CN107733514B - 组合输入信号mimo无线通信接收端及其信号检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术。本发明解决了现有组合输入信号MIMO无线通信系统中当发射信号路数很多时,检测复杂度太高而无法实施的缺点,提供了一种组合输入信号MIMO无线通信接收端及其信号检测方法,其技术方案可概括为:组合输入信号MIMO无线通信接收端,其参考信号输入端与系统状态信息处理模块连接,多根接收天线与线性检测模块连接,线性检测模块分别与各最大似然检测模块连接,各最大似然检测模块分别与各对应的系统输出端连接,系统状态信息处理模块分别与各最大似然检测模块、线性检测模块及各系统输出端连接。本发明的有益效果是,复杂度较低,适用于组合输入信号MIMO无线通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术,特别涉及无线通信系统的技术。
背景技术
现有NOMA-MIMO(Non-Orthogonal Multiple Access-Multiple Input MultipleOutput)系统采用功率复用方法提高系统容量和频谱效率,其特点是在发射端通过功率复用技术,对不同的用户分配不同的信号功率,在接收端通过串行干扰消除(SIC)区分不同用户的信号。
SIC采用逐级消除干扰的策略,在接收信号中对用户逐个进行判决,先将一个用户产生的多址干扰从接收信号中减去,然后再对剩下的用户信号逐一进行判决及多址干扰消除,如此循环操作,直到消除所有的多址干扰。但是,SIC的这种工作方式要求每个用户的信号功率大小有足够的差别,以降低用户间信号干扰,且会造成额外的处理时延,且导致接收机复杂度高,特别是在用户数量增多或大规模MIMO系统情况下,这种方法由于高复杂度而难以实施。
目前的MIMO系统,其发射端的每根发射天线可以输入多路信号,即组合信号,但当一个MIMO系统的发射信号路数超过接收天线数量时,常规的接收端线性检测算法例如MRC(最大信噪比合并)、ZF(迫零)及MMSE(最小均方差)将无法应用,一般只能采用ML(最大似然)检测,如专利号为“ZL 201310223518.7”所记载的发射端及申请号为“201610257946.5”的专利申请所记载的优化方法。但ML的检测复杂度很高,在这种情况下,如果发射信号路数较少,检测是可行的,但如果发射信号路数很多时,例如大规模MIMO系统,大量的复杂运算会使检测每个符号的过程时间过长而无法实施。
发明内容
本发明的目的是要克服目前组合输入信号MIMO无线通信系统中当发射信号路数很多时,例如大规模MIMO系统,检测复杂度太高而无法实施的缺陷,提供一种组合输入信号MIMO无线通信接收端及其信号检测方法。
本发明解决上述技术问题,采用的技术方案是,组合输入信号MIMO无线通信接收端,包括参考信号输入端、系统状态信息处理模块、多根接收天线及与发射端加载信号数量对应数量的系统输出端,所述参考信号输入端与系统状态信息处理模块连接,所述接收天线的数量大于等于发射端发射天线的数量,其特征在于,还包括线性检测模块及与发射端发射天线数量对应的最大似然检测模块,所述多根接收天线分别与线性检测模块的各输入端一一对应连接,所述线性检测模块的各输出端分别与各最大似然检测模块的输入端一一对应连接,各最大似然检测模块的各输出端分别与各系统输出端一一对应连接,所述系统状态信息处理模块分别与各最大似然检测模块、线性检测模块及各系统输出端连接,
所述线性检测模块用于采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收天线接收到的信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;
所述最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出;
所述系统状态信息处理模块用于根据接收信号及参考信号估计出空间无线信道,并计算出输出信噪比、输出误码率及信号误差,将其作为反馈信息发送至发射端。
具体的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用MRC线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
进一步的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用ZF线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
具体的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,系统状态信息处理模块还计算噪声功率,设为噪声功率,y为接收信号向量,/>为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
再进一步的,所述最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出是指:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则具体优化计算方法如下:
其中,J表示QAM(幅相调制)信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线对应的发射端加载信号的数量。
组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,应用于上述组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、各接收天线接收到接收信号,形成接收信号向量,将其输入线性检测模块;
步骤2、线性检测模块采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;
步骤3、最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出。
具体的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用MRC线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
