用于长期演进方案的高效多天线检测方法,申请号CN201010516375.5-传众专利搜索

用于长期演进方案的高效多天线检测方法

申请公布号：CN101964667B

申请号：CN201010516375.5

申请日期：2010.10.22

申请公布日期：2013.05.01

申请人：

东南大学

发明人：赵春明;沈弘;张华;黄鹤

分类号：H04B7/08(2006.01)I;H04B7/04(2006.01)I

主分类号：H04B7/08(2006.01)I

代理机构：

南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204

代理人：柏尚春

地址：210096 江苏省南京市四牌楼2号

摘要：一种用于长期演进方案的高效多天线检测方法，能适应LTETDD系统的多种应用场景，有较强的鲁棒性，对于高阶调制能以较低的复杂度获得近似最优的性能，且不需要对信道矩阵进行QR分解。该方法根据接收数据的信噪比大小安排数据检测顺序，保证第一个待检测数据有较高的信噪比，采用MMSE准则挑选出第一个待检测数据符号的候选符号值，使用简单的硬判决方法得到第二个待检测数据符号的候选符号值，再对最优候选符号向量进行比特翻转，增加用于计算比特软量的候选符号值，最终采用欧氏距离度量代替原来的平方欧氏距离度量，获得精确的比特软量提供给后级Turbo译码器进行译码。

