專利名稱：基于格基規(guī)約的mimo檢測的軟輸出方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于格基規(guī)約的MIMO多天線檢測的軟輸出方法，屬于MIMO通信 系統(tǒng)的技術領域。
背景技術：
先介紹多天線發(fā)送與多天線接收MIMO(Multiple Input Multiple Output) 系統(tǒng)模型假設空間復用ΜΙΜΟ系統(tǒng)有Nt根發(fā)射天線和N,根接收天線，無線信道 為漫散射和準靜態(tài)的平坦衰落，每根發(fā)射天線與接收天線之間經(jīng)歷的衰落可以看 成互相獨立，并且接收機能夠進行理想信道的估計，則系統(tǒng)傳輸模型可以表示為y
=Hx+n;式中，接收信號矢量y = [%,%，_··, /&『，其維度為NrXl ；信道響應矩陣 H 二 [Iiph2,···, ! ](\ =[\t,h2i,---,hNJT ) ’其維度為NrXNt,式中，發(fā)射天線 j 與
接收天線i之間的信道增Shu是一個均值為零、方差為1的復高斯隨機變量；發(fā)射信號矢 量χ = S2，…，xNt f，其維度為Nt X 1，與發(fā)射信號矢量χ對應的比特矢量是b，b的維度
為Ntlog2M。，Mc表示調制階數(shù)；接收天線上的白高斯噪聲為η = [ηνη2,···,πΝ]τ，其均值為
零，方差為ο2。^ ^ M^] LR(lattice reduction)胃夕去I《Closest point search in lattices [J]》刊于 “IEEE Transactions on Information Theory” 2002，48 :2201_2214) 能夠有效降低矩陣各列之間的相關性，使得經(jīng)過格基規(guī)約得到的規(guī)約基的各列盡可能地 正交和等模，也就是降低了該矩陣的條件數(shù)。著名的Lenstra，Lenstra, Lovsaz (LLL)格 基規(guī)約實現(xiàn)算法(參見((Lattice-Reduction-Aided Detectors for MlMOCommunication Systems [C]))刊于“IEEE Globecom” 2002 :424_428)因其有二項式的低復雜度而獲得 廣泛應用。不過，LLL只能對取值為實數(shù)的信道矩陣進行格基規(guī)約，對于復數(shù)信道矩陣， 就必須進行模型擴展，將其轉換為實數(shù)矩陣再進行相應的具體的格基規(guī)約實現(xiàn)算法。而 Complexity LLL (CLLL)實現(xiàn)算法(參見〈〈Complex Lattice Reduction Algorithms for Low-Complexity MIMO Detection [C]》刊于 “ IEEE Globecom” 2005 :2953_2957)能夠直接 對取值為復數(shù)的信道矩陣進行格基規(guī)約，其算法思路和LLL類似，但因其復雜度低而更適 用于實際系統(tǒng)。格基規(guī)約經(jīng)常用于作為接收端進行線性檢測(即迫零檢測ZF(Zero-Forcing)和 最小均方誤差檢測MMSE (Minimum Mean Square Error))或非線性檢測算法前的預處理操 作，增加了此預處理的檢測算法都被稱為LRAdattice reduction aided)檢測算法。參見圖1，介紹接收端采用LR進行預處理時的檢測框圖，包含下述4步(1)對接收信號進行適當?shù)钠揭坪偷葍r變換，以保證等效發(fā)送信號是復整式中，假設發(fā)送端采用方形QAM調制，則平移數(shù)值
，平移系數(shù)值
Mc為調制階數(shù)；等價變換系數(shù)
值，以滿足等效發(fā)送信號是復整數(shù)的要求；1^xl為維度為NtXl、取值均為1的列矢量；
