[发明专利]基于导频信道估计的MIMO系统软检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更进一步涉及多天线技术领域的基于导频信道估计的多入多出系统的(multiple-inputmultiple-outputMIMO)软检测方法。本发明在保证系统检测性能的情况下，能以较高的准确率完成基于导频信道估计的软输出多入多出系统的MIMO信号的检测。

背景技术

多入多出系统的MIMO技术是无线移动通信技术领域智能天线技术的重大突破。面对未来移动通信日益增长的语音业务、数据业务和宽带Internet业务对传输速率、传输性能和业务容量的高要求，在信道容量和频谱资源有限的情况下，该技术能在不增加系统带宽的情况下成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率，利用多天线来抑制信道衰落，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。一个通信系统通信质量的高低很大程度取决于信号检测是否准确，而准确的信号检测是保证MIMO技术得以发挥其优势的关键。为了使MIMO技术的优越性得以充分的发挥出来，应该采用性能尽量好的检测算法。但是性能好的检测算法往往伴随着较高的信号处理复杂度。因此，需要在检测性能和复杂度之间寻找一个良好的平衡点。近年来人们研究发现软输出的MIMO检测方法能够在MIMO系统的较低复杂度时实现较好的检测性能，并且研究发现最小均方误差MMSE检测方法能够很好的平衡系统的检测性能和复杂度之间的关系。但是，传统的MIMO系统中的MMSE检测方法由于没有考虑到信道估计误差对系统检测性能的影响，这在一定程度上限制了它的应用。

L.Jalloul,S.Alex等人在其发表的论文“CommentsonSoftDecisionMetricGenerationforQAMwithChannelEstimationError”(IEEETransactiononCommunications,2014,11(62):4162-4163)中提到了一种软输出的单入单出(single-inputsingle-outputSISO)系统的检测方法。在该方法中，考虑到了信道估计误差的存在对系统检测性能的影响，得到了SISO系统中信道估计误差存在时的软输出检测矩阵。该方法存在的不足之处是，该方法在系统信道容量和频谱资源有限的环境中数据传输速率低，无法满足现如今日益增长的通信业务的需求，并且软输出检测矩阵的检测误码率高于软输出的比特信号的检测。

西安电子科技大学申请的专利“高阶调制多入多出系统中的信号检测方法”(专利申请号2012101383990，公布号CN102724160A)中公开了一种高阶M-QAM调制MIMO系统的信号检测方法。该方法利用宽度优先的树形搜索方法，用排序的QR分解代替传统的QR分解来实现对实数信道矩阵的三角化，重点在于将同一层已排序的幸存路径分为两组，分别对两组中的幸存路径扩展出不同数目的新路径，并且将次优路径限定在一定范围之内，保证了每层得到的一定数目的幸存路径在对应层的扩展路径中是最优的。该专利申请存在的不足是，该方法的检测复杂度非常高，在保证系统检测性能的情况下，相对于低复杂度的MMSE检测方式是一种次优的检测算法。

LouayM.A.Jalloul,SamP.Alex等人在其发表的论文“Soft-OutputMIMODetectorswithChannelEstimationError”(IEEESignalProcessingLetters，2015,7(22)：993-997)中提到了一种非随机信道的软输出多入多出系统中信号的检测方法。在该方法中考虑到了信道估计误差对系统检测性能的影响，采用非随机信道的估计模型，重点在于发送端信号进行分层传输的方式，接收端的信号通过分层接收后再通过滤波，得到了非随机信道中软输出检测的比特似然比(log-likelihoodratio，LLR)。该方法存在的不足之处是，该方法没有考虑到没有考虑接收端信号间的相互干扰和信道随机性，而接收端一个节点的信号的检测会受到其他检测信号的干扰，同时实际应用中的信道都具有随机性，因而该方法会降低系统的检测性能。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出基于导频信道估计的MIMO系统软检测方法，实现较高的信号检测的准确率。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

(1)输入数据矢量和导频矢量：

(1a)在多入多出MIMO检测模型中，输入数据信号为采用格雷码方式映射的16QAM调制信号组成的数据矢量；

(1b)在多入多出MIMO检测模型中，任意输入一个单位阵的导频信号；

(1c)利用功率归一化公式，对导频信号进行功率归一化，得到导频矢量；