[发明专利]低复杂度的MIMO系统信号检测方法和检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及MIMO系统中的信号检测技术，更具体地说，涉及一种 用于MIMO系统的低复杂度的信号检测方法和检测装置，其通过将线性 检测和最大似然检测原理相结合，降低了计算的复杂度，同时实现了良 好的性能。

背景技术

作为满足未来无线通信系统的高容量需求的方案，MIMO(多输入 多输出)系统受到了较多关注。

在MIMO系统中，发送端利用多根天线进行信号的发送，接收端利 用多根天线进行信号的接收。研究表明，相比于传统的单天线传输方法， MIMO系统可以显著地提高信道容量，从而提高信息传输速率。另外， MIMO系统采用的发送和接收天线数越多，其可提供的信息传输速率就 越高。相比于时频资源，空间的天线资源几乎是无限可利用的，因此 MIMO技术有效地突破了传统研究中的瓶颈，成为了下一代无线通信系 统的核心技术之一。

在MIMO系统中，一个可能的传输方案是同时并行地传送多个不同 的数据流(空间复用或垂直分层空时码(VBLAST))([非专利文献1])。 在此情况下，所有传送的数据流都将经历不同的信道，并且在接收天线 处被混合接收。

另一方面，对于更高比特率的持续增长的需求导致多载波传输技术 的出现，多载波传输技术可以通过用于宽带通信的OFDM(正交频分复 用)来实现。OFDM调制技术将总的可用带宽分成多个等间距的频带。 通过施加合适的循环前缀，可以使单个子信道呈现平衰落信道特性。将 MIMO技术和OFDM技术相结合，使得可以在频率选择信道中采用 BLAST。因此，基于BLAST检测算法的MIMO-OFDM系统有望成为未 来移动无线系统的备选方案。

作为MIMO系统中的信号检测方案，已经提出了各种检测方法，如 迫零检测法(ZF：Zero Forcing)、最小均方误差检测法(MMSE)、VBLAST 检测法以及最大似然度检测法(MLD)。ZF和MMSE是线性检测方法， 它们的复杂度低，但是性能也差。VBLAST是将线性检测与连续的信号 干扰消除(SIC)相结合的方法，而且与线性检测方法相比具有更好的性 能。MLD检测法计算按所有可能发送码元组合得到的接收信号与实际接 收信号之间的距离，并检测与最小距离所对应的发送码元组合，作为最 可能的发送码元组合。MLD相比于MMSE和VBLAST具有优异的特性， 但是其计算复杂度随星座数量和发送器天线的数量而呈指数式增长。为 克服此缺点，已提出了许多次优的非线性检测方法，如迭代BLAST([非 专利文献2])、球形解码(SD)([非专利文献3])以及QRM-MLD([非 专利文献4])等，这些方法可以大大减小计算工作量，但也造成了相当 大的性能损失。而用于MIMO和MIMO-OFDM系统的新的检测方法仍 然在研究中。

在大多数实际的无线系统中，应用了信道编码以进一步增强系统性 能。在编码的MIMO系统中，MLD是最佳的，但复杂度也最高。具有硬 判决的非线性检测器，如BLAST和球解码等，性能要比线性检测器好。 对于软比特输出信息检测器，MMSE检测相比于VBLAST检测具有更好 的性能，因为VBLAST检测会受判决反馈过程中的误差传播影响。

鉴于上述问题，仍然需要用于MIMO系统的在软比特输出的MMSE 检测器与和MLD之间的折衷方案。希望发现其它性能接近于ML解码器 且复杂度较低的检测器。为了全面利用编码增益，针对解码器的合适软 信息计算方法对于无线信道是关键的。

以下列出本发明的参考文献，通过引用将它们并入于此，如同在本 说明书中作了详尽描述。

1、[专利文献1]：Love David J.et al.，Low-complexity hierarchical decoding for communications systems using multidimensional QAM signaling(US 0052317A1)

2、[专利文献2]：Niu Huaning，et al.，Method of soft bit metric calculation with direct matrix inversion MIMO detection(US 0227903A1)

3、[专利文献3]：Hosur Srinath，et al.，MIMO Decoding(US 0265465 A1)