[发明专利]非理想信道下大规模MIMO线性检测硬件构架及检测方法

说明书

本发明公开了一种非理想信道下大规模MIMO线性检测硬件构架，将信道响应矩阵依次经过三角脉动乘法模块和加噪模块后分别进入三对角线求逆模块和三对角线乘法模块；三对角线求逆模块取加噪模块输出的矩阵中的三对角线元素组成三对角线矩阵并对其求逆；三对角线乘法模块将从加噪模块输出的矩阵中除去三对角线之后的矩阵，并将与三对角线求逆模块中所求的三对角线逆矩阵相乘；三对角线求逆模块的结果输入至三对角加法模块，三对角线乘法模块的结果输入至下三角脉动乘法模块，三对角加法模块和下三角脉动乘法模块进行循环迭代后将生成的矩阵输入检测模块。本发明硬件复杂度较低，大大降低了计算复杂度，同时大大提高吞吐率。

技术领域

本发明属于计算机通信领域。特别涉及一种非理想信道下大规模MIMO线性检测硬件构架及检测方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收。在频谱紧缺的当下并非从频率入手，同时并没有对天线的发射功率带来更大的消耗，这种技术利用了空间资源，成倍的提高系统信道容量，改善通信质量，有着相当优越的性能，被视为下一代移动通信的核心技术。已经被纳入第四代移动通信标准。

传统的小规模MIMO收发天线数都处于比较小的量级，对通信质量的改良并不明显，且没有很好的展现MIMO的最佳特性。在此基础上的大规模MIMO的基站配备了大量的天线(天线数为N)，同时提供一个相对较低的用户数(用户数为M)。基本上，为基站配备一个大的天线阵列(M→∞)，在这样的大比例天线下，更能带来更多的信道容量增益。现已证明，在有利的传播条件下，所有不相关的噪声快速衰落。

MIMO技术作为目前最受瞩目的未来通信技术他的理论优势是造就他高容量高精确度的基础，而落实到具体的实现，才是与我们利用这一项技术息息相关的。虽然大规模MIMO有着优越的性能，但是天线量级的巨大增幅带来了计算复杂度的指数上升。如何结合信道的具体情况，设计高效的发送及检测构架，成了将理论付诸实践的重要环节，这也是最终确定第五代移动通信标准必不可少的一部分。

目前对于预编码以及检测部分的构想已有多篇文章提及，其主要的计算复杂度在于一个M×M阶矩阵的求逆，其中M为用户天线数。精确的矩阵求逆方法，如Cholesky分解法复杂度在于O(M³)数量级。那么当M的数量极大时，这样的求逆方案带来了巨大的计算复杂度和硬件消耗。同时，对于不同框架的判别还需要依赖一个重要的因素，就是信道。比较多的研究都是基于高斯理想信道。但是在我们的实际生活中，不可能保证信道的理想性。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种复杂度低、高效率且适用更广泛的非理想信道下大规模MIMO线性检测硬件构架。

技术方案：本发明提供了一种非理想信道下大规模MIMO线性检测硬件构架，包括下三角脉动乘法模块、加噪模块、三对角线求逆模块、三对角线乘法模块、迭代模块和检测模块；其中，将信道响应矩阵依次经过所述三角脉动乘法模块和加噪模块后分别进入所述三对角线求逆模块和所述三对角线乘法模块；所述三对角线求逆模块取加噪模块输出的矩阵中的主对角线和两条次对角线组成三对角线矩阵并对所述三对角线矩阵求逆；所述三对角线乘法模块将从加噪模块输出的矩阵中除去三对角线之后的矩阵，并将与三对角线求逆模块中所求的三对角线逆矩阵相乘；所述迭代模块包含了三对角加法模块和下三角脉动乘法模块，所述三对角线求逆模块的结果输入至所述三对角加法模块，所述三对角线乘法模块的结果输入至所述下三角脉动乘法模块，所述三对角加法模块和第二下三角脉动乘法模块进行循环迭代后将生成的矩阵输入检测模块。

进一步，所述下三角脉动乘法模块包括(1+M)M/2个加法器，与(1+M)M/2个乘法器，其中M表示用户的数量。

进一步，所述三对角线求逆模块包括2个加法器和4个乘法器。