[发明专利]一种MIMO无线通信系统及信号检测装置和方法

说明书

本发明提供一种MIMO无线通信系统及信号检测装置和方法，其中，所述MIMO信号检测装置包括：搜索树转换单元、搜索单元、节点选择单元、节点计算单元、树剪切/更新单元。本发明的MIMO信号检测装置基于最优有色信道噪声模型，其复杂度较低，且性能几乎等于遍历搜索。本发明的信号检测方法在考虑信道估计误差情况下，降低了搜索复杂度。同时保证了通信的性能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种MIMO无线通信系统及信号检测装置和方法。

背景技术

第四代移动通信(4G)及之后的第五代移动通信系统(5G)，例如3GPP LTE(Longterm evaluation)/LTE-Advanced。在UE(user equipment)接收器处使用多入多出(MIMO，multiple-input multiple-output)和正交频分复用(OFDM，orthogonal frequency-division multiplexing)接入方案来提供下行链路中的高数据速率。在LTE中，例如，UE类型(UE category)6(支持4x4MIMO)，下行链路能够支持高达300Mbps的数据速率；以及在LTE-A中，例如UE类型8，下行链路能够支持高达3Gbps(每秒千兆位)，即高达8层的数据速率。

5G通信系统目标提高频率使用率，以此提供更高的数据速率。例如，可采用载波聚合(CA，carrier aggregation)，或者混合组网方式(HetNets，heterogeneous networks)。上述技术的基本原理在于提高频率使用率，但是在实际应用中会导致强干扰而影响性能。在无线通信系统中，多用户检测是有效的抗干扰技术。此外，非正交接入(NOMA，non-orthogonal multiple access)等被广泛应用于克服干扰带来的性能衰退。MIMO信号检测器也广泛应用于上述技术中。

在无线通信接收机中，MIMO信号检测器负责信号向量的检测和星座图样的解调。高性能但低复杂度的MMO信号检测器是4G及5G通信系统中满足上述典型场景下的可靠高数据速率要求的关键。另一方面，MIMO信号检测需要获得足够高精度的信道状态信息(CSI，channel state information)。为此，信道估计是必需的。典型4G通信系统通过接收一些已知的参考信号用于估计CSI。由于有限数量的参考信号通过实际噪声信道传输，接收器只可能获得非理想的信道估计，这导致MIMO信号检测器不得不进行复杂的数字信号处理以获取可靠的检测性能，其复杂度成为MIMO技术大规模实用的瓶颈。

目前考虑信道估计误差情况下的MIMO信号检测方法主要有以下三种：第一种方法是在信号检测过程中假设信道估计是完美的。该方法完全忽略了信道估计误差，因此也被称为失配检测。失配检测计算复杂度较低，但是忽略信道估计误差导致MIMO信号检测器并不能提供令人满意的检测性能，特别是当信道估计误差较大的情况下。

第二种方法是假设信道估计误差为高斯白噪声(WEN，white estimation noise)，然后根据有效观测噪声的高斯分布模型，采用树搜索算法(包括球形检测算法)计算每传输此特的对数似然此以减少信道估计误差的影响。树搜索算法在保证最佳似然估计性能的同时能够大幅度减少算法复杂度。但是由于信道估计误差依赖于码元星座，其检测模型并不符合高斯白噪声分布，不适当的分布模型选择也将影响实际信号检测效果。