[发明专利]适用于低精度量化的大规模多用户MIMO迭代检测方法

说明书

本发明公开了一种适用于低精度量化的大规模多用户多输入多输出(MIMO)系统的迭代检测方法。本发明针对接收天线装配低精度模数转换器的大规模多用户MIMO系统，通过联合检测器和译码器协同工作，反复进行迭代检测以提升性能，提出了一种复杂度较低且性能优异的迭代检测算法。在发明方法中，检测器与低密度奇偶校验(LDPC)码的译码器协同工作，可以形成一种兼顾接收机性能与复杂度的迭代检测方法。

技术领域

本发明涉及一种适用于低精度量化的大规模多用户MIMO迭代检测方法，具体涉及大规模MIMO迭代检测技术，属于无线通信技术领域。

背景技术

大规模多入多出(Multiple-input multiple-output,MIMO)技术因其较高的谱效率以及能量效率已成为下一代移动通信(5G)的关键技术，对于采用大规模MIMO技术的系统，只需要在基站装备大量天线便可以利用简单的信号处理手段减小校区之间的干扰。然而，大量天线的引入使得传统的检测算法不再适用，例如，对于传统最优的最大后验概率(MAP)检测算法，其复杂度随着发送天线的增加呈指数上升，经典的最小均方误差(MMSE)检测算法因为涉及到矩阵求逆，在天线数目较多时产生的运算量也变得不可接受，因此，大规模MIMO系统亟需一种复杂度较低检测算法以保证其实施的可能性，另一方面，大量天线的引入意味着对接收端模数转换器(ADC)的需求增加，考虑到ADC消耗的功率随着采样频率和量化精度呈现指数级增长，为降低功率，一般大规模系统推荐使用较低精度的ADC。

一般系统中的检测器与信道译码器之间的关系是相互独立的，检测器与译码器之间只存在检测器到译码器的信息传递关系，而迭代检测技术实现了检测器和译码器之间相互的信息传递，通过联合检测器和译码器协同工作，提升系统性能。

针对装配低精度ADC的大规模MIMO系统的检测问题，参考文献[1]利用广义近似消息传递技术提出了避免矩阵求逆的三种检测算法，分别为解量化(DQ)检测、伪解量化(PDQ)检测、线性(linear)检测，其中DQ检测算法涉及到积分运算和高斯分布查表，复杂度最高，性能最优，PDQ检测算法避免了积分运算，复杂度与性能居中，linear检测算法复杂度最低但性能较差。

PDQ检测器较好的实现了检测复杂度与性能的折衷，其性能优于经典MMSE检测算法且避免了矩阵求逆，但是其没有给出检测器的软量提取方法，同时其装配低精度ADC的检测器性能尚不理想，因此，为了进一步提升性能，有必要考虑基于PDQ检测器的低精度量化大规模MIMO系统的迭代检测方法。

发明内容

本发明针对装配低精度ADC的大规模MIMO系统，为避免检测时矩阵求逆以降低复杂度，同时保证检测器和信道译码器有交互信息接口以提升系统性能，提出一种适用于低精度量化的大规模多用户MIMO迭代检测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种适用于低精度量化的大规模多用户MIMO迭代检测方法，该方法包括以下步骤：

S1：接收信号量化处理；

S2：按照设定的迭代检测次数进行迭代检测。

其中，步骤(1)具体包括：

S11：对于一个有K个单天线用户和基站侧装配N根天线的大规模多用户MIMO系统(N≥K),设置其上行链路的信道模型为y＝Hx+n，其中，y＝[y_i]∈C^N×1表示接收信号，x＝[x_j]∈C^K×1表示分量平均发送功率均为1的发送信号，x_j为用户j使用的调制星座点集Ω_j上的点，n∈[n_i]∈C^N×1表示加性高斯白噪声(AWGN)，其分量对应的噪声方差均为H＝[h_ij]∈C^N×K表示基站与K个用户之间的信道矩阵，具体的，h_ij表示发送端第j个用户到基站第i个接收天线的信道增益；