專利名稱：多點(diǎn)—多用戶上行低復(fù)雜度mimo檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及分群干擾抑制GIS、低復(fù)雜度MIMO檢測以及并行干擾抵消技術(shù)?？捎糜诮鉀Q多點(diǎn)-多用戶上行協(xié)作通信中同頻用戶集合的分離及低復(fù)雜度MIMO檢測，能獲得滿分集增益。
背景技術(shù)：
隨著向IMT-Advanced技術(shù)的演進(jìn)，為滿足未來用戶不斷提高的服務(wù)質(zhì)量的需求， 尤其是覆蓋邊緣用戶的需求，出現(xiàn)了一系列無線新技術(shù)，多天線增強(qiáng)是其中的一類，主要包括基站天線分布式架設(shè)、協(xié)作發(fā)送/接收，協(xié)作波束切換，分布式預(yù)編碼，多輸入多輸出 MIMO模式選擇等。這些增強(qiáng)型技術(shù)中涉及到的許多關(guān)鍵問題還有待解決，其中多點(diǎn)-多用戶MIMO環(huán)境下的同頻干擾抑制一直是其中的一大難題。在傳統(tǒng)的同頻干擾抑制算法中，大多是針對(duì)CDMA系統(tǒng)的多址干擾和多用戶MIMO 檢測來展開研究的，幾乎沒有針對(duì)多點(diǎn)-多用戶協(xié)作MIMO系統(tǒng)中的同頻干擾抑制問題的研究。在多點(diǎn)-多用戶協(xié)作MIMO系統(tǒng)中，由于不同的用戶之間進(jìn)行協(xié)作，產(chǎn)生了不同的協(xié)作用戶集合，不同的協(xié)作用戶集合發(fā)射的信號(hào)到達(dá)接收端，對(duì)接收端某一個(gè)特定的用戶來說， 只有來自它自己期待接收的那個(gè)用戶集合的信號(hào)是有用信號(hào)，來自其它用戶集合的信號(hào)對(duì)當(dāng)前這個(gè)用戶來說都是干擾，如何有效地把其它用戶集合的信號(hào)抑制掉，從而將所有用戶集合的信號(hào)分離開來，這是解決同頻干擾抑制問題需要做的的第一步。分群干擾抑制GIS技術(shù)，是由Vahid Tarokh等人于1999年在他們的“Combined Array Processing and Space-Time Coding”一文中最初提出的，當(dāng)初提出這個(gè)思想的時(shí)候是為了降低在MIMO系統(tǒng)中空時(shí)碼的編譯碼復(fù)雜度。文中描述，在發(fā)射端將發(fā)射天線進(jìn)行分組，每一組的天線可進(jìn)行獨(dú)立的空時(shí)編碼，在接收端通過采用分群干擾抑制GIS的方法來譯碼，能夠?qū)崿F(xiàn)不同用戶集合信號(hào)的分離。然而分群干擾抑制GIS卻有它固有的缺點(diǎn)，即無法獲得滿分集增益，為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，已有很多學(xué)者相繼提出各種解決辦法。例如1) Yongmei Dai 等人在 “Ordered Array Processing for Space-Time Coded Systems" 一文中提出了基于置零信噪比最大的排序檢測方法，首先計(jì)算每組的置零信噪比，檢測時(shí)總是最先檢測置零信噪比最大的那一組，該組檢測完后將它從接收信號(hào)中去掉， 再對(duì)其它組進(jìn)行同樣的步驟。該方法確實(shí)能彌補(bǔ)損失掉的分集增益，但它需要計(jì)算一系列的零矩陣，引起了額外的時(shí)延和復(fù)雜度。2)Changcai Han 等人 在"Adaptive Power Optimization for Space-Time CodedMIMO Systems” 一文中提出了自適應(yīng)功率最優(yōu)化算法，首先通過比較不同功率分配情況下的誤幀率來確定最優(yōu)功率比的搜索區(qū)間，然后在該搜索區(qū)間內(nèi)尋找最優(yōu)功率比，最后根據(jù)最優(yōu)功率比確定每一組的最優(yōu)功率分配。該算法雖然相對(duì)于1)中的復(fù)雜度和時(shí)延略有降低，但它對(duì)硬件器件的設(shè)計(jì)有嚴(yán)格要求。