多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率的問題。方法包括：根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣；根據(jù)接收信號、檢測矩陣和選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值。本申請還公開一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測裝置。
【專利說明】多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)由于能同時帶來分集增益和空間復(fù)用增益，因此成為了第四代移動通信中普遍應(yīng)用的技術(shù)。
[0003]圖1所示為MMO技術(shù)的原理圖。發(fā)送端經(jīng)過Nt根發(fā)射天線，將數(shù)據(jù)流
X=[X\ X2 .xNt ]T發(fā)射出去,經(jīng)空間信道后由接收端的隊(Nt ( Nr)根接收天線接收。
[0004]在接收端,每根接收天線均會接收到來自每根發(fā)射天線的數(shù)據(jù)流。若以一個接收信號y來表示所有接收天線接收到的信號(后文將接收天線接收到的信號簡稱接收信號)，
則該接收信號可以表示為J=LKi J2...]'χ與y的關(guān)系如下式[I]所示:
[0005]y = Hx+n [I]
[0006]其中，//=[知h2 \ ]表示NrXNt維的信道矩陣，《=[ ? i η 2...是
接收天線上的零均值白高斯噪聲矢量，方差為σ2。
[0007]H中的元素可記為/l/=[ 1-1ll,..., /^]τ，i的取值范圍為[I, Nt]。hi中的
元素可記為1^，!^表示發(fā)射天線i到接收天線j之間的單徑信道衰落值，服從均值為0，方差為I的復(fù)高斯隨機分布，j的取值范圍為[1，NJ。
[0008]在MMO系統(tǒng)中，用于檢測y的信號檢測算法主要有兩大類。一類是線性檢測算法，由線性檢測器實現(xiàn)；另一類是非線性檢測算法，由非線性檢測器實現(xiàn)。無論是哪種算法，其目的都在于從接收信號I中恢復(fù)出發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流X。
[0009]為了獲得近似最優(yōu)的檢測性能，基于最基本的線性檢測算法，現(xiàn)有技術(shù)還提出了預(yù)處理輔助的線性檢測算法。該算法在接收端對接收信號進(jìn)行線性檢測之前，對信道矩陣進(jìn)行分解，并根據(jù)分解后的信道矩陣對接收信號進(jìn)行檢測，得到檢測矢量；之后，再對檢測矢量進(jìn)行處理。
[0010]一般地，預(yù)處理輔助的線性檢測的過程如圖2所示，主要包括如下步驟:
[0011]第一步:接收端對信道進(jìn)行估計，獲得信道矩陣H ;將H分解為一個約減矩陣和一個滿秩的復(fù)整數(shù)矩陣的乘積，如式[2]所示。
[0012]H = QP [2]
[0013]其中，Q為約減矩陣，P為復(fù)整數(shù)矩陣，且P是滿秩矩陣。
[0014]將公式[2]代入公式[I]中，得到下式[3]:
[0015]y = Hx+n = QPx+n = Qz+η [3]
[0016]其中，ζ = Px為等效發(fā)送信號。
[0017]第二步:對y進(jìn)行線性檢測，得到檢測矢量P，如下式[4]所示。[0018]P = Gy [4]
[0019]G為接收端所使用的檢測矩陣。
[0020]對檢測矢量P實施線性變換，得到X的估計值?:
[0021]X = P 'p[5]
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中，常見的預(yù)處理輔助的線性檢測為格基約減輔助(Lattice-Reduction-Aided, LRA)檢測。LRA檢測中，對信道矩陣H進(jìn)行分解采用的是LRA算法，并通過迭代進(jìn)行的約減操作和交換操作，逐步降低分解得到的約減矩陣各列矢量相關(guān)性和各列矢量模值的差異性，實現(xiàn)最終分解得到的約減矩陣Hral各列盡可能正交和等模。
[0023]具體而言，LRA檢測的過程主要包括下述步驟:
[0024]第一步:分解信道矩陣H，得到約減矩陣HMd和復(fù)整數(shù)矩陣T:
[0025]H = HredT [6]
[0026]對應(yīng)于公式[2]，可知有Q = Hred, P = T。
[0027]將公式[6]代入公式[I]中，得到下式[7]:
[0028]y = HredTx+n = HredZ+η [7]
[0029]第二步:對y進(jìn)行線性檢測，并對得到的檢測矢量(如式[4]所示)實施線性變換，得到X的估計值i (如式[5]所示)。
[0030]對y進(jìn)行線性檢測的方式比如可以是迫零(Zero Forcing,ZF)檢測或最小均方誤差(MinimumMean Square Error, MMSE)檢測，等等。
[0031 ] LRA檢測的優(yōu)勢在于，能獲得N,階的滿接收分集增益。LRA檢測的缺陷在于，對信道矩陣H進(jìn)行分解的準(zhǔn)則是使約減矩陣Hred的每一列之間盡量正交且等模，從而盡量減小不同發(fā)射天線發(fā)出的數(shù)據(jù)流之間的干擾，但采用該準(zhǔn)則并不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032]本申請實施例提供一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率的問題。
[0033]本申請實施例還提供一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率的問題。
[0034]本申請實施例采用下述技術(shù)方案:
[0035]一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法，包括:根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣；其中，所述復(fù)整數(shù)矩陣集合由通過分解信道矩陣而得到的復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成；根據(jù)接收信號、檢測矩陣和選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值；其中，所述檢測矩陣是根據(jù)所述信道矩陣和所述選取的復(fù)整數(shù)矩陣確定的。
[0036]一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測裝置，包括:矩陣選取單元，用于根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣；其中，所述復(fù)整數(shù)矩陣集合由通過分解信道矩陣而得到的復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成；發(fā)送信號確定單元，用于根據(jù)接收信號、檢測矩陣和矩陣選取單元選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值；其中，所述檢測矩陣是根據(jù)所述信道矩陣和所述選取的復(fù)整數(shù)矩陣確定的。[0037]本申請實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果:
[0038]由于以與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值作為確定復(fù)整數(shù)矩陣的依據(jù)，因此可以實現(xiàn)在對接收信號進(jìn)行檢測時兼顧數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?，避免現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0040]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的MMO技術(shù)的原理圖；
[0041]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的檢測輔助的線性檢測過程示意圖；
[0042]圖3為本申請實施例1提供的一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法的具體實現(xiàn)流程圖；
[0043]圖4為本申請實施例2提供的一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖5為采用本申請實施例提供的信號檢測方案所能達(dá)到的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率與采用現(xiàn)有技 術(shù)的LRA檢測所能達(dá)到的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0045]為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本申請具體實施例及相應(yīng)的附圖對本申請技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0046]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本申請各實施例提供的技術(shù)方案。
[0047]實施例1
[0048]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)的可達(dá)速率和最優(yōu)的可達(dá)速率的問題，本申請實施例1提供一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法。該方法的具體實現(xiàn)流程圖如圖3所示，主要包括下述步驟:
[0049]步驟31，根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣。
[0050]其中，上述與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值可以但不限于是不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率。
[0051]上述復(fù)整數(shù)矩陣集合是由通過分解信道矩陣而得到的復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成的。
[0052]實施例1中，對信道矩陣進(jìn)行分解的方式可以但不限于采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的任何對信道矩陣進(jìn)行分解的方式。
[0053]步驟32，根據(jù)接收信號、檢測矩陣和選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值。其中，檢測矩陣是根據(jù)信道矩陣和選取的復(fù)整數(shù)矩陣確定的。
[0054]具體地，根據(jù)公式[4]和[5]，可以確定發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值的計算公式如下式[8]所示:
[0055]X = P 'P=FlGy[8][0056]其中，y為接收信號，G為檢測矩陣，P則為通過執(zhí)行步驟31而選取到的復(fù)整數(shù)矩陣。
[0057]實施例1中，G可以但不限于采用現(xiàn)有的ZF檢測、麗SE檢測或其他檢測算法中使用的檢測矩陣。以ZF檢測為例，檢測矩陣G可以為G = P(Hh H)-1Hh ；以麗SE檢測為例，檢測矩陣G可以為G = P (Hh H+σ 2D^1Hh0
[0058]采用實施例1提供的上述方法，由于以與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值作為確定復(fù)整數(shù)矩陣的依據(jù)，因此可以實現(xiàn)在對接收信號進(jìn)行檢測時兼顧數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?，避免現(xiàn)有技術(shù)中對信號采用LRA檢測不能達(dá)到最優(yōu)可達(dá)速率的問題。
[0059]以下以發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率為例，詳細(xì)說明如何根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣:
[0060]首先，簡單介紹可達(dá)速率的概念。
[0061]在系統(tǒng)傳輸速率Rtx滿足公式[9]的情況下，若系統(tǒng)可以保證傳輸?shù)钠骄`碼率低于任意的ε (ε>0)，那么，R為系統(tǒng)的可達(dá)速率。
[0062]Rtx ( R [9]
[0063]在與有效性相關(guān)的參數(shù)值為不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的值的情況下，前文所述步驟31的實現(xiàn)方式可以包括下述子步驟A~子步驟C:
[0064]子步驟A:根據(jù)發(fā)射天線發(fā)送的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率和特定參數(shù)的映射關(guān)系，以及特定參數(shù)的值，確定不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的最小值；
[0065]子步驟B:從確定出的各個可達(dá)速率的最小值中確定最大值；
[0066]子步驟C:從復(fù)整數(shù)矩陣集合中，選取確定的最大值所映射的復(fù)整數(shù)矩陣。
