1.一种大规模MIMO系统的低复杂度信号检测方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:大规模MIMO系统的信道模型转换为等效的实值模型,并构造滤波矩阵W,接收估计矩阵 和匹配滤波器输出矩阵 步骤S1具体包括以下步骤:S11:当采用NT根发射天线,MR根接收天线,且信道为准静态平坦衰落信道,系统的信道模型如下:
yMR×1=HMR×NTxNT×1+nMR×1其中y表示接收信号,H表示静态平坦衰落信道矩阵,矩阵元素满足CN(0,1),x表示发送2
信号向量,n表示接收端复加性高斯白噪声向量,遵循独立分布CN(0,σ);
S12:对该模型进行转换,实值模型为:MMSE算法的接收信号估计表示为:H 2
其中,W=HH+δI2NT代表MMSE滤波矩阵, 代表匹配滤波器输出矩阵;
S2:根据步骤S1构建的模型采用GS算法对接收信号进行迭代求解;步骤S2具体包括以下步骤:
S21:当MR>>NT时,信道矩阵H列满秩,则方程Hp=0有唯一解,即p是K×1零向量,因此,对于任意K×1非零向量x,有:H 2
上式表明,矩阵HH是Hermitian正定的,又因为噪声方差δ是正数,所以MMSE滤波矩阵W是Hermitian正定的,保证了GS迭代算法的收敛性;
S22:分解MMSE滤波矩阵W:W=D+L+U
其中D代表矩阵W的对角元素组成的矩阵,L代表矩阵W的严格下三角元素组成的矩阵,U代表矩阵W的严格上三角元素组成的矩阵;
S23:将GS算法应用在求解M维线性方程:Ax=b中,其中A是M×M Hermitian正定矩阵代表滤波矩阵W,x是M×1解向量,b是M×1测量向量代表匹配滤波输出矩阵 即GS算法通过迭代方法求解线性方程最优解;根据GS算法公式得到:(0) (i
GS迭代算法的初始解向量为x 为零向量矩阵,经过第i+1次迭代估计出接收向量值x+1)
;
S3:对GS算法检测结果进行优化,利用斐波那契查找算法对星座图进行区域分块,选择恰当的迭代初始值,完成信号检测;步骤S3具体包括以下步骤:S31:初始化区域星座图参数:基于信号的调制阶数Q,将星座图分割为 块互不重叠的区域,每一块小区域是宽度为 的正方形;
S32:粗略判定初始值属于映射的星座图哪一个区域;
由S1中的线性MMSE算法接收信号估计值得到:表示发送向量第i个元素,表示接收向量第i个元素,Wi,j表示W的第i行j列;
根据对角占优和正定对称特性,判断出滤波矩阵W对角元素占优且都为正数:依据接收向量 实虚部的正负性判别接收向量估计值 实虚部的正负性,从而得到所在区域;大于0时,所在区域为[2n,2(n+1)],n=0,1,2,… 另一种情况则是 所在区域为[‑2(n+1),‑2n],n=0,1,2,…S33:构造斐波那契数组F(k),斐波那契被递归方法定义:F(1)=1,F(2)=1,F(k)=F(k‑1)+F(k‑2)(k>=2);
S34:构造查找数组array,由步骤S32的判定结果初始化区域星座图范围为数组array[0,2,4,…,2n]或是array[0,‑2,‑4,…,‑2n],n为要查找的数组长度;
计算数组长度n位于斐波那契数列的位置:n>F(k)‑1;求出满足条件的最小k值;
最后,将数组长度n扩展为F(k),如果需要补充元素,则补充重复最后一个元素,直到满足长度F(k);
S35:进行斐波那契分割,即查找数组被分割为前半部分F(k‑1)个元素,后半部分F(k‑
2)个元素,进行递归查找,直到满足停止条件;
初始化查找参数:数组位序low=0,high=n‑1;
接收向量 和边界值m=array[mid]做运算,更新边界位序mid=low+F(k‑1)‑1;
求出 的正负性,判断是更新数组位序low还是high;
if 则左位序更新low=mid+1,k=k‑2,说明待查找边界值在[mid+1,high]范围内;
else右位序更新high=mid‑1,k=k‑1,此时待查找边界值在[low,mid‑1]范围内;
最后,当数值array[high]‑array[low]<=Z时,迭代结束;确定更新的初始值所在的位序;
S36:求出新的迭代初始值
由步骤S35得到的位序high,如果high>n,则说明查找到的是扩展数值,初始值应为array[n‑1],否则,说明查到的位置即为初始值所在位置,初始值为array[high]。