專利名稱：基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過MIM0-0FDM技術(shù)來達(dá)到高傳輸速率的寬帶移動通信系統(tǒng)，特別涉及一種用于無線通信接收端的無線信號處理方法。
背景技術(shù)：
多天線(MultipleInput Multiple Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)和正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)的結(jié)合，可以有效的提高系統(tǒng)的吞吐率和傳輸效率，滿足未來移動通信系統(tǒng)對系統(tǒng)容量、頻譜利用率、數(shù)據(jù)傳輸速率等多方面的需求。MIMO技術(shù)可以在不增加帶寬的前提下，成倍的提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率， OFDM技術(shù)將寬帶信道轉(zhuǎn)換為若干個并行的窄帶信道，能有效對抗多徑衰落。在第三代合作伙伴(3GPP)制定的長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)標(biāo)準(zhǔn)中，也采用了 MIM0-0FDM技術(shù)作為下行鏈路的傳輸方案。在實(shí)際的MIM0-0FDM系統(tǒng)中，接收信號受到信道選擇性衰落、信道噪聲以及由多天線帶來的天線間干擾的影響。通常采用差錯控制編碼技術(shù)來對抗信道衰落和噪聲，并通過檢測技術(shù)來消除天線間干擾。聯(lián)合譯碼和檢測的迭代接收技術(shù)，通過檢測器和譯碼器之間交互軟信息并反復(fù)迭代逐漸逼近最優(yōu)解，能大大提高接收機(jī)性能。在傳統(tǒng)的軟輸入軟輸出最小均方誤差(Soft Input Soft Output Minimum Mean Square Error, SISO-MMSE) 代接收算法中，由于SIS0-MMSE檢測過程中涉及復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算，且矩陣求逆運(yùn)算的次數(shù)隨迭代次數(shù)的增加而增加，具有較高的計算復(fù)雜度，限制了該算法的廣泛應(yīng)用。為此， 本發(fā)明提出一種基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收算法，該算法的優(yōu)點(diǎn)在于通過引入特征值分解分解避免了傳統(tǒng)SIS0-MMSE迭代接收算法中的多次求逆運(yùn)算， 有效降低了系統(tǒng)的計算復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出一種基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，通過引入特征值分解分解避免在每次SIS0-MMSE迭代過程中的矩陣求逆運(yùn)算，本發(fā)明在保證與傳統(tǒng)的SIS0-MMSE迭代接收具有一致性能的同時，有效降低了計算復(fù)雜度。技術(shù)方案本發(fā)明的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法包括以下步驟第一步，利用信道估計以及預(yù)編碼碼本信息求得等效信道矩陣以及等效發(fā)送相關(guān)陣，并對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解獲得特征值和特征向量；第二步，將所述的信道估計、特征值、特征向量、頻域接收信號以及軟輸入軟輸出Siso譯碼器輸出的軟信息輸入軟輸入軟輸出最小均方誤差SIS0-MMSE檢測器，通過匪SE均衡獲得發(fā)送信號的估計值和方差，將所述的發(fā)送信號的估計值和方差輸入軟解調(diào)器以獲得比特似然比信息； 第三步，解交織器將所述SIS0-MMSE檢測器輸出的比特似然比排列成譯碼器的順序，交織器將軟輸入軟輸出Siso譯碼器輸出的軟信息重新按照SIS0-MMSE檢測器的要求排列；第四步，軟輸入軟輸出譯碼器利用SIS0-MMSE檢測輸出的比特似然比作為先驗(yàn)信息，通過譯碼得到新的比特似然比，在非末次迭代中將其反饋給SIS0-MMSE檢測器用于重建均值和方差，所述SIS0-MMSE檢測器和SISO譯碼器利用彼此輸出的軟信息作為先驗(yàn)信息迭代工作， 在末次迭代中，由軟輸入軟輸出譯碼器輸出比特判決。所述特征值分解包括雅可比Jacobi分解，正交三角QR分解的通過數(shù)值計算獲得特征值和特征向量的方法。所述通過對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解并保存特征向量和特征值，將 SIS0-MMSE檢測器在每次迭代過程中的矩陣求逆運(yùn)算轉(zhuǎn)換為除法運(yùn)算。所述軟輸入軟輸出SISO譯碼器使用Turbo譯碼器或LDPC譯碼。有益效果本發(fā)明提出一種基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收算法，通過引入特征值分解分解避免在每次SIS0-MMSE迭代過程中的矩陣求逆運(yùn)算，從而有效降低系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。


圖1為本發(fā)明所提供的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法具體實(shí)施裝置框圖。圖2為本發(fā)明所提供的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法的算法流程。
具體實(shí)施例方式基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法涉及一種通過使用多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)技術(shù)和正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)來達(dá)到高傳輸速率的寬帶移動通信系統(tǒng)，所述基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法第一步，利用信道估計以及預(yù)編碼碼本信息求得等效信道矩陣以及等效發(fā)送相關(guān)陣，并對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解(Eigen Value Decomposition，EVD)獲得特征值和特征向量；第二步，將所述的信道估計、特征值、特征向量、頻域接收信號以及軟輸入軟輸出(Soft Input Soft Output, SIS0)譯碼器輸出的軟信息輸入軟輸入軟輸出最小均方誤差(Soft Input Soft Output Minimum Mean Square Error, SIS0-MMSE)檢測器，通過 MMSE 均衡獲得發(fā)送信號的估計值和方差，將所述的發(fā)送信號的估計值和方差輸入軟解調(diào)器以獲得比特似然比信息；第三步，解交織器將所述SIS0-MMSE檢測器輸出的比特似然比排列成譯碼器的順序，交織器將軟輸入軟輸出譯碼器輸出的軟信息重新按照SIS0-MMSE檢測器的要求排列；第四步，軟輸入軟輸出譯碼器利用SIS0-MMSE檢測輸出的比特似然比作為先驗(yàn)信息，通過譯碼得到新的比特似然比，在非末次迭代中將其反饋給SISO- MMSE檢測器用于重建均值和方差，所述SIS0-MMSE檢測器和SISO譯碼器利用彼此輸出的軟信息作為先驗(yàn)信息迭代工作，在末次迭代中，由軟輸入軟輸出譯碼器輸出比特判決。