主权项：1.一种用于长期演进方案的高效多天线检测方法，其特征在于根据接收数据的信噪比从高到低安排数据检测顺序，保证第一个待检测数据有最高的信噪比，采用MMSE准则挑选出第一个待检测数据符号的候选符号值，使用简单的硬判决方法得到第二个待检测数据符号的候选符号值，再对最优候选符号向量进行比特翻转，增加用于计算比特软量的候选符号值，最终采用欧氏距离度量代替原来的平方欧氏距离度量，获得精确的比特软量提供给后级Turbo译码器进行译码，该方法具体检测步骤如下：步骤1：计算接收数据的信噪比，数据检测顺序按照信噪比从高到低排列；步骤2：根据MMSE准则，得到第一个待检测数据符号的M个候选符号值{a1,i,i＝1,…,M}，其中M指根据MMSE准则选出的第一个待检测数据符号的候选符号值数量，根据这些候选符号值求出相应的第二个待检测数据符号的M个候选符号值{a2,j,j＝1,…,M}，与前面M个候选符号值{a1，i,i＝1,…,M}构成M个候选符号向量{ak,k＝1,…,M}；步骤3：计算M个候选符号向量{ak,k＝1,…,M}的距离度量{αl,l＝1,…,M}，找出最小度量值以及对应的候选符号向量<img file="FDA00002370563100011.GIF" wi="49" he="44" />步骤4：分别对候选符号向量<img file="FDA00002370563100012.GIF" wi="24" he="42" />第一个符号的每个比特进行翻转，其余比特保持不变，得到第一个待检测数据符号的N个候选符号值{b1，m，m＝1,…,N}，其中N是指表示一个调制符号需要的比特数，根据这些候选符号值求出相应的第二个待检测数据符号的N个候选符号值{b2,n,n＝1,…,N}，与前面N个候选符号值{b1，m，m＝1,…,N}构成N个候选符号向量{bp,p＝1,…,N}，即从接收信号向量中去除N个候选符号值{b1，m，m＝1,…,N}的干扰，并对第二个待检测数据符号<img file="FDA00002370563100013.GIF" wi="41" he="52" />进行硬判得到N个候选符号值{b2,n,n＝1,…,N}，即求出使<img file="FDA00002370563100014.GIF" wi="482" he="108" />最小的候选符号值b2，n，其中m＝n＝1,…,N，<img file="FDA00002370563100015.GIF" wi="45" he="62" />表示信道矩阵的第i1个列向量，<img file="FDA00002370563100016.GIF" wi="45" he="56" />表示信道矩阵的第i2个列向量，候选符号向量bp＝[b1,m,b2,n],m＝n＝p＝1,…，N；具体过程如下：设候选符号向量<img file="FDA00002370563100017.GIF" wi="235" he="53" />调制符号总数为2N，<img file="FDA00002370563100018.GIF" wi="34" he="52" />的二进制表示为<img file="FDA00002370563100021.GIF" wi="283" he="57" />1）翻转<img file="FDA00002370563100022.GIF" wi="33" he="53" />的第一个比特<img file="FDA00002370563100023.GIF" wi="82" he="57" />其余比特不变，对应的符号值即b1,12）依次翻转<img file="FDA00002370563100024.GIF" wi="33" he="52" />的第二个、第三个直至第N个比特，每次只翻转一位，其余比特保持不变，可以得到b1,2,b1,3，…,b1,N；步骤5：计算N个候选符号向量{bp,p＝1,…,N}的距离度量{βq,q＝1,…,N}，利用距离度量{αl,l＝1,…,M}和{βq,q＝1,…,N}以及候选符号向量{ak,k＝1,…,M}和{bp,p＝1,…,N}求出第一个待检测数据符号的所有比特软量；具体过程如下：设检测顺序为{i1,i2}，信道矩阵H＝[h1,h2]，发送信号向量为s，接收信号向量为y，候选符号值a1，i的二进制表示为<img file="FDA00002370563100025.GIF" wi="282" he="61" />候选符号值b1,m的二进制表示为<img file="FDA00002370563100026.GIF" wi="285" he="61" />第一个待检测数据符号为<img file="FDA00002370563100027.GIF" wi="62" he="45" />第二个待检测数据符号为<img file="FDA00002370563100028.GIF" wi="37" he="45" />1）距离度量<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>β</mi><mi>q</mi></msub><mo>=</mo><msup><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><msub><mi>b</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><msub><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>,</mo><mi>m</mi><mo>=</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mi>q</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>2）第一个待检测数据符号<img file="FDA000023705631000210.GIF" wi="36" he="51" />的所有比特软量为：<maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><mi>LLR</mi><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munder><mi>min</mi><mrow><mo>[</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>,</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>]</mo><mo>&Element;</mo><msubsup><mi>χ</mi><mn>1</mn><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup></mrow></munder><mo>{</mo><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><mo>}</mo><mo>-</mo><munder><mi>min</mi><mrow><mo>[</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>,</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>]</mo><mo>&Element;</mo><msubsup><mi>χ</mi><mn>0</mn><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup></mrow></munder><mo>{</mo><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><mo>}</mo></mrow></math>]]></maths>其中<img file="FDA000023705631000212.GIF" wi="82" he="62" />w＝1,…,N表示<img file="FDA000023705631000213.GIF" wi="32" he="43" />的第w个比特，<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><msubsup><mi>χ</mi><mn>1</mn><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mo>{</mo><mo>[</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>]</mo><mo>|</mo><msubsup><mi>a</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>}</mo><mo>∪</mo><mo>{</mo><mo>[</mo><msub><mi>b</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>]</mo><mo>|</mo><msubsup><mi>b</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi><mo>=</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>}</mo></mrow></math>]]></maths>表示第一个待检测数据符号的第w个比特等于1的所有候选符号向量集合，<maths num="0004"><![CDATA[<math><mrow><msubsup><mi>χ</mi><mn>0</mn><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mo>{</mo><mo>[</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>]</mo><mo>|</mo><msubsup><mi>a</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>}</mo><mo>∪</mo><mo>{</mo><mo>[</mo><msub><mi>b</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>b</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>]</mo><mo>|</mo><msubsup><mi>b</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>m</mi></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>w</mi><mo>)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mi>m</mi><mo>=</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>}</mo></mrow></math>]]></maths>表示第一个待检测数据符号的第w个比特等于0的所有候选符号向量集合，如果<maths num="0005"><![CDATA[<math><mrow><mo>[</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>,</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>]</mo><mo>=</mo><msub><mi>a</mi><mi>k</mi></msub><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>则<maths num="0006"><![CDATA[<math><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msub><mi>α</mi><mi>l</mi></msub></msqrt><mo>,</mo><mi>k</mi><mo>=</mo><mi>l</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>如果<maths num="0007"><![CDATA[<math><mrow><mo>[</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>,</mo><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>]</mo><mo>=</mo><msub><mi>b</mi><mi>p</mi></msub><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>则<maths num="0008"><![CDATA[<math><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><msub><mi>s</mi><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msub><mi>β</mi><mi>q</mi></msub></msqrt><mo>,</mo><mi>p</mi><mo>=</mo><mi>q</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>计算比特软量时，对原平方欧氏距离度量进行开根号运算能够提高软量的精度；步骤6：分别对候选符号向量<img file="FDA000023705631000220.GIF" wi="24" he="41" />第二个符号的每个比特进行翻转，其余比特保持不变，得到第二个待检测数据符号的N个候选符号值{c2,r,r＝1,…,N}，与候选符号向量<img file="FDA000023705631000221.GIF" wi="24" he="41" />的第一个符号构成N个候选符号向量{cs,s＝1,…,N}；步骤7：计算N个候选符号向量{cs,s＝1,…,N}的距离度量{γt,t＝1,…,N}，利用距离度量{αl,l＝1,…,M}、{βq,q＝1,…,N}和{γt,t＝1,…,N}以及候选符号向量{ak,k＝1,…,M}、{bp,p＝1,…,N}和{cs,s＝1,…,N}求出第二个待检测数据符号的所有比特软量；根据MMSE准则，得到第一个待检测数据符号的M个候选符号值{a1,i,i＝1,…,M}，其中M指根据MMSE准则选出的第一个待检测数据符号的候选符号值数量，根据这些候选符号值求出相应的第二个待检测数据符号的M个候选符号值{a2,j,j＝1,…,M}，与前面M个候选符号值{a1，i,i＝1,…,M}构成M个候选符号向量{ak,k＝1,…,M}的方法如下：设信道矩阵为H，发送信号向量为s，噪声功率为N0，调制符号集合为Ω，接收信号向量为y，检测顺序为{i1，i2}1）求出MMSE均衡矩阵G＝(HHH+N0I)-1HH，I表示单位矩阵，H表示矩阵的共轭转置；2）将均衡矩阵乘以接收信号向量y，得到发送信号向量s的估计值<img file="FDA00002370563100031.GIF" wi="163" he="50" />3）对所有的第一个待检测数据符号<img file="FDA00002370563100032.GIF" wi="153" he="64" />求出度量值<img file="FDA00002370563100033.GIF" wi="266" he="97" />其中<img file="FDA00002370563100034.GIF" wi="43" he="66" />是第一个待检测数据符号<img file="FDA00002370563100035.GIF" wi="36" he="52" />的估计值，<img file="FDA00002370563100036.GIF" wi="47" he="52" />是矩阵GH的第i1个对角元，MMSE准则是指对所有的度量值进行排序并选出M个最小值，对应数据符号构成了M个候选符号值{a1，i，i＝1,…,M}；4）从接收信号向量中去除M个候选符号值{a1，i,i＝1,…,M}的干扰，并对第二个待检测数据符号<img file="FDA00002370563100037.GIF" wi="41" he="52" />进行硬判得到M个候选符号值{a2,j,j＝1,…,M}，候选符号向量ak＝[a1，i，a2,j]，i＝j＝k＝1,…,M。