[发明专利]一种基于EP-NSA算法的大规模MIMO系统检测方法

摘要

本发明公开了一种EP‑NSA算法的大规模MIMO系统检测方法，通过引入Neumann级数，实现EP算法迭代更新中协方差矩阵更新公式中的矩阵近似求逆，将矩阵分解为对角矩阵和非对角矩阵，矩阵求逆操作用对角矩阵和非对角矩阵相乘累加代替，从而大大降低了EP迭代更新的复杂度；本发明分析了影响改进后的EP算法收敛情况的主要因素，确定改进后的EP算法适用的天线配置及对应的Neumann项数。仿真结果表明，改进后的EP算法性能几乎没有损失，但是计算复杂度和处理时延都有显著降低。

主权项

1.一种基于EP‑NSA算法的大规模MIMO系统检测方法，其特征在于：该方法利用Neumann级数展开，对EP算法迭代更新中的矩阵的求逆进行近似求解，将矩阵W分解为对角矩阵D和非对角矩阵E＝W‑D，矩阵W求逆操作用对角矩阵D和非对角矩阵E相乘累加代替，降低EP算法每次迭代开始前预处理的复杂度；所述EP算法构造的多维高斯分布表示为一个由接收信号和信道矩阵决定的多维高斯分布与M个引入的近似高斯分布的乘积，如下所示：其中，∝表示正比，y表示接收信号矢量，H表示信道矩阵，x表示发送符号向量，表示加性高斯噪声信道的噪声方差，μ和Σ分别表示高斯分布q(x)的均值向量和协方差矩阵，γ_i和Λ_i分别表示给第i个引入的高斯分布的均值和方差，x_i表示第i个发送天线发送的符号，表示高斯分布，M表示发射天线的数量，I_M表示一个M×M的单位矩阵，diag(Λ)表示以向量Λ＝{Λ₁,Λ₂,…,Λ_M}为对角线构造的对角矩阵；所述检测方法包括如下步骤：(1)根据信道矩阵H，接收信号矢量y以及每个维度上的参数对(γ_i,Λ_i)初始值计算后验分布的初始均值向量和协方差矩阵(2)对于每个维度迭代更新参数对(γi,Λi)；(3)参数对(γi,Λi)的一次迭代更新完成后，更新后验分布的均值向量μ和协方差矩阵Σ；重复步骤(2)和(3)，直到达到预定的迭代次数，最终得到的均值向量μ即估计出的发送符号的值。