[发明专利]一种用于多天线系统的并行矩阵求逆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多天线(MIMO)系统的并行矩阵求逆方法，尤其涉及MIMO系统检测及自适应传输时的快速矩阵求逆运算。

背景技术

移动用户数的增长及移动互联网业务的增加，对通信系统的容量和质量提了更高的要求。MIMO技术可以提供空分复用增益、分集增益及天线阵列增益，从而显著提高通信系统的频谱效率并改善通信质量。事实上，MIMO技术已经成为许多无线通信标准，如3GPP-LTE、IEEE 802.11n以及IEEE 802.16e等标准中最为关键的技术之一。因此，MIMO技术一直是当前无线通信技术领域研究的热点。

MIMO即多输入多输出，它的定义很简单：对于无线通信系统，如果其发射天线和接收天线都是多根的话，则就是一个MIMO系统。MIMO系统的数学模型涉及矩阵运算。尤其是MIMO系统接收端的检测和MIMO系统的自适应传输，均涉及大量矩阵求逆运算。因此用于MIMO系统中的矩阵求逆算法的好坏，将极大的影响无线通信系统的成本和效率。而随着天线数目的增加，矩阵维数随之上升，矩阵求逆的算法复杂度更是迅速增加，这已成为MIMO技术领域中的难点与瓶颈。因此设计出更为高效的矩阵求逆算法，适应新一代宽带无线通信系统的应用需求，具有重要的现实意义。

在MIMO检测算法中，经典的矩阵求逆算法有QR分解算法和Jacobi算法。尽管QR分解算法收敛速度更快，但是由于Jacobi算法具有很高的并行性和更好的数值精度，因而Jacobi算法在矩阵求逆中应用更为广泛。Jacobi方法有两种类型，即单边Jacobi和双边Jacobi。传统的双边Jacobi算法被广泛应用于特征值求解问题中。然而，作为一种双边Jacobi方法，每次迭代都同时涉及行和列的更新，行和列之间存在很大的数据相关性，这种数据相关性在算法的并行实现时将带来很大的核间通信代价，降低算法效率。

发明内容

本发明提出了一种用于多天线系统的并行矩阵求逆方法，基于单边Jacobi，每次迭代只涉及列的数据更新，数据相关性大大降低，因而在算法并行实现时将不需要如此巨大的核间通信代价，因此各处理器之间可以更加独立的工作，算法的并行实现将更加容易，算法效率也将更高。

本发明采用的技术方案为：一种用于多天线系统的并行矩阵求逆方法，包括以下步骤：