對于其它的調制方式，需要根據(jù)星座圖的具體形式來設計α，β的取
，Si(自然數(shù)i是發(fā)送天線端口序號，其最大值為Nt)的實部取值和
虛部取值訓、)都屬于集合S = {0,1,··· ^Mc -1}。 (2)對信道響應矩陣進行格基規(guī)約，得到規(guī)約基Hral和對應的變換矩陣T =Hred = ΗΤ，這樣，上述步驟(1)的處理公式就等效為下述公式y(tǒng)' = α HTT^s+n = αΗ^ζ+η;式
中，設
為經(jīng)過變換矩陣的逆矩陣Γ1變換后的變換域內的
發(fā)送信號矢量，其實部和虛部取值均是復整數(shù)；用Mi表示Zi所有可能取值的個數(shù)，則Zi的
所有可能的取值組成的集合
，即為第i維轉換域格點集合。(3)根據(jù)規(guī)約基對等效后的上述步驟(2)中的系統(tǒng)模型公式進行線性或非線性檢 測，就得到判決矢量 。下面，以非線性的QRM(QR Decomposition and M algorithm)檢測 (也被稱作K-Best檢測)，且幸存矢量數(shù)SM=I為例進行說明先對等價變換后的規(guī)約基α Hral進行正交三角形分解(Orthogonal-Triangular Decomposition,常被稱為QR分解)，得到α Hred對應的酉矩陣Q和上三角矩陣R :aH
并對上述步驟(2)中的系統(tǒng)模型公式左乘Q的共軛轉置矩陣QH，獲得檢測矢量
則有
，式中，上三角矩
陣
，處理后的白高斯噪聲η' =QhHc 接著，根據(jù)下述計算公式A
，通過迭代的干擾消除，依次得到由下至上各維變換域發(fā)送信號的估計值；式中，Q( ·)表示將變 量的實部和虛部分別選取其最接近的整數(shù)。 (4)將幸存矢量
經(jīng)變換矩陣T變換得到^ i = Ti,并
對S1實施線性反變換，最終得到幸存發(fā)送符號矢量X1 。
灼Mx1及幸存發(fā)送比特矢量因為M= 1，所以公式A中對Zi只保留一個可能的取值式，則根據(jù)步驟(4)中的兩 個公式得到的幸存發(fā)送符號矢量&就是發(fā)送信號矢量χ的硬判結果。如果要得到軟判結果， 可以在步驟(3)中保留M(M彡2)個幸存矢量ipi2, ,iw ,其組成的集合叫做幸存矢量集合Z。根據(jù)計算公式A進行迭代，并在每層保留M個幸存矢量的過程可以看成是對一個倒置的樹的搜索過程(參見圖2所示)，樹的高度為發(fā)射天線數(shù)Nt。由第i層節(jié)點衍生出 來的第i_l層節(jié)點稱為子節(jié)點，而第i層節(jié)點則為該子節(jié)點的父節(jié)點。例如，圖中的根節(jié) 點root是i =4層所有節(jié)點的父節(jié)點，而i =4層所有節(jié)點都是root的子節(jié)點。搜索的 最終目的是在樹的底層找到權值最小的一個節(jié)點，該節(jié)點與其各層父節(jié)點組成的幸存矢量
就是變換域發(fā)送信號矢量Z的估計值。而樹的每層上各個節(jié)點的權值
可以用下述累加和形式表示:
i行，第d列元素取值，P k為檢測矢量 為了后續(xù)的描述方便，將
,Tw是上三角矩陣R的第
的第k個元數(shù)取值t稱為第i層的中心點。由該
公式可知，中心點巧的取值取決于(i+Ι，…，Nt)各層的父節(jié)點。下文將會根據(jù)中心點的具 體取值進行列表排序，此處不再解釋。以“格基”為關鍵詞在中國專利局網(wǎng)站上搜索進入公布階段的PCT專利申請公開 文本，得到以下三篇與通信相關的專利申請，分別分析如下《應用改進型Lenstra-Lenstra-Lovasz(LLL)算法的格基規(guī)約輔助檢測》 (CN200780000781. 2)介紹一種在無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行LLL算法，以確定格基規(guī)約的同時， 獲得格基規(guī)約矩陣的逆。