專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)，尤其涉及一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
在LTE (Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))及下一代無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了提高頻譜效率，通常采用多輸入多輸出(MMO)技術(shù)。在MMO系統(tǒng)中，線性檢測(cè)和最大似然(ML)檢測(cè)的性能差異較大，ML算法的檢測(cè)性能遠(yuǎn)好于線性檢測(cè)。但是ML檢測(cè)的復(fù)雜度較大，與調(diào)制階數(shù)和天線數(shù)成指數(shù)關(guān)系。因此，實(shí)際系統(tǒng)中，尤其是采用高階調(diào)制時(shí)，ML檢測(cè)因復(fù)雜度太高而難以實(shí)現(xiàn)。具體的，以一個(gè)NtXNkMIMO系統(tǒng)為例,接收信號(hào)可以表不為r = Hx+n 其中，H為等效的信道響應(yīng)矩陣，χ為發(fā)送信號(hào)向量，η為噪聲向量，Ne表示接收天線數(shù)目，Nt表示發(fā)送天線數(shù)目。ML檢測(cè)的原理是找到一個(gè)信號(hào)向量i ,使得接收信號(hào)和重構(gòu)的接收信號(hào)依之間距離最小Xml = arg min |卜—列 |由上式可知，ML檢測(cè)需要遍歷所有可能的發(fā)送信號(hào)的組合，才能搜索出使得卜.式距離最小的信號(hào)組合。若調(diào)制符號(hào)共有Q個(gè)星座點(diǎn)，則可能的發(fā)送信號(hào)的組合共有P種，使得ML檢測(cè)的復(fù)雜度太大，與成正比。在高階調(diào)制或者發(fā)送天線數(shù)較大時(shí)，ML檢歷搜索的過(guò)程將帶來(lái)非常大的計(jì)算復(fù)雜度，并耗費(fèi)大量的時(shí)間，因而，在實(shí)際系統(tǒng)中，ML檢測(cè)難以實(shí)現(xiàn)。雖然有一些ML的簡(jiǎn)化算法提出，比如球形譯碼，其主要的思想在于構(gòu)造較小的候選集，且能有效覆蓋可能性較大的信號(hào)組合，而不必對(duì)所有可能的發(fā)送信號(hào)的組合進(jìn)行遍歷搜索。但是球形檢測(cè)算法的缺點(diǎn)在于構(gòu)造候選集的距離參數(shù)σ不好確定，若σ過(guò)大，則與ML檢測(cè)的復(fù)雜度相同，若σ過(guò)小，則可能需要反復(fù)搜索；而且球形檢測(cè)是逐層順序構(gòu)造候選集的，耗時(shí)較長(zhǎng)；另外，球形檢測(cè)算法的復(fù)雜度變動(dòng)較大，在實(shí)際中，可能帶來(lái)較大的計(jì)算復(fù)雜度風(fēng)險(xiǎn)。因此，這些算法在天線數(shù)目較多、調(diào)制階數(shù)較高時(shí)復(fù)雜度仍然滿足指數(shù)關(guān)系，因此不能滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。QRM-MLD (QR decomposition with M-algorithmmaximum-1 ikelihood detector,基于正交分解和多候選算法的最大似然算法)對(duì)于兩天線的情況，性能與復(fù)雜度仍然不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)方法及裝置，以減小多輸入多輸出最大似然檢測(cè)的復(fù)雜度。
—種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，包括對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果；分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值；組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集。一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置，包括硬判檢測(cè)單元，用于對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果；確定單元，用于分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量·值；組合單元，用于組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集。本發(fā)明實(shí)施例提供一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法及裝置，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，再確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集，該方案相當(dāng)于將復(fù)雜度從P降低到Ag;-1，當(dāng)Nt值小于Q時(shí)，減小了多輸入多輸出最大似然檢測(cè)的復(fù)雜度。


圖Ia為本發(fā)明實(shí)施例提供的多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法流程圖；圖Ib和圖Ic為本發(fā)明實(shí)施例提供的多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法性能仿真示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法及裝置，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，再確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集，該方案相當(dāng)于將復(fù)雜度從降低到AfvH，當(dāng)Nt值小于Q時(shí)，減小了多輸入多輸出最大似然檢測(cè)的復(fù)雜度。如圖Ia所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，包括步驟S101、對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果；步驟S102、分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值；步驟S103、組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集。由于對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，都將基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，因此，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，將復(fù)雜度從CT降低到0AW，由于總共有Nt個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，所以本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)的復(fù)雜度為ιρΑ-1。
