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专利号: 2018102994630
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1):初始化处理,在基站配备发射天线数为N,同时服务用户数为K,迭代次数m;

步骤2):建立信道模型,在接收端得到y=Hx+n;

其中 表示N根天线接收到的信号矢量; 表示K个用户发射的再经过64QAM信号调制后的发射信号矢量; 表示信道矩阵,是通过信道估计在接收端获得的;n表示0均值、方差为σ2的N×1维加性高斯白噪声矢量;

步骤3):将信道矩阵H和接收信号y输入检测器,得到匹配滤波器输出 和滤波矩阵W=HHH+σ2IK,其中σ2为噪声方差,IK为K维单位矩阵,()H为共轭转置;

步骤4):进行混合迭代检测,混合迭代方法用SD算法来表示前两次GS迭代,(1) (0) (0)首先根据SD算法第一次迭代为:x =x +ur ;

其中,由于W-1为对角占优矩阵,所以用D-1代替W-1,设置初始解x(0)=D-1yMF,D为W的对角元素,()-1为求逆运算;L为W的严格下三角元素;

u为标量参数,令 p(0)=Wr(0),再根据GS算法第二次迭代为:x(2)=x(1)+(D+L)-1r(1);

将一次SD算法和一次GS算法合并后得到:x(2)=x(0)+ur(0)+(D+L)-1(r(0)-up(0));其中r(1)=r(0)-up(0);

(2)

最后将x 作为第一次GS迭代结果 代入 进行接下来m-1次GS迭代,得到估计值

步骤5):传统信号检测一般采用硬判决的方式对用户发送信号的估计值即 进行符号判决,为了向检测器后端输出软检测信息,需要计算用于信道译码的LLR软信息;

首先根据迭代次数m计算滤波矩阵 后根据公式和 更新近似等效信道增益 和噪声及干扰项方差 由此得到对应于第i个用户所发送的第b个比特的对数似然比Li,b:其中 为 的对角元素矩阵,ei表示K维单位矩阵的第i个列向量, 为第i个用户的SINR,表示第i个用户的信号估计值, 和 分别表示第b位为0和1的64QAM星座图;

步骤6):将LLR软信息输入到输入译码器进行viterbi解码,最后得到初始的二进制用户发射信号。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于:所述t的范围为2≤t≤m。

3.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于:所述i的范围为1≤i≤K。

4.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于:所述步骤3)中,MMSE检测器的滤波矩阵W可以表示为:W=G+σ2IK

其中,G=HHH是格拉姆矩阵,W-1是MMSE算法复杂度高的主要原因,其计算量达到O(K3)。

5.根据权利要求4所述的大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于:对于大规模MIMO上行链路,由于信道矩阵H符合满秩并且列渐进正交的条件,因此滤波矩阵W是对称正定矩阵;

将W分解为:W=D+L+LH,

其中,D为W的对角矩阵,L和LH分别为W的严格下三角和严格上三角矩阵;

利用GS算法对信号矢量 可以估计为:其中, 表示初始解,通常设置成零向量。

6.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统上行链路中的混合迭代检测方法,其特征在于:根据定理:(Neumann级数展开):对于一个K维矩阵P,同时满足条件非奇异和limi→∞Pi=

0K,则(IK-P)也是非奇异的,它的逆可以表示为:H 2

对于大规模MIMO上行链路,信道矩阵可以看成是列渐进正交,因此G=HH,和W=G+σIK也是对称正定的,根据定理重写W:Q-1是一个任意矩阵,满足liml→∞(IK-Q-1W)l=0K;

令Q=D,D为W的对角元素矩阵,前式取前m项,得到:令θ=IK-D-1W, 为 的对角元素矩阵,dk,k为 的第k个对角元素,w'k,k和wk,k分别为W-1和W的第k个对角元素;

①当m=1时,

②当m=2时, 所以 θk,k为θ的第k个对角元素;

③当m=3时,

所以 θ'k和θk分别为θ的第k个行向量和第k个列向量;

3

④当m≥4时,计算复杂度高达O(K),因此此时得到:

根据迭代次数,取不同的 得到新的近似值 和 代入 后计算出更接近精确值的SINR,从而算出新的LLR。