它是在LLL算法中插入求逆矩陣的相應步驟來實現(xiàn)的，也是提供 一種簡便求格基規(guī)約矩陣的逆的方法?！稛o線通信設備》(CN200780000779.5)描述在0FDM-MIM0系統(tǒng)中，將某一子載波的 信道矩陣與前一子載波的信道矩陣的對應的變換矩陣進行相乘，再進行格基規(guī)約算法。該 算法考慮到相鄰載波對應信道矩陣的相關性，能夠有效降低格基規(guī)約的復雜度?！对诟窕?guī)約MIMO系統(tǒng)中的軟判決產(chǎn)生》(CN200780000791.6)。在基于格基規(guī) 約輔助接收機的無線通信系統(tǒng)中，按照下述方法根據(jù)所接收信號確定所發(fā)射比特值的軟估 計將格基規(guī)約應用于經(jīng)由信道估計得到的信道響應矩陣，并依照規(guī)約基信道來均衡接收信號，基于最優(yōu)幸存矢量生成幸存向量集合，并對每一個幸存向量的對應發(fā)射符號向量，以 及基于接收信號來確定發(fā)射每一比特已經(jīng)被發(fā)射的概率；它通過對最優(yōu)幸存矢量進行擾動 來獲得幸存矢量集合。另外，博士論文《ΜΙΜΟ系統(tǒng)中的檢測算法研究》(西安電子科技大學，2009 :71_85) 中提出一種適用于搜索類檢測算法的軟信息計算方法，在轉換域中，先根據(jù)每層信號的邊 界值來確定近似的轉換域格點集合，接著進行棧檢測。對于上述幾個典型的LR相關的專利申請進行分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的專利申請涉及內 容主要分為兩類一類是簡化LRA檢測過程，即簡化信道矩陣的格基規(guī)約實現(xiàn)過程，如簡化 獲得規(guī)約基的過程，或簡化變換矩陣的求逆過程。另一類是如何求解軟信息(中國專利庫 僅搜到一個)。再分析上述專利申請和論文，可知現(xiàn)有的軟信息求解算法各有特點。為了計算軟 信息，關鍵在于如何得到多個幸存矢量。根據(jù)獲得幸存矢量的方法，可將現(xiàn)有LRA (Lattice Reduction Aided)檢測的軟信息求解算法分為兩類第一類、最優(yōu)幸存矢量進行擾動來獲得幸存矢量集合如(CN200780000791. 6)中，對于所述步驟(2)中的公式y(tǒng)' = α HredZ+n，先通 過前述公式A，得到最優(yōu)幸存矢量\，并通過對最優(yōu)幸存矢量\進行矢量擾動，以獲得所需 的其它幸存矢量。一種比較簡單的處理方法是依次對、的每個元素的實部和虛部分別進 行士1和士 j的擾動，獲得新的幸存矢量。以兩根發(fā)射天線為例說明，將會存在8個擾動
后的幸存矢量，得到的總共9個幸存矢量分別為 =
fI+1-1.,、=，乏3 =\f2iI
z4 =
fi
^2+1
zI
Z2
'Z6 =
W
f2
'Z7 =
U h
，z8 =
zI
W
Il
9 <z
和
U接著，對每一個幸存矢量分別根據(jù)上述步驟(4)的兩個公式獲得對應的幸存發(fā)送 符號矢量玄^饑=1,2,…似)和幸存發(fā)送比特矢量、，進而得到發(fā)送的每一個比特已經(jīng) 被發(fā)送的概率。經(jīng)過上面介紹，可知該軟信息算法是通過對最優(yōu)幸存矢量進行擾動來獲得幸存矢 量集合，其操作過程簡單，比較適合于發(fā)射天線數(shù)少的LRA線性檢測。但是，隨著發(fā)射天線 數(shù)的增加，誤差會變大。另外，由于該算法是通過最優(yōu)幸存矢量獲得其它的幸存矢量時，沒 有考慮不同發(fā)射天線端口信號間的相關性，當其用于LRA非線性檢測進行軟信息求解時， 軟信息誤差很大。第二類、通過信號邊界獲得幸存矢量如上述論文針對搜索類非線性檢測算法，給出的格基規(guī)約輔助的具有軟輸出結果 的棧檢測算法。它是先獲得近似的變換域格點集合，并據(jù)此進行棧檢測和最小化每層節(jié)點 權值，以獲得幸存矢量集合。該軟信息計算方法的準確度高。但是，在棧檢測時，對所有子 節(jié)點都進行了權值計算，導致計算復雜度很高；另外，其處理域為實數(shù)域，對于實際系統(tǒng)常 常需要進行模型擴展，不易于工程實現(xiàn)。因此，如何尋求一種能夠解決現(xiàn)有技術缺陷的、簡單通用的基于格基規(guī)約的MIMO
