[发明专利]MIMO系统的信号检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，特别是涉及一种MIMO系统的信号检测方法及装置。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术可以在不增加频带的前提下，成倍地提高传输速率，现今频率资源日益紧张，所以，MIMO技术被认为是下一代宽带无线通信技术中最为重要的物理层技术之一。

在MIMO系统中，为了提高信源信息传输的可靠性，在发送端，待传输信号首先经过能够提供纠错能力的信道编码，再进行空时/空频/空时频编码，然后由多幅发送天线同时或者按照一定的时间顺序发送出去。在接收端，由多幅接收天线同时或者按照一定的时间顺序接收来自于发送端的信号，并依次进行空时/空频/空时频解码和信道译码，从而将译码结果作为待发送信号的原始信息。

接收端所进行的信道译码实质上是对接收信号的检测，即从接收信号中检测出最优信号，作为译码结果。然而，MIMO技术的信号检测技术却面临着巨大的难题，虽然最大似然(ML)算法从最小错误概率的意义上看是最优的，但是其计算复杂度大，是天线数目及调制阶数的指数形式，例如：采用16QAM(16阶正交幅度调制)方式调制、共有5幅天线时，计算复杂度为16⁵＝1048576。实时系统难以接受这样大的计算复杂度。

作为ML算法的一种近似简化，球形译码(Sphere Decoding，SD)系列算法因为其接近于或等于ML的性能以及相比于ML算法大大降低的计算复杂度日益受到广泛关注。因此，球形译码方式成为当前MIMO信号检测的首选方案。

在球形译码方式中有深度优先算法(Depth First SD，DFSD)、距离优先算法(Metric First SD，MFSD)和宽度优先球形译码(Breadth First SD，BFSD)算法三种子算法，其中宽度优先算法又称为K-bestSD算法，以下采用业界通用的简称K-best SD。其中，宽度优先算法因为计算复杂度固定，计算时间确定，在实时系统中有极大的应用前景。然而，宽度优先算法的计算复杂度仍然很大，如何进一步降低复杂度，而且性能基本不受影响，是其应用中的一个热点问题。

目前已有一些对K-best SD算法的简化方法，Luis G.Barbero等人提出每个节点展开的节点数受限的FSD算法(L.G.Barbero and J.S.Thompson，“A Fixed-Complexity MIMO Detector Based on the Complex Sphere Decoder，”2006IEEE 7th Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications，Cannes，France：2006，pp.1-5.)，一定程度上减少了译码过程中访问的节点，但是只在所保留路径数较多的时候才比较接近K-best SD算法的性能，而此时计算的复杂度比较高。

Cong Xiong等人提出将FSD算法中保留节点数随搜索层数的增加而减少的算法(Cong Xiong，Xin Zhang，Kai Wu，and Dacheng Yang，“A simplified fixed-complexity sphere decoder for V-BLAST systems，”Communications Letters，IEEE，vo1.13，2009，pp.582-584.)，这种算法没有FSD足够的减少保留节点数目的理论依据，减少的访问节点数相对有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种MIMO系统的信号检测方案，以在基本不降低检测性能的前提下，减少信号检测算法的复杂度，提高接收数据的检测效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种MIMO系统的信号检测方法，包括以下步骤：

S1、利用已知的信道矩阵和可能的发送符号构造搜索树；

S2、按照步骤S21～S23对所述搜索树的第N层进行搜索，N为所述搜索树的总层数：

S21、将当前保留节点分为M组，每个节点对应一个发送符号的一部分元素组成的部分发送矢量，所述发送符号表示为发送矢量的形式；

S22、按照每组内节点的展开子节点数相等、不同组内节点的展开子节点数从M开始依次递减的原则，展开第N层节点的子节点，展开子节点的方式为在所述节点所对应的部分发送矢量后面添加新的元素，直到形成整个发送矢量，所述子节点对应所述新的元素；