一種mimo無線通信系統(tǒng)及信號檢測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MMO無線通信系統(tǒng)及信號檢測裝置和 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 第四代移動通信（4G)及之后的第五代移動通信系統(tǒng)（5G)，例如3GPP LTE (Long term evaluation)/LTE-Advanced。在 UE (user equipment)接收器處使用多入多 出（MIMO，multiple-input multiple-output)和正交頻分復(fù)用（OFDM，orthogonal frequency-division multiplexing)接入方案來提供下行鏈路中的高數(shù)據(jù)速率。在LTE 中，例如，UE類型（UE category) 6 (支持4x4MM0)，下行鏈路能夠支持高達(dá)300Mbps的數(shù)據(jù) 速率；以及在LTE-A中，例如UE類型8,下行鏈路能夠支持高達(dá)3Gbps (每秒千兆位），即高 達(dá)8層的數(shù)據(jù)速率。
[0003] 5G通信系統(tǒng)目標(biāo)提高頻率使用率，以此提供更高的數(shù)據(jù)速率。例如，可采用載波聚 合（CA，carrier aggregation)，或者混合組網(wǎng)方式（HetNets，heterogeneous networks)。 上述技術(shù)的基本原理在于提高頻率使用率，但是在實際應(yīng)用中會導(dǎo)致強干擾而影響性 能。在無線通信系統(tǒng)中，多用戶檢測是有效的抗干擾技術(shù)。此外，非正交接入（Ν0ΜΑ， non-orthogonal multiple access)等被廣泛應(yīng)用于克服干擾帶來的性能衰退。MIMO信號 檢測器也廣泛應(yīng)用于上述技術(shù)中。
[0004] 在無線通信接收機(jī)中，MMO信號檢測器負(fù)責(zé)信號向量的檢測和星座圖樣的解調(diào)。 高性能但低復(fù)雜度的MMO信號檢測器是4G及5G通信系統(tǒng)中滿足上述典型場景下的可靠 高數(shù)據(jù)速率要求的關(guān)鍵。另一方面，MMO信號檢測需要獲得足夠高精度的信道狀態(tài)信息 (CSI，channel state information)。為此，信道估計是必需的。典型4G通信系統(tǒng)通過接 收一些已知的參考信號用于估計CSI。由于有限數(shù)量的參考信號通過實際噪聲信道傳輸，接 收器只可能獲得非理想的信道估計，這導(dǎo)致MMO信號檢測器不得不進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字信號 處理以獲取可靠的檢測性能，其復(fù)雜度成為MIMO技術(shù)大規(guī)模實用的瓶頸。
[0005] 目前考慮信道估計誤差情況下的MMO信號檢測方法主要有以下三種：第一種方 法是在信號檢測過程中假設(shè)信道估計是完美的。該方法完全忽略了信道估計誤差，因此也 被稱為失配檢測。失配檢測計算復(fù)雜度較低，但是忽略信道估計誤差導(dǎo)致MIMO信號檢測器 并不能提供令人滿意的檢測性能，特別是當(dāng)信道估計誤差較大的情況下。
[0006] 第二種方法是假設(shè)信道估計誤差為高斯白噪聲（WEN，white estimation noise)， 然后根據(jù)有效觀測噪聲的高斯分布模型，采用樹搜索算法（包括球形檢測算法）計算每傳 輸此特的對數(shù)似然此以減少信道估計誤差的影響。樹搜索算法在保證最佳似然估計性能的 同時能夠大幅度減少算法復(fù)雜度。但是由于信道估計誤差依賴于碼元星座，其檢測模型并 不符合高斯白噪聲分布，不適當(dāng)?shù)姆植寄Ｐ瓦x擇也將影響實際信號檢測效果。