7多天線檢測的軟輸出方法，就成為業(yè)內科技人員關注的焦點。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于格基規(guī)約的MIMO多天線檢測的軟輸出 方法，該方法是綜合考慮軟信息求解的準確度和復雜度，給出的一種簡單、通用的MIMO檢 測的軟輸出方法；該方法獲得的軟信息準確度高，同時能夠有效地減少需要計算權值的節(jié) 點個數(shù)，大大降低計算復雜度。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于格基規(guī)約的MIMO檢測的軟輸出方法， 其特征在于首先針對不同的變換矩陣獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來供檢 測時查詢；在每次實施基于格基規(guī)約的MIMO檢測時，先對信道響應矩陣進行格基規(guī)約得到 規(guī)約基和變換矩陣，再通過變換矩陣獲取相應的變換域信號的排序列表；然后利用規(guī)約基 和相應的變換域信號的排序列表執(zhí)行QRM(QR Decomposition and M algorithm)檢測，獲 得幸存矢量和每個幸存矢量對應的權值；最后利用幸存矢量和每個幸存矢量的權值，確定 每一個比特的軟信息。本發(fā)明是一種基于格基規(guī)約的MIMO多天線檢測的軟輸出方法，該方法綜合考慮 軟信息求解的準確度和復雜度，給出基于格基規(guī)約的MIMO檢測中簡單通用的軟輸出方法: 先針對不同的變換矩陣獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來可供查詢；在每次檢 測時，通過當前的變換矩陣，選擇與該變換矩陣對應的排序列表，再根據(jù)排序列表選擇幸存 矢量，避免了部分子節(jié)點的權值計算。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，能夠有效地減少Q(mào)RM算法 中需要計算權值的節(jié)點的個數(shù)，大大降低計算復雜度；而且，不需要進行模型擴展，容易實 現(xiàn)；其算法相對于最優(yōu)幸存矢量進行擾動來獲得幸存矢量集合的方法來說，準確度更高。本發(fā)明方法的關鍵是在獲得候選矢量的過程中，有效地利用變換域信號的排序 列表，使得該軟輸出方法變得簡單。當然，事先要針對不同的轉換矩陣獲得變換域信號的排 序列表，并將其存儲起來供檢測時查詢。在每次檢測時，先對信道響應矩陣進行格基規(guī)約得 到規(guī)約基和變換矩陣，接著通過變換矩陣獲取相應的排序列表，最后根據(jù)規(guī)約基和相應的 排序列表執(zhí)行QRM(QR Decomposition and M algorithm)檢測，以獲取幸存矢量。


圖1是LRA檢測方框示意圖。圖2是倒置的樹型結構(Nt = 4)示意圖。圖3現(xiàn)有技術中具有軟輸出的檢測操作流程方框圖。圖4是本發(fā)明基于格基規(guī)約的MIMO檢測算法的軟輸出方法操作流程圖。圖5(A)、(B)分別是第一維信號的交換域星座圖和第二維信號的交換域星座圖。圖6 (A)、⑶分別是兩個子節(jié)點排序列表方法。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明 作進一步的詳細描述。為了便于明白本發(fā)明申請的創(chuàng)新點，參見圖3和圖4分別給出的現(xiàn)有技術論文中
