[发明专利]基于次最优排序的混合判决反馈分层检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用多个发送/接收天线来传输高速数据的宽带移动通信系统，且涉及缓解宽带系统中符号间干扰问题的正交频分复用(OFDM)技术，尤其涉及一种用于多天线无线通信系统的信号检测方法。所涉及的无线通信系统具有一个或以上的接收天线和一个或以上的发送天线。

背景技术

信息理论的研究表明：在存在丰富散射的无线信道条件下，通信系统收发端均采用多天线，并假设每对天线间的信道都是相互独立的瑞利衰落信道，则多输入多输出(MIMO)系统可以获得比单发单收系统更高的容量，比如贝尔实验室的垂直分层空时(V-BLAST)系统。它的发射端将不同的发送符号流通过多天线同时发送出去，接收端通过适当的检测方法根据山发送符号流及噪声叠加而成的接收符号恢复出发送符号。

在宽带系统中，符号时间间隔小于多径信道的多径时延扩展，因此接收信号在时间上会存在符号间干扰。多载波系统比如正频分复用系统等等，在一定程度上能够解决这一问题。

MIMO系统由于存在多个发送天线，在每个接收天线上会存在多天线的信号之间的干扰。如何去除接收信号中的干扰和噪声对发送信号做出正确的判决，是检测器的主要任务。

寻求一个好的检测算法的关键是如何获得算法复杂度和性能的折中。最大似然检测在误比特率最小的意义下性能是最优的，但是由于其算法复杂度随发射天线数及调制星座点个数的增加呈指数增长，实际系统中通常采用次最优的检测方法。基于最小均方误差(MMSE)准则的线性检测(MMSE-parallel)，只需在一次矩阵求逆运算后对各层符号并行判决，复杂度约为，n_T为发送天线个数，但是性能较最优检测差。为了提高性能，贝尔实验室提出了一种有效的V-BLAST检测算法。它基于串行干扰抵消技术，在检测每层信号时，将已检测的符号作为干扰，并将其通过信道矩阵对接收符号的影响去除，然后用某一加权矢量对此时重新获得的接收符号向量进行线性加权，得到本层符号的估计。这种BLAST检测算法的致命缺陷在于存在错误传播现象，因此，检测顺序至关重要。可以按照检测后符号的信号干扰噪比(SINR)来排序。加权矢量的获得可以根据迫零(ZF)准则(ZF-BLAST)，也可以根据MMSE准则(MMSE-BLAST)。由于在检测每层符号的过程中加权矢量的获得都需要进行矩阵求逆运算，复杂度约为仍然很高。因此，一种基于对次最优排序的信道矩阵进行QR分解的迫零检测方法(ZF-SQRD)得以提出，它在检测过程中避免了矩阵求逆运算降低了复杂度，但它仍然属于串行干扰抵消检测，受错误传播现象的影响，性能较MMSE-parallel好，但比MMSE-BLAST差。可见，串行干扰抵消检测要提高整体性能，必须提高最先检测层的检测正确性。从而，一种将最大似然(ML)与判决反馈(DFE)结合起来的分层检测方法(ML-DFE)得以提出，下层信号采用最大似然检测，提高检测正确性：上层信号采用传统的判决反馈的检测方法。其性能较ZF-SQRD有了明显的改善，但此方法在高阶调制的情况下，由于ML的复杂度随调制星座点个数的增加呈指数增长，实际系统无法采用。

综合以上各种检测方法的优缺点，本发明提出了一种基于对次最优排序的信道矩阵进行QR分解的联合MMSE-BLAST与DFE的分层检测算法(MMSE-SQRD-DFE)是一种具有较高性能较低复杂度的检测算法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种具有高性能低复杂度的基于次最优排序的混合判决反馈分层检测方法，该方法基于对次最优排序的信道矩阵的QR分解，具有较低复杂度：对发送符号进行分层检测，下层采用MMSE-BLAST，上层采用DFE，具有较高的检测性能；在检测下层符号时采用了一种复杂度较低的排序度量。

技术方案：一个好的检测算法的关键是如何获得算法复杂度和性能的折中。在无编码MlMO-OFDM系统中，接收端在OFDM解调后，可将检测过程转化为对每个频点的接收符号的检测，信道矩阵也转化为每个频点对应的等效信道矩阵。接着采用基于次最优排序的混合DFE分层检测算法对每个频点的接收符号进行检测。