具体的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用ZF线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
具体的,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,系统状态信息处理模块还计算噪声功率,设为噪声功率,y为接收信号向量,/>为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
再进一步的,步骤3中,所述最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出是指:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则具体优化计算方法如下:
其中,J表示QAM(幅相调制)信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线对应的发射端加载信号的数量。
本发明的有益效果是,在本发明方案中,采用上述组合输入信号MIMO无线通信接收端及其信号检测方法,可见,其无需用信号功率大小来区分不同用户的信号,也无需采用SIC这类的干扰消除方法,因此不会带来额外的时延,其信号检测可靠性高,同时将MRC或ZF或MMSE检测算法与ML检测算法相结合,复杂度较低,克服目前组合输入信号MIMO无线通信系统中当发射信号路数很多时,检测复杂度太高而无法实施的缺陷,特别适合于大规模MIMO系统。此外,由于本发明方案可以在MIMO接收端方便地检测出MIMO发射端每根发射天线发送的多路数据流,因此使一个M×M(M根发射天线,M根接收天线)MIMO系统可以传输远超过M路的数据流,不同于一个普通M×M MIMO系统最多只传输M路数据流,显著提高了MIMO系统容量,改进了现有MIMO技术。
附图说明
图1是本发明实施例中组合输入信号MIMO无线通信系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,详细描述本发明的技术方案。
本发明的组合输入信号MIMO无线通信接收端,包括参考信号输入端、系统状态信息处理模块、多根接收天线、与发射端加载信号数量对应数量的系统输出端、线性检测模块及与发射端发射天线数量对应的最大似然检测模块,其中,参考信号输入端与系统状态信息处理模块连接,接收天线的数量大于等于发射端发射天线的数量,各接收天线分别与线性检测模块的各输入端一一对应连接,线性检测模块的各输出端分别与各最大似然检测模块的输入端一一对应连接,各最大似然检测模块的各输出端分别与各系统输出端一一对应连接,所述系统状态信息处理模块分别与各最大似然检测模块、线性检测模块及各系统输出端连接,这里,线性检测模块用于采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收天线接收到的信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出;系统状态信息处理模块用于根据接收信号及参考信号估计出空间无线信道,并计算出输出信噪比、输出误码率及信号误差,将其作为反馈信息发送至发射端。
本发明的组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,应用于上述组合输入信号MIMO无线通信接收端,首先各接收天线接收到接收信号向量,分别将其输入线性检测模块,然后线性检测模块采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收天线接收到的信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块,各最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出。
实施例
本发明实施例的组合输入信号MIMO无线通信接收端,包括参考信号输入端、系统状态信息处理模块、多根接收天线、与发射端加载信号数量对应数量的系统输出端、线性检测模块及与发射端发射天线数量对应的最大似然检测模块,其中,参考信号输入端与系统状态信息处理模块连接,接收天线的数量大于等于发射端发射天线的数量,各接收天线分别与线性检测模块的各输入端一一对应连接,线性检测模块的各输出端分别与各最大似然检测模块的输入端一一对应连接,各最大似然检测模块的各输出端分别与各系统输出端一一对应连接,所述系统状态信息处理模块分别与各最大似然检测模块、线性检测模块及各系统输出端连接。
这里,线性检测模块用于采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收天线接收到的信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块。
最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出。
系统状态信息处理模块用于根据接收信号及参考信号估计出空间无线信道,并计算出输出信噪比、输出误码率及信号误差等,将其作为反馈信息发送至发射端。
本例以该组合输入信号MIMO无线通信接收端与发射端对应后组成组合输入信号MIMO无线通信系统为例进行如下说明,其系统框图可参见图1,设系统装配有M根发射天线和Z根接收天线,且Z≥M,则第1根发射天线记为T1,第M根发射天线记为TM,第1根接收天线记为R1,第2根接收天线记为R2,第Z根接收天线记为RZ。
可知,在发射端的第k根天线上,都有Lk路不同的输入数据流skl,各自分别经过一个虚拟信道后,组合到一起,然后同时从第k根发射天线发射出去,即每根发射天线可以在同一频段发射Lk路数据流(Lk是一个正整数)。其中,Akl和θkl分别表示虚拟信道wkl的振幅和相位,k=1,2,…,M,l=1,2,…,Lk,Lk≥1,Lk是指第k根发射端发射天线对应的发射端加载信号的数量,各发射天线中该数量可相同也可不同,如L1等于L2但不等于L3。我们可以将组合到第k根发射天线的输入数据流表示为一个输入信号向量,即/>所有的M个输入信号向量将构成系统的输入信号向量,表示为s=[s1 T s2 T … sM T]T。此外,用/>表示第k个虚拟信道向量,对应第k个输入信号向量sk。同样,我们用w=[w1 T w2 T … wM T]T表示系统的虚拟信道向量。因此,采用组合输入信号方法后,从第k根发射天线发射的信号可以表示为:
