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专利号: 2016108198861
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,包括以下几个步骤:(1)已知接收复数向量 复信道矩阵 在预处理阶段,将接收复数向量 及复信道矩阵 变为最小均方误差MMSE形式,即 其中,为复符号向量, 为复高斯噪声向量;

对复信道矩阵 进行格约减,得到约减基矩阵 其中, 其中, 为幺模矩阵;

(2)将复数模型变换为实数模型,表示为x=As+w,其中,x为接收向量、A为信道矩阵、s为符号向量、w为高斯噪声向量;

复数关系式 所对应的实数模型表示为 其中, 表示实数化后的约减基矩阵,U表示实数化后的幺模矩阵;

接收向量x以约减基表示: 其中,变换符号向量d=U-1s;

(3)计算 的伪逆矩阵 其中,(·)T表示矩阵转置T;

计算 其中,y为判决变量向量;

对伪逆矩阵 进行QR分解,对 的各行按照V-BLAST检测顺序进行重新排序:其中Ri为对 进行QR分解后的上三角矩阵,Q为标准正交矩阵,计算 R为下三角矩阵;

(4)开始树搜索,搜索顺序为k=1,2,…,2Nt,其中,Nt为发送天线数,也是复符号向量的维数;2Nt为实数化后符号向量的维数;k为任意2Nt维整数向量 的元素的下标, 表示整数域, 表示2Nt维整数向量空间;

任意格点 的度量定义为:

λ(z)=||R(y-z)||2,其中,λ(z)表示格点 的度量,||·||2表示向量范数的平方,为任意整数向量;

从第1层到第k层的累积度量定义为: 其中, y为判决变量向量, 表示整数向量z的第1个元素到第k个元素所组成的向量,即矩阵R的每行构成一个行向量,ri表示矩阵R的第i行构成的行向量;

确定第k层的Kk个保留路径,表示为集合 其中表示整数向量z(k,m)的第1个元素到第k个元素所组成的向量,并且得到它们的累积度量

(5)k←k+1,重复步骤(4),直至得到第k=2Nt层的 个保留路径:计算

在 个符号向量 中,选择其中一个符号向量,其度量最小,且其元素不超过所使用的正交调幅QAM符号取值范围,将该符号向量作为检测结果如果所有 都超出正交调幅QAM符号取值范围,则随机选取其中之一作为最终检测结果

最后,将 转换为复数形式

2.根据权利要求1所述的格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,格约减不仅可以针对复信道矩阵 进行,还可以针对复信道矩阵 的伪逆矩阵进行,即针对对偶格进行格约减。

3.根据权利要求1或2所述的格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,步骤(1)中,对复信道矩阵 采用格约减算法得到约减基矩阵 所述格约减算法具体采用的是LLL算法。

4.根据权利要求1或2所述的格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,步骤(4)中,Ck的确定方法如下:(4-1)第k-1层的每个父节点扩展为Nc=2个子节点,第k-1层的Kk-1个保留路径为 对应的累积度量为对于m=1,…,Kk-1:

计算: 其中rkj、rkk分别表示矩阵R的第(k,j)、(k,k)个元素,zj(k+1,m)表示z(k+1,m)的第j个元素,yk、yj分别表示y的第k、j个元素;

表示 的计算结果,可称为处理后判决变量;

量化判决得到子节点 其中, 表示量化判决操作,即:对于一个实数变量,取其最接近的整数;

每个父节点zk-1(k-1,m)扩展出Nc=2个子节点,另一个子节点z(k,m,2)是:若 z(k,m,2)=z(k,m,1)+2;

若 z(k,m,2)=z(k,m,1)-2,其中,子节点的获得采用SE策略;

从而得到第k层的Kk-1×2个路径;

(4-2)在Kk-1×2个路径中,计算它们的累积度量,设定的累积度量门限表示为 删除累积度量超过上限 的路径;

(4-3)如果所余的路径数量大于最大路径数量Km,则对所余路径的累积度量进行排序,选择累积度量最小的Km个路径作为第k层的保留路径Ck。

5.根据权利要求4所述的格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,步骤(4-2)中,Kk-1×2个路径为[z1(k-1,m)…zk-1(k-1,m)z(k,m,n)]T,m=1,…,Kk-1;n=1,2它们对应的累积度量为

m=1,…,Kk-1;n=1,2。

6.根据权利要求4所述的格约减辅助广度优先树搜索MIMO检测方法,其特征在于,步骤(4-2)中,所述累积度量门限 的确定方法如下:则所有保留路径的累计度量

各层累积度量上限 的确定:

按照任意格点 的度量定义,发送格点 的度量为λ(d)=||R(y-d)||2=||QTw||2=||ν||2      (1)其中,ν=QTw,ν的各元素仍然是高斯随机变量,且 表示ν的各元素的方差,表示w各元素的方差;因此, 是一个有k个自由度的χ2分布的随机变量,k=1,

2,…,2Nt;

在第k层,选择 为保留路径的累积度量上限,即 假设的概率为

其中,0<ε<<1为一常数,由(8)式可见,ε为 的概率,则有其中,F(x,k)为具有k个自由度的χ2随机变量的累积分布函数;

参数ε的选择将决定检测性能;假设 是最后一层的保留路径集合 中包含发送真值d的概率,其中, 表示集合 包含变换向量d的概率,或者说d属于 的概率;分析可知,最终的符号错误概率为

当 包含d时,即 将达到ML最佳检测性能,即Pe0表示ML检测的符号错误概率;

当 不包含d时,即 随机选择 中的一个路径作为最终检测结果,数值实验结果表明 的估计是合理的;这样,(11)式可改写为当参数ε给定时,根据(9)式可以确定 这样,概率 可以由(10)式用数值计算方法算出;

最后,任何信噪比下的ML检测性能Pe0为已知,Pe可由(12)式确定;

即给定检测性能要求Pe,参数ε的对应取值就被确定。