在得到了各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值后，只要將各分支度量值的矩陣簡(jiǎn)單組合，即可得到包括所有發(fā)送信號(hào)元素的數(shù)據(jù)候選集。下面以2*2MM0系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明，此時(shí)，Nt = Ne = 2，假定接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)滿足如下的線性關(guān)系r=Hs+n，其中r表示接收信號(hào),其維數(shù)為NkX I ;H = [h1； h2]表示等效的信道響應(yīng),其維數(shù)為NkXNt ;s = [s1； s2]T表示發(fā)送信號(hào)，其維數(shù)為L(zhǎng)Xl ;η表示噪聲或者干擾，其維數(shù)為NkX I ；Ne表示接收天線數(shù)目，Nt表示發(fā)送天線數(shù)目； b是基于BICM編碼的數(shù)據(jù)比特流，那么每個(gè)比特的后驗(yàn)(aposteriori)對(duì)數(shù)似然比(log-likelihoodratio, LLR)可以表不成
"、,1\Iil = +11 r)iD1(6[)-ln—^-—
DlV k> 尸( =-1 Ir)Lm (b'k) min |||r — Hsf | — min |||r — Hsf |其中，g是第k個(gè)傳輸天線上的符號(hào)的第i個(gè)比特，本發(fā)明實(shí)施例中，將0映射為-I，I映射為+1。對(duì)于Nt = Nr = 2，可以將I I r_Hs | |展開(kāi)與成
P 2||r-Hs|「= r-[h1 h2] 1 = ||r--h2s21|"
|_^2」此時(shí)，發(fā)送信號(hào)中包括兩個(gè)發(fā)送信號(hào)元素S1和s2，時(shí)，步驟SlOl中，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果，具體包括確定第一發(fā)送信號(hào)元素S1基于第二發(fā)送信號(hào)元素S2的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果為
2 |-
,J1(^) = Srgmin r-h2s2 -IilS1 = Quantize (I^h1)—1Ii^y) = Quantized(H^h1 )_1h^(r -h^-,) ;
"s2eS V-v-'V--/L么-」
yL MRC檢測(cè) _確定第二發(fā)送信號(hào)元素S2基于第一發(fā)送信號(hào)元素S1的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果
為
2 Γ -]
S2 (S1) = arg min r—Ji1S1 -h25, = Quantize (h*h,)—1IiRy) = Quantize (h:h2 )_1h* (r-h^,);
''— —> "~~-'L-J
yL MRC檢測(cè) —其中，S1表不第一發(fā)送信號(hào)兀素，S2表不第二發(fā)送信號(hào)兀素，S為發(fā)送信號(hào)的調(diào)制星座圖，a.rg I丨i_i、n ||·χ|表示對(duì)于χ在x e X所有的可能中取最小值，Quantize [χ]表示量化到最近的星座點(diǎn)，Ii1表不H的第一列，h2表不H的第二列。這時(shí)，將通過(guò)基于ML檢測(cè)出來(lái)的見(jiàn)當(dāng)作已知干擾消除后，再計(jì)算對(duì)應(yīng)于已經(jīng)通過(guò)ML檢測(cè)消除了 S1的毛的分支度量值，即
步驟S102中，分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，具體包括進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為:BMr' = ||r -h2s2 -h,i, (s2)||"；進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第二發(fā)送信號(hào)元素基于第一發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為-.BMh =||r-hA-hj2(&)丨|2。進(jìn)一步，為了進(jìn)一步降低復(fù)雜度，可以采用其它等價(jià)方式進(jìn)行計(jì)算，例如，在步驟SlOl中，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果時(shí)，可以先確定U1 = r-h2s2，Zl;然后確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果為= ； 同樣的，先確定U2 = r-hlSl,Z2=(h>2)-1^2U2;再確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果為J2(A) = Quantize^}。相應(yīng)的，步驟S102中，分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，則具體包括進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為:BMh =Iu1-KA(^)II2;進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第二發(fā)送信號(hào)元素基于第一發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為=h-〗i:.i2(.v;)||2。從而減少變量數(shù)量,進(jìn)一步降低復(fù)雜度。可見(jiàn)，對(duì)于Nt = Nk = 2的情況，從數(shù)量級(jí)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)檢測(cè)方法可以將原來(lái)需要Q2次度量計(jì)算變成2Q次，對(duì)高階的MMO系統(tǒng)復(fù)雜度降低是非常明顯的，
O2 O
比如2 X 2MIM0系統(tǒng)，64QAM調(diào)制方式，這樣的復(fù)雜度降低比例是$ = ^- = 32