上述采用分群干擾抑制GIS技術(shù)將不同集合的信號(hào)分離開來之后，還需要對(duì)同一集合里邊的不同用戶信號(hào)進(jìn)行分離，這個(gè)分離方法與發(fā)射端能否知道信道狀態(tài)有很大關(guān)系其一，當(dāng)發(fā)射端知道信道狀態(tài)信息時(shí)，需采用獨(dú)立預(yù)編碼方案發(fā)送信號(hào)，接收端采用預(yù)編碼檢測算法。其二，當(dāng)發(fā)射端無法獲知信道狀態(tài)信息時(shí)，則要采用空時(shí)編碼方案進(jìn)行發(fā)送，這時(shí)接收端就需要進(jìn)行MIMO檢測。目前，關(guān)于MIMO檢測的研究有許多比較成熟的算法，其中全空間最大似然檢測算法能獲取最優(yōu)的檢測性能，但由于其算法復(fù)雜度太高，一直無法實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對(duì)分群干擾抑制GIS技術(shù)和全空間最大似然檢測算法的不足， 提出一種多點(diǎn)-多用戶上行低復(fù)雜度MIMO檢測方法，以在保證能夠?qū)⑼l用戶信號(hào)有效分離的情況下，獲得滿分集增益，并減小運(yùn)算復(fù)雜度。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一、技術(shù)原理為了提高小區(qū)邊緣用戶的性能，滿足小區(qū)邊緣頻譜效率的要求，在LTE-A系統(tǒng)中
引入了協(xié)作多點(diǎn)傳輸CoMP技術(shù)c
由于協(xié)作多點(diǎn)傳輸CoMP技術(shù)能夠在多個(gè)小區(qū)間共享信道
和數(shù)據(jù)信息，并在這些信息的基礎(chǔ)上優(yōu)化多個(gè)小區(qū)的整體系統(tǒng)性能，相比于在單小區(qū)基礎(chǔ)上確定傳輸方案的LTE系統(tǒng)，更有效的改善了邊緣用戶的性能。在協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)中，多個(gè)上行協(xié)作用戶集合共用相同時(shí)頻資源和傳輸點(diǎn)天線時(shí)，一個(gè)很重要的問題就是如何有效分離來自不同協(xié)作集合的信號(hào)，以及如何對(duì)同一個(gè)協(xié)作集合中的不同用戶進(jìn)行檢測。在本發(fā)明中，采用基于“分群干擾抑制+低復(fù)雜度MIMO檢測+并行干擾抵消”的方法來解決上述問題。采用并行干擾抵消的方法能夠補(bǔ)償由于采用了分群干擾抑制GIS后而損失掉的分集增益，有效解決了將同頻用戶集合信號(hào)分離并獲得滿分集增益的問題。對(duì)于用戶集合采用開環(huán)V-BLAST模式，本發(fā)明中采用保留部分路徑最大似然HPML算法進(jìn)行 MIMO檢測，以分離同一協(xié)作集合中的不同用戶信號(hào)，該算法雖然是一種次優(yōu)的檢測算法，但其性能已十分逼近全空間最大似然檢測算法的最優(yōu)檢測性能，且運(yùn)算復(fù)雜度較低。二、實(shí)現(xiàn)過程本發(fā)明是“分群干擾抑制+低復(fù)雜度MIMO檢測+并行干擾抵消”在協(xié)作通信中的首次應(yīng)用，是針對(duì)上行多用戶MIMO檢測與干擾抵消提出的，其技術(shù)關(guān)鍵是將分群干擾抑制 GIS、低復(fù)雜度MIMO檢測算法以及并行干擾抵消技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，獲得了滿接收分集增益以及算法的線性復(fù)雜度，具體步驟包括如下(1)設(shè)接收端收到的信號(hào)為y = HWC+N
權(quán)利要求
1. 一種多點(diǎn)-多用戶上行低復(fù)雜度MIMO檢測方法，包括如下步驟(1)設(shè)接收端收到 的信號(hào)為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其中步驟2c)所述的根據(jù)2b)中得到的第k個(gè)用戶集合的干擾信道矩陣^尋找一組正交歸一化的向量Ii2,...,nM—w+A^，按如下步驟進(jìn)行2a)定義#為矩陣的零空間，#由滿足下列條件的行向量所張成