8的軟輸出方法和本發(fā)明基于格基規(guī)約的MIMO多天線檢測的軟輸出方法的兩種檢測流程。 由這兩個圖可以明顯看出兩者的差別由于本發(fā)明基于格基規(guī)約的MIMO檢測算法中簡單 通用的軟輸出方法利用了排序列表，能夠大大降低算法復雜度。圖中，之是幸存矢量集合， 是幸存比特失量集合。下面，具體說明本發(fā)明方法的四個操作步驟步驟1、針對不同的轉換矩陣T獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來，以 供檢測時查詢。排序列表的獲得方法包括下列操作內容(11)先針對不同的變換矩陣Τ，分別獲得變換域內的星座點集合。例如，采用QPSK
調制時，經(jīng)過平移和縮放后的星座點為Si e
。若變換矩陣T = ο ι , ,[1 1-j
則其逆矩陣T一1 = 0 χ時，則轉換域內信號ζ = T-1S的第一維信號和第二維信號的 轉換域星座點集合δ i和δ 2，參見圖5(A)和(B)中的黑點所示。(12)為了盡量節(jié)省節(jié)點權值的計算操作，本發(fā)明是利用事先排好序的列表，避免 權值的計算次數(shù)。且列表排序方法不作限定，介紹一種可行的列表排序為將第i維轉換域 格點劃分為4Mi個小方格，式中，Mi為第i維星座點的個數(shù)，自然數(shù)i為發(fā)送天線端口的序 號，其最大取值為發(fā)射天數(shù)總數(shù)Nt ；其中Mi為第i維星座點的個數(shù)。根據(jù)中心點所處方格 的位置，計算其到不同星座點的距離，對該維所有星座點進行排序，距離小的位于前面，距 離大的位于后面，即可獲得該中心點對應的排序列表。再遍歷中心點的4Mi種位置，以得到 該維所有信號的排序列表。本發(fā)明可以采用其它列表排序方法，在此不作限定。圖6(A)和 圖5(A)的星座圖對應，中心點如圖中的黑點所示(中心點的位置一共有48(4M》個，圖中 只是例舉一種位置進行說明)，將12個星座點分成48個方格，根據(jù)中心點的到不同星座點 的距離來確定排序，如圖6(A)中小圓圈內的標注的數(shù)字就是這個排序號，標注為1的就是 距離中心點最近的星座點。圖6(B)跟圖5(B)相對應。這樣在檢測時，根據(jù)前面的中心點
_的求解公式巧=
I
通過查詢就可以直接得到該層Mi個子節(jié)點的排序，而不需要把每個節(jié)點的權值都真正計算 出來。(13)因變換矩陣T的取值有限，故可以事先針對不同的變換矩陣設置排序列表的 存儲空間，這樣在檢測時就可以直接根據(jù)T的取值來選擇排序列表，當然這會需要一定的 存儲空間。步驟2、每次執(zhí)行基于格基規(guī)約LRA(Lattice Reduction Aided)檢測算法時，對 信道響應矩陣H進行格基規(guī)約，得到規(guī)約基Hred和交換矩陣T，并從存儲的不同交換矩陣T 對應的轉換域信號的排序列表中，獲取該交換矩陣T獲取該交換矩陣T所對應的排序列表。 該步驟包括下列操作內容(21)對信道響應矩陣H進行格基規(guī)約，得到規(guī)約基Hred和交換矩陣T，且該步驟對 格基規(guī)約的具體算法不作限定；
能夠得到中心點再判斷其對應的方格位置，
(22)從存儲的不同交換矩陣所對應的轉換域信號的排序列表中，根據(jù)交換矩陣T 的取值，獲取該交換矩陣T對應的排序列表。步驟3、根據(jù)約減后的矩陣Hral和相應的排序列表執(zhí)行QRM檢測，以獲取M個幸存 矢量及該M個幸存矢量對應的權值Em ；式中，自然數(shù)m表示幸存矢量的序號，m的最大 值為M。該步驟包括下列操作內容(31)對接收信號矢量y進行平移乂 = Υ +，得到等效接收信號矢 量y'，以保證等效的發(fā)送信號矢量為非負復數(shù)，其中，假設發(fā)送端采用方形QAM調制，平
移數(shù)值為"Hi7vi =小/2((mc — ι)) -1 + (V^ - 1J * ΗΙΛ(Χ1 ,平移系數(shù)值
