法

摘要

本发明公开了一种高阶调制多入多出系统中的信号检测方法，其步骤为：1.接收信号；2.预处理；3.最底层检测；4.预排序；5.路径扩展；6.拣选较优路径；7.拣选次优路径；8.确定幸存路径；9.更新索引层；10.最上层检测；11.输出得到的检测矢量。本发明方法采用排序的QR分解对实数信道矩阵进行三角化，利用预排序确定子节点按分支度量值升序的排序，在拣选次优路径时，利用较优路径的拣选结果，将次优路径限定在一定范围之内，省去了对范围之外的扩展路径的处理。本发明在保证检测性能的条件下，能以较低的复杂度完成高阶M-QAM调制MIMO系统的信号检测。

主权项

1.高阶调制多入多出系统中的信号检测方法，包括如下步骤：(1)接收信号1a)将接收端多个天线接收到的信号组成接收导频向量和接收数据向量；1b)根据接收导频向量进行信道估计，得到信道矩阵；(2)预处理2a)利用矩阵实数值分解公式对信道矩阵进行实数值分解，得到实数信道矩阵；2b)利用向量实数值分解公式对接收数据向量进行实数值分解，得到实数接收向量；2c)根据发送信号的D-QAM调制方式，利用实数候选节点集公式，确定与调制方式对应的实数候选节点集；2d)将步骤2a)获得的实数信道矩阵进行排序的QR分解，得到上三角矩阵、正交矩阵和初等列交换矩阵；2e)将正交矩阵的转置矩阵与步骤2b)获得的实数接收向量相乘，得到变换接收向量；2f)将用于跟踪待检测层的层索引初始化为2Nt，其中，Nt为发射天线数；(3)最底层检测3a)将条空路径作为索引层的幸存路径，将步骤2c)获得的实数候选节点集中的个候选节点作为上述条幸存路径的起始节点，其中，D为D-QAM调制的星座点数；3b)通过对步骤3a)中所述的个起始节点按分支度量值升序进行预排序，得到这些起始节点对应的幸存路径按累积度量值升序的排序；3c)利用起始度量公式计算步骤3b)中所述的每一条幸存路径的累积度量值；3d)将索引层更新到相邻的上一层；(4)预排序在更新后的索引层，以相邻已检测层的幸存路径为基础，对每一条幸存路径对应的个子节点按分支度量值升序进行预排序；(5)路径扩展按照相邻已检测层的幸存路径排序，将前半数的幸存路径组成第一个幸存组，将后半数的幸存路径组成第二个幸存组，利用步骤(4)中子节点的排序，在第一个幸存组中，将每条幸存路径从其子节点中选择分支度量值最小的P1个子节点进行路径扩展，在第二个幸存组中，将每条幸存路径从其子节点中选择分支度量值最小的P2个子节点进行路径扩展；(6)拣选较优路径6a)将第一个幸存组中每条幸存路径的扩展路径作为一个路径队列，利用累加方法计算每个路径队列中各条扩展路径的累积度量值；6b)以每两个相邻的路径队列组成一个比较组，完成所有路径队列的分组后，判断比较组的总数是否为1，若是，则利用Compare-Select-Replace选优排序方法从仅有的一个比较组中选出条按累积度量值升序排列的路径作为较优路径输出，转入步骤(7)；否则，转入步骤6c)；6c)在每一个比较组中，利用Compare-Select-Replace选优排序方法将组成比较组的两个路径队列合并为一个扩展路径按累积度量值升序排列的新路径队列，接着以各比较组得到的新路径队列为基础，转入步骤6b)；(7)拣选次优路径7a)设定一个长度为的尚未填入任何元素的次优路径列表，将次优路径列表的第一个位置作为当前的索引位置；7b)将第二个幸存组中每条幸存路径的扩展路径作为一个路径组；在每个路径组中，选取第一条扩展路径作为本路径组的备选路径，利用累加方法计算备选路径的累积度量值，若路径组为空，则将一条空路径作为本路径组的备选路径；7c)以步骤7b)获得的备选路径为基础，将相邻的每两条备选路径组成一个侯选组，完成备选路径的分组后，保存各候选组，用组内选优的方法从每一个候选组中筛选出一条备选路径，将保存的候选组作为第一级候选组群；组内选优的方法是，统计候选组内非空的备选路径数，分析统计结果，若统计结果中非空的备选路径数为2，则将两条备选路径的累积度量值进行比较，取累积度量值较小的备选路径作为候选组筛选出的备选路径；若非空的备选路径数为1，则将仅有的一条非空的备选路径作为候选组筛选出的备选路径；若非空的备选路径数为0，则将一条空路径作为候选组筛选出的备选路径；7d)以各候选组筛选出的备选路径为基础，重复步骤7c)中的分组、保存、筛选过程，直到筛选出的备选路径总数是1为止，将仅有的一条备选路径作为已选路径，每次保存的候选组群级数递增；7e)将已选路径与步骤(6)获得的条已排序的较优路径中最后一条路径e进行比较，判断已选路径的累积度量值是否大于或等于路径e的累积度量值，若是，则将次优路径列表中已经存入的路径作为次优路径输出，转入步骤(8)；否则，将已选路径输出到次优路径列表的索引位置处，将索引位置更新到相邻的下一个位置；判断次优路径列表是否已被填满，若是，则将已填满的次优路径列表中的路径作为次优路径输出，转入步骤(8)，否则，转入步骤7f)；7f)首先，更新已选路径所在的路径组，将已选路径从其所在的路径组q中删除，其次，判断更新后的路径组q是否为空，若不为空，则将更新后的路径组q中第一条扩展路径作为起始更新路径，利用累加方法计算该起始更新路径的累积度量值，若为空，则将一条空路径作为起始更新路径，再次，利用逐级替代的方法依次更新步骤7c)及步骤7d)中保存的各级候选组群，保存更新，将最后一级的更新路径作为新的已选路径，转入步骤7e)；逐级替代的方法是，从第一级候选组群开始，在每一级候选组群中，更新已选路径所在的候选组，用前一级的更新路径代替该候选组中的已选路径，通过步骤7c)中组内选优方法从更新后的候选组中重新选出一条备选路径作为本级的更新路径，在第一级候选组群中，用起始更新路径作为其前一级的更新路径；(8)确定幸存路径将步骤(6)获得的较优路径作为第一个路径队列，将步骤(7)获得的次优路径作为第二个路径队列，将上述两个路径队列组成一个比较组，利用Compare-Select-Replace选优排序方法从该比较组中选出条按累积度量值升序排列的最优路径作为索引层的幸存路径；(9)更新索引层将索引层更新到相邻的上一层，检查更新后的索引层是否为第1层，若是，转入步骤(10)，否则，转入步骤(4)；(10)最上层检测在最上面的第1层，执行步骤(4)和步骤(5)，并利用累加方法计算两个幸存组中各幸存路径的第一个子节点所对应的扩展路径的累积度量值，用冒泡排序法从中选出累积度量值最小的一条扩展路径作为最优路径，据此得到2Nt维的最优矢量，将步骤2d)获得的初等列交换矩阵与最优矢量相乘，得到2Nt维的变换最优矢量，对变换最优矢量进行复数值合并，得到Nt维的检测矢量。(11)输出得到的检测矢量。