[发明专利]一种在大规模天线系统中改善系统复杂度的信号检测方法

说明书

本发明公开了一种在大规模天线系统中改善系统复杂度的信号检测方法。在通信系统中天线数目的增加将导致信号检测的过程和计算变得非常复杂。本发明提出了一种基于信道硬化特性的深度简化的消息传递方法，包括以下步骤：步骤一，系统实数域化，并行计算每个用户的软消息向量，排序确定其最大软消息对应的星座点向量；步骤二：迭代计算，依次计算每个用户的均值消息和软消息向量，更新最大软消息对应的星座点向量，并即时运用于下个用户的消息传递；步骤三：利用固定星座点向量计算均值，并行完成最后一次消息传递，将更新后的星座点向量转化回复数域后作为对信号的估计。本发明利用即时更新和固定点计算相结合的消息传递方式，能够在不影响系统误码率性能的前提下有效降低系统的迭代次数和计算复杂度，具有一定的创新性。

技术领域

本发明涉及无线通信系统领域，特别涉及一种在5G大规模天线系统中有效改善系统计算复杂度的非线性信号检测方法。

背景技术

大规模天线(Massive MIMO)技术通过增加发射天线和接收天线的数目，能够提高系统的数据传输速度和空间利用率，已经成为的5G无线通信的关键技术之一。但是天线数目的增加将导致信号检测的过程和计算变得非常复杂。

目前的信号检测方法中主要分为线性检测与非线性检测方法。线性检测计算过程简单，但是系统的误码率性能较差，且往往包括复杂的矩阵求逆计算。非线性算法复杂度较高，但系统的误码率性能优于线性检测方法。非线性算法中，传统的消息传递(MPD)方法计算复杂度会随着用户数和调制的阶数的增加而迅速增加。

发明内容

本发明旨在解决传统的消息传递方法迭代次数多，计算复杂度高(包含大量的指数，除法运算)等影响系统的可实现性的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种应用于5G大规模天线系统的非线性信号检测方法来有效改善系统计算复杂度，在消息传递检测算法的基础上提出了两种优化方案：

1)近似消息传递方案，更新信号的均值和方差时，只考虑概率值最大的星座点，无需计算出每个星座点的精确概率值，从而简化概率更新，信号均值和方差更新部分的计算过程，消除信号更新过程中包含的全部指数和除法运算。

2)固定星座点向量方案，设置迭代次数阈值，阈值迭代以内信号顺序更新，最新计算出的信息即时用到下个信号的更新中，阈值迭代之后使用前一次迭代得到的信息对信号并行更新，各信号对应的软消息最大的星座点保持不变，(阈值+1)次迭代之后算法计算过程重复，迭代可以提前终止，总的迭代次数为(阈值+1)。

本发明的原理是使用近似消息传递和固定星座点向量的方法来减少消息传递检测方法在信息传递更新过程中的计算复杂度和迭代次数。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明方法简化流程图。

具体实施方式

本发明，核心思路是利用近似消息传递和固定星座点向量方案来优化用户之间消息的传递过程，最后将更新得到的星座点向量作为对信号的检测估计。

如图1所示，本发明公开了一种应用于大规模天线系统的非线性信号检测方法，包括以下步骤：

步骤一，将系统信道模型和星座调制点转化到实数域中进行计算，根据初始概率值计算每个用户的软消息向量，然后对每个用户的软消息向量排序，确定每个用户最大软消息所对应的星座点组成星座点向量；

所述步骤一具体包括以下步骤：

步骤11，若系统的接收天线数为N，用户数为K，先将系统实数域化，则发送信号和接收信号的维度都变成了原来的两倍，系统模型为y＝Hx+n，在等式左右两边乘以变形得到z＝Jx+v，其中噪声加干扰部分为