β =補((Mc 一1)) (Τ “ 1 + (V^ - 1) *》，H為信道響應矩陣，Mc為調制階數(shù)，^
是維度為NtX 1的全1矢量，Nt為發(fā)射天數(shù)總數(shù)；(32)對等效接收信號矢量y'按照下述公式y(tǒng)' =(χ+/ 1 χ1)) + η = aHs + n進行等價變換，以保證等效的發(fā)
送信號矢量為非負復整數(shù)上述公式中，y為接收信號矢量，H為信道響應矩陣，χ為發(fā)送 信號矢量，s為取值為非負復整數(shù)的等效發(fā)送信號矢量，η為白高斯噪聲，等價變換系數(shù)值
α =抓Mc — 1)，平移數(shù)值為β ^ = φ^υ、!^ — ι +— ι) * j)Η Λ(χ1 ,H為信道響應矩
陣，Mc為調制階數(shù)，1^xl維度為NtX 1全1矢量。(33)對等價變換后的規(guī)約基α Hred進行QR分解(Orthogonal-Triangular Decomposition)，得到酉矩陣Q和上三角矩陣R，并對等效接收信號矢量y'左乘Q的共軛 轉置矩陣QH，得到檢測矢量P ；(34)根據(jù)得到的檢測矢量P逐層進行QRM檢測，獲得幸存矢量Gm以及該M個幸 存矢量 對應的權值Em;該M個幸存矢量 對應的權值Em的計算公式為p_Rim 2,式
mmm 2
中，P為檢測矢量，R為上三角矩陣，Il表示矢量的2范數(shù)的平方。假設在第i層M個保留下來的節(jié)點為[ ,，ρ ,，2,···￡,Μ],其中， \m ^ δ工m = 1，2,···,Μ)和其各層父輩節(jié)點組成的矢量就為第i層的第m個幸存矢量
Km=\_Km h’m …。并且，這M個保留節(jié)點已經(jīng)根據(jù)其的權值進行了從小到
大的排序。每個保留節(jié)點(以下稱為父節(jié)點)都會有 個子節(jié)點。每個父節(jié)點對應一個 中心點的取值，則同父子節(jié)點可根據(jù)中心點位置所對應的排序列表進行從小到大的排序。
因此將子節(jié)點命名為k，M，l <P<M,l<q<(第一個下標i表示其父節(jié)點在
第i層，則子節(jié)點是在第i_l層；第二個下標P表示該父節(jié)點的權值大小的排序；第三個下
10標q表示該子節(jié)點在同父子節(jié)點集合中的排序)。下面解釋，如何從第i_l層的個子節(jié)點中選擇權值最小的M個保留節(jié)點 先計算第一父節(jié)點&！的第一個子節(jié)點Zi,u的權值，如果其權值小于其余M-I個父節(jié)點的 權值，則將Zi,u存入幸存矢量列表中，否則，計算下一個父節(jié)點的第一子節(jié)點的權值；如果 某個子節(jié)點被存入幸存矢量列表后，則由其同父節(jié)點的下一個子節(jié)點代替，并代表該家族 與其它家族的代表進行權值比較；每次比較后，權值最小的子節(jié)點存入到幸存矢量列表中。 這個過程一直持續(xù)到長度為M的幸存矢量列表被填滿為止。這些節(jié)點經(jīng)過從小到大的排序 后，可以更名為伐-U如此循環(huán)直到第1層，就能得到M個所需的幸存矢量，Z12,…，，
為了方便，將這M個所需的幸存矢量重新表示為^，Z2,…，幸存矢量集合
Λ_—
Z = Z2 …ZmJo步驟4、分別確定每一個幸存矢量、對應的幸存發(fā)送符號矢量im，以 及幸存發(fā)送符號矢量對應的幸存發(fā)送比特矢量&m (或稱幸存比特失量集合
Β = Γb, b2…“]),再根據(jù)幸存發(fā)送比特矢量6和幸存矢量 對應的權值Em獲得
Jmm
每個發(fā)送比特的軟信息。該步驟(4)中，求解第i根發(fā)送天線上的第1個發(fā)送比特& x的軟信息Ubi, )的計算公式為』{K )=去(min6,成(,，0。Em - mi /eU;7)i民)，式中乂為白
高斯噪聲η的功率，、(Μ)是幸存發(fā)送比特矢量 的第i行、第1列的比特取值，自然