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其中步驟( 所述的對(duì)于發(fā)送端采用MIMO預(yù)編碼模式時(shí)，采用最大比合并對(duì)進(jìn)行MIMO檢測，按如下步驟進(jìn)行5a)令
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其中步驟(1)所涉及的第k個(gè)用戶集合的發(fā)射信號(hào)矩陣Ck和其所對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣Wk，按如下規(guī)則確定la)當(dāng)?shù)趉個(gè)用戶集合采用STBC模式時(shí)，發(fā)射信號(hào)矩陣Ck確定為Cit= [C^li Cg1xli L C^J，其中，mk是相互獨(dú)立的STBC編碼矩陣的個(gè)數(shù)，mk = Tfflax/Tk, Tfflax為發(fā)送信號(hào)占用的最大符號(hào)周期數(shù)，Tk為根據(jù)其天線數(shù)Nk設(shè)計(jì)的空時(shí)分組碼符號(hào)的周期,C^t7i (i = l，2，L，mk)是mk個(gè)相互獨(dú)立的STBC編碼矩陣； 對(duì)于采用STBC的用戶，預(yù)編碼矩陣Wk為單位陣、，即=Wt = Iwi ； lb)當(dāng)?shù)趉個(gè)用戶集合采用開環(huán)V-BLAST模式時(shí)，發(fā)射信號(hào)矩陣Ck是由NkX Tmax個(gè)獨(dú)立的信息碼元組成的一個(gè)NkX Tmax維矩陣；對(duì)于采用開環(huán)V-BLAST的用戶，預(yù)編碼矩陣Wk為單位陣、，即=Wt =iWi ；Ic)當(dāng)?shù)趉個(gè)用戶集合采用MIMO預(yù)編碼模式時(shí)，發(fā)射信號(hào)矩陣Ck是由Tmax個(gè)獨(dú)立的信息碼元組成的IXTmax維的行向量；對(duì)于采用MIMO預(yù)編碼的用戶，預(yù)編碼矩陣Wk為Wt =^fv11 V21 L vWilJ 其中(· ”表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算，VjlU = 1,2, L，Nk)為群干擾抑制處理后的信道矩陣:進(jìn)行奇異值分解得到的Nk階的酉矩陣V的第一列的元素，常數(shù)是為了保證在采用MIMO預(yù)編碼模式時(shí)，總發(fā)射功率與采用STBC模式或者開環(huán)V-BLAST模式時(shí)的總發(fā)射功率相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多點(diǎn)-多用戶上行低復(fù)雜度MIMO檢測方法，主要解決現(xiàn)有用戶檢測方法中無法獲得滿分集增益的問題。其實(shí)現(xiàn)過程是，接收端先根據(jù)接收機(jī)估計(jì)得到的MIMO信道矩陣構(gòu)造各個(gè)用戶集合的干擾信道矩陣，在干擾信道矩陣的零空間中尋找正交歸一化矩陣，實(shí)現(xiàn)不同用戶集合信號(hào)的分離；接著根據(jù)發(fā)送端采用的編碼方式，采用相應(yīng)的MIMO檢測方法對(duì)每一用戶集合進(jìn)行獨(dú)立的MIMO檢測，得到同一用戶集合中不同用戶的具有部分分集增益的中間檢測結(jié)果；最后將中間檢測結(jié)果進(jìn)行迭代，得到每個(gè)用戶的具有滿分集的最終檢測結(jié)果。本發(fā)明具有整體復(fù)雜度低，且能在實(shí)現(xiàn)不同用戶集合信號(hào)分離的同時(shí)，獲得滿接收分集增益的優(yōu)點(diǎn)，可用于多點(diǎn)-多用戶的上行用戶檢測。
文檔編號(hào)H04B7/08GK102215073SQ20111014099
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月28日
發(fā)明者劉毅, 張海林, 李勇朝, 湯瑩, 秦百爽, 胡梅霞, 董晨 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)