[发明专利]基于雅可比迭代的大规模MIMO信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于雅可比迭代的大规模MIMO信号检测方法，属于无线通信技术领域。所述方法包括将矩阵求逆过程转化为矩阵乘法和矩阵加法的迭代过程，并利用梯度算法和整体校正加速法，分别为雅可比算法提供搜索方向及确定迭代方程的校正系数。本发明通过采用改进后的雅可比迭代法对高维矩阵求逆过程进行估计，将矩阵求逆过程转化为矩阵乘法和矩阵加法的迭代过程，大大降低了计算复杂度，利用梯度算法和整体校正加速法，分别为雅可比算法提供搜索方向及确定迭代方程的校正系数，使得迭代收敛性更好，收敛速率更快。

技术领域

本发明涉及基于雅可比迭代的大规模MIMO信号检测方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

大规模MIMO(Large Scale-Multiple-Input Multiple-Output,LS-MIMO)系统是第五代移动通信系统的关键技术之一，通过在基站和用户端配备大量天线，显著地提高系统的信道容量、数据传输速率、频谱效率和通信质量。

由于天线数的增多，许多适用于传统MIMO系统的高性能的方法不再适用于大规模MIMO系统，这些方法往往会产生较高的复杂度。因此如何在维持较好性能的同时降低方法复杂度成为了一个急需解决的问题。传统的信号检测方法可以根据运算特性分为非线性检测方法和线性检测方法两类。非线性检测是使用非线性运算处理信息，可以获得很好的系统性能，例如最大似然估计(Maximum Likelihood，ML)检测，但是计算复杂度过高，不适用于大规模MIMO系统。线性检测方法是使用线性运算处理信息，方法实现简单，计算复杂度低。主要有迫零检测(Zero Forcing，ZF)、匹配滤波检测(Matched Filtering，MF)和最小均方误差检测(Minimum Mean Squareerror Estimation，MMSE)等。

在线性检测算法中，MMSE检测算法具有很好的性能和较低的复杂度。但是随着天线数目的增加，MMSE检测算法存在高维矩阵求逆的过程，具有很高的计算复杂度。

发明内容

为了解决目前存在的问题，本发明提供了基于雅可比迭代的大规模MIMO信号检测方法，所述检测方法包括：

步骤1：根据信道响应矩阵H构造最小均方误差检测MMSE检测矩阵A；

步骤2：将检测矩阵A按照A＝D+E进行分解，其中D代表检测矩阵A的对角矩阵，E代表检测矩阵A的非对角矩阵；

步骤3：采用梯度算法为雅可比算法提供搜索方向，得到雅可比与梯度算法的混合迭代过程；

步骤4：采用整体校正加速法改进步骤3中的混合迭代过程，得到迭代方程的校正系数，进而得到校正解；

步骤5：根据矩阵A、D、E，梯度算法和整体校正加速方法，采用改进的雅可比迭代法对经接收端匹配滤波器输出的接收信号矩阵b进行检测，得到发射信号估计值所述改进的雅可比迭代检测算法为使用雅可比迭代算法代替MMSE检测算法中的高维矩阵求逆的过程，并且利用梯度法与整体校正法改进后的算法。

可选的，所述梯度算法包括：最速下降法和共轭梯度法。

可选的，所述步骤1包括：

根据信道响应矩阵H按照式(1)构造出构造MMSE检测矩阵A：

式中，σ²表示噪声方差，表示N_t×N_t的单位矩阵，N_t表示发射天线数目。