,n \ /ΤΠ
數(shù)i為發(fā)送天線端口序號，其最大值為Nt，自然數(shù)1是發(fā)送比特的列序號，其最大值是M。， min6iiiebm(M)0 Em表示在滿足^ G，0 二 0的所有的幸存發(fā)送比特矢量對應權值Em中的最
小值，mirXieSmMi Em表示在滿足、(O) = 1的所有的幸存發(fā)送比特矢量對應權值Em 中的最小值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內。
1權利要求
一種基于格基規(guī)約的MIMO檢測的軟輸出方法，其特征在于首先針對不同的變換矩陣獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來供檢測時查詢；在每次實施基于格基規(guī)約的MIMO檢測時，先對信道響應矩陣應用格基規(guī)約得到規(guī)約基和變換矩陣，再通過變換矩陣獲取相應的變換域信號的排序列表；然后利用規(guī)約基和相應的變換域信號的排序列表執(zhí)行QRM(QR Decomposition and M algorithm)檢測，獲得幸存矢量和每個幸存矢量對應的權值；最后利用幸存矢量和每個幸存矢量的權值，確定每一個比特的軟信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括下列操作步驟(1)針對不同的變換矩陣分別獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來，以供檢測 時查詢；(2)每次執(zhí)行基于格基規(guī)約LRA(LatticeReduction Aided)檢測時，對信道響應矩陣 H應用格基規(guī)約，得到規(guī)約基Hred和交換矩陣T，并從存儲的不同交換矩陣所對應的變換域 信號的排序列表中，根據(jù)交換矩陣T獲取該交換矩陣T所對應的排序列表；(3)根據(jù)規(guī)約基Hral和相應的排序列表執(zhí)行檢測，以獲取M個幸存矢量Gm及該M個幸存 矢量Gm對應的權值Em ；式中，自然數(shù)下標m表示幸存矢量的序號，m的最大值為M ；(4)分別確定每個幸存矢量$ 時應的幸存發(fā)送符號矢量^^，以及幸存發(fā)送符號矢量im 對應的幸存發(fā)送比特矢量^m，再根據(jù)幸存發(fā)送比特矢量^m和幸存矢量；^對應的權值Em獲τηmIii得每個發(fā)送比特的軟信息。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(1)進一步包括下列操作內容(11)針對不同的變換矩陣T分別獲得變換域內的星座點集合；(12)按照下述方法進行列表排序將第i維變換域星座點劃分為4Mi個小方格，式中， Mi為第i維星座點的個數(shù)，自然數(shù)i與發(fā)送天線端口序號，其最大取值為發(fā)射天數(shù)總數(shù)Nt ； 根據(jù)中心點所在的方格位置，分別計算中心點到不同星座點的距離后，再按照距離的近、遠 對該維所有星座點進行排序，獲得該中心點對應的排序列表；然后，遍歷該中心點的4Mi個 不同位置，就得到該維信號的排序列表；或者采用其它列表排序方法，在此不作限定；(13)因變換矩陣T的取值有限，故事先針對不同的變換矩陣設置排序列表的存儲空 間，以便在檢測時直接根據(jù)T的取值來選擇排序列表。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(2)進一步包括下列操作內容(21)對信道響應矩陣H應用格基規(guī)約，得到規(guī)約基Hred和交換矩陣T，且該步驟對格基 規(guī)約的具體算法不作限定；(22)從存儲的不同交換矩陣所對應的轉換域信號的排序列表中，根據(jù)交換矩陣T獲取 該交換矩陣T對應的排序列表。