所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于特征值分解包括雅可比(Jacobi)分解，正交三角(QR)分解等不同的通過數(shù)值計算獲得特征值和特征向量的方法。
所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于通過對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解并保存特征向量和特征值，將SIS0-MMSE檢測器在每次迭代過程中的矩陣求逆運(yùn)算轉(zhuǎn)換為除法運(yùn)算。所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于所述軟輸入軟輸出(SISO)譯碼器可以使用包括Turbo譯碼器，LDPC譯碼器等任何軟輸入軟輸出的譯碼器。本發(fā)明所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法的具體實(shí)現(xiàn)裝置如圖1所示，分為特征值分解，SIS0-MMSE檢測器，交織和解交織器，SISO譯碼器四部分，具體說明如下1.特征值分解分解首先根據(jù)信道估計和預(yù)編碼矩陣信息，計算等效發(fā)送相關(guān)陣，并對該等效相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解分解運(yùn)算，求得特征值和特征向量。2. SIS0-MMSE檢測器利用特征值分解輸出的特征值和特征向量、信道估計、接收信號以及SISO譯碼器輸出的軟信息作為先驗(yàn)信息計算比特似然比，在SIS0-MMSE檢測器的計算過程中，為了能夠利用特征值分解分解避免矩陣求逆運(yùn)算，做出了各層重建方差相等的假設(shè)，該假設(shè)幾乎不影響接收機(jī)性能。3. 解交織器將SIS0-MMSE檢測器輸出的比特似然比排列成譯碼器的順序，交織器將譯碼輸出的軟信息重新按照SIS0-MMSE檢測器的要求排列。4. SISO譯碼器利用SIS0-MMSE檢測輸出的比特似然比作為先驗(yàn)信息，通過譯碼得到新的比特似然比，在非末次迭代中將其反饋給SIS0-MMSE檢測器用于重建均值和方差，在末次迭代中用于輸出比特判決。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，將本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于特征值分解的軟輸入軟輸出迭代接收方法總結(jié)成如圖2所示方法流程圖。在本申請所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法，在沒有超過本申請的精神和范圍內(nèi)，可以通過其他的方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的實(shí)施例只是一種示范性的例子，不應(yīng)該作為限制，所給出的具體內(nèi)容不應(yīng)該限制本申請的目的。例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于第一步，利用信道估計以及預(yù)編碼碼本信息求得等效信道矩陣以及等效發(fā)送相關(guān)陣，并對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解獲得特征值和特征向量；第二步，將所述的信道估計、 特征值、特征向量、頻域接收信號以及軟輸入軟輸出Siso譯碼器輸出的軟信息輸入軟輸入軟輸出最小均方誤差SIS0-MMSE檢測器，通過匪SE均衡獲得發(fā)送信號的估計值和方差，將所述的發(fā)送信號的估計值和方差輸入軟解調(diào)器以獲得比特似然比信息；第三步，解交織器將所述SIS0-MMSE檢測器輸出的比特似然比排列成譯碼器的順序，交織器將軟輸入軟輸出 SISO譯碼器輸出的軟信息重新按照SIS0-MMSE檢測器的要求排列；第四步，軟輸入軟輸出譯碼器利用SIS0-MMSE檢測輸出的比特似然比作為先驗(yàn)信息，通過譯碼得到新的比特似然比，在非末次迭代中將其反饋給SIS0-MMSE檢測器用于重建均值和方差，所述SIS0-MMSE檢測器和SISO譯碼器利用彼此輸出的軟信息作為先驗(yàn)信息迭代工作，在末次迭代中，由軟輸入軟輸出譯碼器輸出比特判決。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于特征值分解包括雅可比Jacobi分解，正交三角QR分解的通過數(shù)值計算獲得特征值和特征向量的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法，其特征在于所述軟輸入軟輸出SISO譯碼器使用Turbo譯碼器或LDPC譯碼。
全文摘要
基于特征值分解的軟輸入軟輸出最小均方誤差迭代接收方法的特征在于，首先利用信道估計和預(yù)編碼碼本信息求得等效信道矩陣和等效發(fā)送相關(guān)陣，對所述等效發(fā)送相關(guān)陣進(jìn)行特征值分解獲得特征值和特征向量；進(jìn)而將所述等效信道矩陣、特征值、特征向量以及接收信號輸入軟輸入軟輸出最小均方誤差SISO-MMSE檢測器，該檢測器和軟輸入軟輸出譯碼器利用彼此輸出的軟信息作為先驗(yàn)信息迭代工作，在達(dá)到預(yù)定義的迭代次數(shù)之后，最終由譯碼器輸出比特判決。該方法通過引入特征值分解將每次SISO-MMSE迭代過程中的矩陣求逆運(yùn)算轉(zhuǎn)化為除法運(yùn)算，從而有效降低系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
文檔編號H04L25/02GK102158313SQ20111006836
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者仲文, 盧安安, 巴特爾, 楊祎, 蘇磊, 范曉駿, 陳桐, 高西奇 申請人:東南大學(xué)