[0067]根據(jù)上述子步驟A~子步驟C的描述，若假設(shè)要從由L個復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成的復(fù)整數(shù)矩陣集合(表示為{Ρ1;Ρ2，…，pk，…，PJ)中選取復(fù)整數(shù)矩陣，那么，可以先根據(jù)下述公式[10]所示的映射關(guān)系，分別確定采用此集合中的每一個復(fù)整數(shù)矩陣，計算由不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的值。
【權(quán)利要求】
1.一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測方法，其特征在于，包括: 根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣；其中，所述復(fù)整數(shù)矩陣集合由通過分解信道矩陣而得到的復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成； 根據(jù)接收信號、檢測矩陣和選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值； 其中，所述檢測矩陣是根據(jù)所述信道矩陣和所述選取的復(fù)整數(shù)矩陣確定的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值為不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的值時，根據(jù)所述與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣，包括: 根據(jù)發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率和特定參數(shù)的映射關(guān)系以及所述特定參數(shù)的值，分別確定所述不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的最小值；其中，所述特定參數(shù)的值包括:所述檢測矩陣、高斯白噪聲的功率值、信道矩陣和所述復(fù)整數(shù)矩陣集合中的復(fù)整數(shù)矩陣； 從確定出的所有可達(dá)速率的最小值中確定最大值； 從所述復(fù)整數(shù) 矩陣集合中，選取所述最大值所映射的復(fù)整數(shù)矩陣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用下述方式獲得所述復(fù)整數(shù)矩陣集合: 確定置換后的各信道矩陣；所述置換后的各信道矩陣是通過互換信道矩陣的不同的列向量而得到的； 利用所述置換后的各信道矩陣，對所述信道矩陣進(jìn)行取整施密特正交化處理，得到所述復(fù)整數(shù)矩陣集合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述置換后的各信道矩陣，對所述信道矩陣進(jìn)行取整施密特正交化處理，得到所述復(fù)整數(shù)矩陣集合，包括: 將所述信道矩陣作為待處理信道矩陣集合，并對待處理信道矩陣集合循環(huán)執(zhí)行特定操作，直至獲得預(yù)定個數(shù)的復(fù)整數(shù)矩陣子集合； 其中，所述預(yù)定個數(shù)的復(fù)整數(shù)矩陣子集合構(gòu)成所述復(fù)整數(shù)矩陣集合； 所述特定操作包括:利用所述置換后的各信道矩陣，對待處理信道矩陣集合中的各矩陣進(jìn)行取整施密特正交化處理，得到復(fù)整數(shù)矩陣子集合和處理后的信道矩陣集合；將待處理信道矩陣集合更新為處理后的信道矩陣集合。
5.一種多輸入多輸出系統(tǒng)中預(yù)處理輔助的信號檢測裝置，其特征在于，包括: 矩陣選取單元，用于根據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值，從復(fù)整數(shù)矩陣集合中選取復(fù)整數(shù)矩陣；其中，所述復(fù)整數(shù)矩陣集合由通過分解信道矩陣而得到的復(fù)整數(shù)矩陣構(gòu)成； 發(fā)送信號確定單元，用于根據(jù)接收信號、檢測矩陣和矩陣選取單元選取的復(fù)整數(shù)矩陣，確定發(fā)射的數(shù)據(jù)流的估計值； 其中，所述檢測矩陣是根據(jù)所述信道矩陣和所述選取的復(fù)整數(shù)矩陣確定的。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行韵嚓P(guān)的參數(shù)值為不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的值時，矩陣選取單元包括: 可達(dá)速率最小值確定模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線發(fā)送的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率和特定參數(shù)的映射關(guān)系，以及所述特定參數(shù)的值，分別確定所述不同發(fā)射天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流在接收端的可達(dá)速率的最小值；其中，所述特定參數(shù)的值包括:所述檢測矩陣、高斯白噪聲的功率值、信道矩陣和所述復(fù)整數(shù)矩陣集合中的復(fù)整數(shù)矩陣； 最大值確定模塊，用于從可達(dá)速率最小值確定模塊確定出的各個可達(dá)速率的最小值中確定最大值； 矩陣選取模塊，用于從所述復(fù)整數(shù)矩陣集合中，選取最大值確定模塊確定的最大值所映射的復(fù)整數(shù)矩陣。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 矩陣確定單元，用于確定置換后的各信道矩陣；所述置換后的各信道矩陣是通過互換信道矩陣的不同的列向量而得到的； 正交化處理單元，用于利用矩陣確定單元確定的所述置換后的各信道矩陣，對所述信道矩陣進(jìn)行取整施密特正交化處理，得到所述復(fù)整數(shù)矩陣集合。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述正交化處理單元具體用于:將所述信道矩陣作為待處理信道矩陣集合，并對待處理信道矩陣集合循環(huán)執(zhí)行特定操作，直至獲得預(yù)定個數(shù)的復(fù)整數(shù)矩陣子集合； 其中，所述預(yù)定個數(shù)的復(fù)整數(shù)矩陣子集合構(gòu)成所述復(fù)整數(shù)矩陣集合； 所述特定操作包括:利用所述置換后的各信道矩陣，對待處理信道矩陣集合中的各矩陣進(jìn)行取整施密特正交化處理，得到復(fù)整數(shù)矩陣子集合和處理后的信道矩陣集合；將待處理信道矩陣集合更新為處理后的信道矩陣集合。
【文檔編號】H04L1/20GK104022858SQ201410277257
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】趙慧, 李文芳, 趙龍, 鄭侃 申請人:北京郵電大學(xué)