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(3)進一步包括下列操作內容(31)對接收信號矢量y進行平移Y1=Y + "Hlyxl，得到等效接收 信號矢量y'，以保證等效的發(fā)送信號矢量為非負復數(shù)，其中的平移數(shù)值為= a/3/2 ((Mc+，式中，平移系數(shù)值 β = ^3/2 [(Mc - Ijj ^Mc - 1 + ^Mc - Ij ”)，H為信道響應矩陣，Mc為調制階數(shù)，“是維度為NtX 1的全1矢量，Nt為發(fā)射天數(shù)總數(shù)；(32)對等效接收信號矢量y'按照下述公式y(tǒng)' = H (j/ (χ+/31^χ1)) + η = aHs + η進行等價變換，以保證等效的發(fā)送信號矢量為非負復整數(shù)，上述公式中，y為接收信號矢量，H為信道響應矩陣，χ為發(fā)送信 號矢量，s為取值是非負復整數(shù)的等效發(fā)送信號矢量，η為白高斯噪聲，等價變換系數(shù)值α =小/[Mc- ，平移數(shù)值為"mW = φ/2{{κ - ) (^K +^Hlivi, H 為信道響應矩陣，Mc為調制階數(shù)，1Mx1是維度為NtX 1的全1矢量；(33)對等價變換后的規(guī)約基αHral進行正交三角QR分解(Orthogonal-Triangular Decomposition)，得到酉矩陣Q和上三角矩陣R，并對等效接收信號矢量y ‘左乘Q的共軛 轉置矩陣QH，得到檢測矢量P ；(34)對檢測矢量P逐層進行QRM檢測，獲得幸存矢量以及該M個幸存矢量對應的權值Em;該M個幸存矢量 對應的權值Em的計算公式為p — Ri %式中，P為檢測矢mm 2量，R為上三角矩陣，· 2表示矢量的2范數(shù)的平方。2
6.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(4)中，求解第i根發(fā)送天線上 的第1個發(fā)送比特的軟信息的計算公式為L (bU ) =Em _ mi\咸糾& ) ’其中，。2為白高斯噪聲η的功率，^mG,^是幸存發(fā)送比特矢量&的第i行、第1列的比特取值，自然數(shù)i為發(fā)送天線端口m \ /m序號，其最大值為Nt，自然數(shù)1是發(fā)送比特的列序號，其最大值是M。，min6一‘(,Ι ^m表示 在滿足$m (ζ,/) = 0的所有的幸存發(fā)送比特矢量對應權值Em中的最小值，mirXpSm(M)1 Em 表示在滿足^m ( , = 1的所有的幸存發(fā)送比特矢量對應權值Em中的最小值。全文摘要
一種基于格基規(guī)約的MIMO檢測的軟輸出方法，是先針對不同的變換矩陣獲得變換域信號的排序列表，并將其存儲起來供檢測時查詢；在每次實施基于格基規(guī)約的MIMO檢測時，先對信道響應矩陣應用格基規(guī)約得到規(guī)約基和變換矩陣，再通過變換矩陣獲取相應的變換域信號的排序列表；然后利用規(guī)約基和該變換域信號的排序列表執(zhí)行QRM(QR Decomposition and M algorithm)檢測，獲得幸存矢量和每個幸存矢量對應的權值；最后利用幸存矢量和每個幸存矢量的權值，確定每個比特的軟信息。該方法利用事先存儲的排序列表，有效減少Q(mào)RM檢測中需要計算權值的節(jié)點個數(shù)，大大降低計算復雜度；且不需要進行模型擴展，容易實現(xiàn)；相對于最優(yōu)幸存矢量進行擾動獲得幸存矢量集合的方法，本發(fā)明的準確度更高。
文檔編號H04L25/03GK101917368SQ201010242160
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2010年7月30日
發(fā)明者吳斌, 周小平, 周玉梅, 王文博, 趙慧 申請人:北京郵電大學;中國科學院微電子研究所