[0007] 第三種方法是基于信道估計誤差為有色噪聲的檢測模型下的遍歷搜索算法。有色 噪聲的功率譜密度在整個頻域上不均勻分布，白噪聲則是均勻分布。在實際系統(tǒng)中，有色噪 聲更常見。已知基于有色信道噪聲估計（CEN，colored estimation noise)的ML估計是最 佳信號檢測模型?；谠撃Ｐ偷腗MO信號檢測器可以提供最佳性能。但是遍歷搜索算法 復(fù)雜度隨著天線數(shù)量以及星座圖階數(shù)的增加指數(shù)增長，所以不適用于實際應(yīng)用。例如，LTE/ LTE-A支持4x464QAMMM0,并可擴(kuò)展到8x8256QAM ΜΜ0,這使得其解調(diào)每傳輸此特的計算 復(fù)雜度各自約為1.6\107和1.8\1019嫩0(1111111:1。17-3(^111]11113〖6)。這個數(shù)字遠(yuǎn)超現(xiàn)有技 術(shù)的可行數(shù)字。
[0008] 現(xiàn)有MIMO信號檢測器普遍采用樹搜索信號檢測器（包括球型檢測器）?，F(xiàn)有樹搜 索信號檢測器均基于白噪聲參數(shù)模型，即噪聲參數(shù)為常數(shù)。
[0009] 因此，針對上述問題，有必要提出進(jìn)一步的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種MIMO無線通信系統(tǒng)及信號檢測裝置和方法，以克服 現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
[0011] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種MMO信號檢測裝置，其包括：搜索樹轉(zhuǎn) 換單元、搜索單元、節(jié)點選擇單元、節(jié)點計算單元、樹剪切/更新單元；
[0012] 所述搜索樹轉(zhuǎn)換單元，其用于將隊XNtMIMO系統(tǒng)以及相應(yīng)信道估計與信道估計誤 差方差轉(zhuǎn)換為Nt+1層的搜索樹；
[0013] 所述搜索單元，其用于判斷當(dāng)前檢測層節(jié)點是否存在子層節(jié)點未被檢測，如是，前 進(jìn)至相應(yīng)子層節(jié)點進(jìn)行檢測，否則，后退至當(dāng)前檢測層節(jié)點的父層節(jié)點，當(dāng)沒有節(jié)點未被檢 測或者不需要被檢測，搜索單元終止；
[0014] 所述節(jié)點選擇單元，其用于在子層節(jié)點中確定節(jié)點檢測順序；
[0015] 所述節(jié)點計算單元，其用于根據(jù)所述節(jié)點檢測順序，依次計算相應(yīng)節(jié)點的有色噪 聲參數(shù)以及相對應(yīng)的檢測指標(biāo)值；該有色噪聲參數(shù)計算依賴于所述節(jié)點的父層節(jié)點相對應(yīng) 的發(fā)射信號；
[0016] 所述樹剪切/更新單元，其用于對此相應(yīng)節(jié)點的檢測指標(biāo)值與修剪變量γ，當(dāng)節(jié) 點檢測指標(biāo)值大于修剪變量γ，相應(yīng)節(jié)點及其所有子節(jié)點被從樹結(jié)構(gòu)中剪切掉，否則，修剪 變量γ即被更新為相應(yīng)節(jié)點的檢測指標(biāo)值。
[0017] 作為本發(fā)明的MMO信號檢測裝置的改進(jìn)，所述節(jié)點計算單元中，所述節(jié)點的有色 噪聲參數(shù)計算不依賴于所述節(jié)點的子層節(jié)點相對應(yīng)的發(fā)射信號。
[0018] 作為本發(fā)明的MIMO信號檢測裝置的改進(jìn)，所述的節(jié)點計算單元中，計算所述節(jié)點 的檢測指標(biāo)的下界值。
[0019] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供的一種MMO無線通信系統(tǒng)，其包括：發(fā)射機(jī) 和接收機(jī)；
[0020] 所述發(fā)射機(jī)包括：信息源產(chǎn)生端、編碼器、調(diào)制器、串并轉(zhuǎn)換單元；
[0021] 所述接收機(jī)包括：如權(quán)利要求1所述的MMO信號檢測裝置、并串轉(zhuǎn)換單元、解碼 器。
[0022] 作為本發(fā)明的MMO無線通信系統(tǒng)的改進(jìn)，所述MMO無線通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為： r = Ηχ+η，其中，r = Qtvr2，…；TnJ1^ NrX 1 維復(fù)數(shù)接收信號向量，X = [X1, x2，··· XnJ1^ NtX 1維發(fā)送信號向量，其中Xi