[发明专利]一种MIMO检测预处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及MIMO无线通信领域，特别是涉及一种基于MMSE-SQRD（Minimum Mean Square Error-Sorted QR Decomposition，最小均方误差－排序QR分解）算法的MIMO检测预处理装置及方法。

背景技术

无线通信是当今世界最活跃的科研领域之一。它突破了有线通信的物理限制，使得用户可以自由地在任何无线电波能够到达的地方进行通信，这大大拓展了通信的空间和活力。MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术被认为是下一代高速无线通信中的关键技术之一。

考虑一个简单的MIMO无线通信装置模型，其拥有M根发射天线与N根接收天线。源数据在发射端经由编码、调制、空时变换至发射天线。而相应接收端包含有信道矩阵估计、排序正交QR分解(SQRD)、空时译码与解调以求还原数据。N×M维矩阵H用以表示信道传递矩阵，M维发射信号向量由S=[s1;s2;……;sM]T表示。接收端所得的接收向量Y=[y1;y2;……;yN]T是由发射向量通过信道传递矩阵同时叠加加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)所得。所谓MIMO检测，即是指在已知接收向量Y并同时通过信道估计得到传递矩阵H后，如何求取最优发射向量的过程。

注意到对于每根接收天线其高斯噪声的方差为相应信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)为基于后续硬件实现的考虑，将复数信道矩阵转换为其相应的实数表现形式，如下所述：

Y＝HS+n

其中和分别表示相应操作数的实部与虚部，此时信道矩阵的维数扩展为2N×2M。

通过对现有的文献检索发现，P.Luethi,C.Studer,S.Duetsch和E.Zgraggen等人在《IEEE Asia Pacific Conf.Circuits and Systems》Nov.2008,pp.830–833上发表的“Gram-Schmidt-Based QR decomposition for MIMO detection:VLSI implementation and comparison（基于Gram–Schmidt的用于MIMO检测的QR分解：VLSI实现与比较，2008年IEEE电路与系统亚洲会议，第830-833页）”，提出了一种利用Gram-Schmidt方法进行QR分解用于MIMO检测的硬件实现。但是，这种方法基于Gram-Schmidt不利于硬件的实现，会增加实现复杂度，并且QR分解并未考虑加性噪声的影响，这样会降低MIMO检测的BER（Bit Error Rate,误码率）性能。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种MIMO检测预处理装置及方法，其在进行信道矩阵分解的同时考虑叠加噪声对检测性能影响，提高了MIMO检测的BER性能。

为达上述及其它目的，本发明提出一种MIMO检测预处理装置，包括：

信道传递矩阵H输入缓存模块，用来缓存上一级输入的信道传递矩阵；

MMSE-SQRD预处理核心模块，用于处理信道传递矩阵的增广矩阵的排序QR分解，得到分解后的上三角矩阵和排序信息向量；

上三角矩阵R缓存模块，用来缓存该MMSE-SQRD预处理核心模块获得的上三角矩阵；

排序信息缓存模块，用来缓存该MMSE-SQRD预处理核心模块获得的记录了排序信息的排序信息向量；

酉矩阵Q缓存模块，用于缓冲该MMSE-SQRD预处理核心模块产生的酉矩阵；

乘积计算模块，用于计算该酉矩阵的共轭转置矩阵与接收向量的乘积；

乘积计算结果向量缓存模块，用于缓存该乘积计算模块的计算结果。

进一步地，该MMSE-SQRD预处理核心模块包括：

矩阵输入及范式计算子模块，用于缓存当前输入矩阵的各列数据，作输入矩阵列的范数初始化工作，输出列范数最小的矩阵列至第一个处理引擎子模块；

处理引擎子模块，完成矩阵列的酉变换操作，对当前输入矩阵的第一列执行清零操作，对当前输入矩阵的剩余列执行旋转操作，相应的具体工作模式由控制信号给出；

缓存及排序子模块，执行矩阵分解过程中矩阵列范数的更新、排序操作，以实现并行排序的矩阵正交QR分解；

输出缓存子模块，整理流水各级中相应功能模块的输出，将最后求得的上三角矩阵写入该上三角矩阵R缓存模块；