一O同樣的原理，可以推廣到Nt = Nk > 2的情況，例如，對(duì)于Nt = Nk = 4的情況，則先去除S1基于發(fā)送信號(hào)元素S2、S3, S4的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算基于發(fā)送信號(hào)元素s2、s3、S4的分支度量值，再去除S2基于發(fā)送信號(hào)元素Sl、S3, S4的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算基于發(fā)送信號(hào)元素Sl、S3、S4的分支度量值，同樣道理，分別計(jì)算出基于發(fā)送信號(hào)元素Sl、S2、S4的分支度量值和基于發(fā)送信號(hào)元素S1、S2、S3的分支度量值，其復(fù)雜度從Q4降低為4Q3，復(fù)
雜度降低比例是| = ￥ = 16
O在性能上，本發(fā)明實(shí)施例與線性接收機(jī)在SDM條件下的性能比較如圖lb、圖Ic所示，其中圖Ib是EVA、64QAM、2*2MM0條件下進(jìn)行的仿真圖，圖Ic是EVA、16QAM、2*2MM0條件下進(jìn)行的仿真圖，圖Ib和圖Ic中，由于本發(fā)明實(shí)施例提供的ML(simplified)(最大似然簡(jiǎn)化算法)與ML的性能完全一致，沒(méi)有標(biāo)ML的曲線。其中，仿真條件具體如表I所示
表 I
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法,其特征在于,包括 對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果； 分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值； 組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)送信號(hào)中包括兩個(gè)發(fā)送信號(hào)元素時(shí)，所述對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果，具體包括 確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果為
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，具體包括 進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為=||r-h2.v: 進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第二發(fā)送信號(hào)元素基于第一發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為:BMSi yir-hA-hAhf。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)送信號(hào)中包括兩個(gè)發(fā)送信號(hào)元素時(shí)，所述對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果，具體包括確定
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，具體包括進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為.
6.一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括 硬判檢測(cè)單元，用于對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，確定基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果； 確定單元，用于分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，并確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值；組合單元，用于組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，當(dāng)發(fā)送信號(hào)中包括兩個(gè)發(fā)送信號(hào)元素時(shí)，所述硬判檢測(cè)單元具體用于 確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果為
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述確定單元具體用于 進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為:
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，當(dāng)發(fā)送信號(hào)中包括兩個(gè)發(fā)送信號(hào)元素時(shí)，所述硬判檢測(cè)單元具體用于確定 U1 = r-h2s2,
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述確定單元具體用于 進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第一發(fā)送信號(hào)元素基于第二發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為-.BM匕=IIu1-Ji1J1(S2)II2; 進(jìn)行與調(diào)制階數(shù)相同次數(shù)的計(jì)算，確定第二發(fā)送信號(hào)元素基于第一發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值為:BMS' =||u2-V2(S1)If。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多輸入多輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)方法及裝置，對(duì)于每個(gè)發(fā)送信號(hào)元素，分別將各個(gè)基于其他發(fā)送信號(hào)元素的最大似然硬判檢測(cè)結(jié)果從接收信號(hào)中去除，再確定與發(fā)送信號(hào)元素個(gè)數(shù)相同個(gè)數(shù)的基于其他發(fā)送信號(hào)元素的分支度量值，組合各個(gè)分支度量值，得到數(shù)據(jù)候選集，該方案相當(dāng)于將復(fù)雜度從降低到當(dāng)NT值小于Q時(shí)，減小了多輸入多輸出最大似然檢測(cè)的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102882815SQ201210361158
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者戴曉明 申請(qǐng)人:電信科學(xué)技術(shù)研究院