在组合输入信号MIMO系统中,总的发射数据流(发射端加载信号)数量大于发射天线数量,即T>M。当Lk=1和wkl=1时,组合输入信号MIMO无线传输系统就变成为传统MIMO无线传输系统。
在接收端,第n根接收天线将收到来自所有M根发射天线发射的信号,n=1,2,…,Z。因此,接收信号向量可以表示为:
其中,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量。n=[n1,n2,…,nZ]T是具有统计独立分量的加性高斯白噪声向量,且每个元素服从分布,其功率为/>x=[x1,x2,...,xM]T表示系统的发射信号向量。
由此,在线性检测模块采用MRC线性检测算法时,具体可为:从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
在线性检测模块采用ZF线性检测算法时,具体可为:从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
在线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,具体可为:系统状态信息处理模块还计算噪声功率,线性检测模块从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵及噪声功率,设为噪声功率,y为接收信号向量,/>为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
本例中,最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出为:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则具体优化计算方法如下:
其中,J表示QAM(幅相调制)信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线对应的发射端加载信号的数量。
本例中,系统状态信息处理模块可以根据接收信号及参考信号估计出空间无线信道矩阵,此为现有技术,此处不再详述。
同理,本发明实施例中组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,应用于上述组合输入信号MIMO无线通信接收端,包括以下步骤:
步骤1、各接收天线接收到接收信号,形成接收信号向量,将其输入线性检测模块;
步骤2、线性检测模块采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;
本步骤中,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值。
在线性检测模块采用MRC线性检测算法时,具体可为:从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵,则有接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
在线性检测模块采用ZF线性检测算法时,具体可为:从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵,设空间无线信道矩阵为H,y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
在线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,具体可为:从系统状态信息处理模块获取空间无线信道矩阵,设为噪声功率,则接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
步骤3、最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出。
则本步骤中,最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出可以为:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则具体优化计算方法如下:
其中,J表示QAM(幅相调制)信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线对应的发射端加载信号的数量。
Claims (10)
1.组合输入信号MIMO无线通信接收端,包括参考信号输入端、系统状态信息处理模块、多根接收天线及与发射端加载信号数量对应数量的系统输出端,所述参考信号输入端与系统状态信息处理模块连接,所述接收天线的数量大于等于发射端发射天线的数量,其特征在于,还包括线性检测模块及与发射端发射天线数量对应的最大似然检测模块,所述多根接收天线分别与线性检测模块的各输入端一一对应连接,所述线性检测模块的各输出端分别与各最大似然检测模块的输入端一一对应连接,各最大似然检测模块的各输出端分别与各系统输出端一一对应连接,所述系统状态信息处理模块分别与各最大似然检测模块、线性检测模块及各系统输出端连接,
所述线性检测模块用于采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收天线接收到的信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;
所述最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出;
所述系统状态信息处理模块用于根据接收信号及参考信号估计出空间无线信道,并计算出输出信噪比、输出误码率及信号误差,将其作为反馈信息发送至发射端。
2.如权利要求1所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 …hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用MRC线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
3.如权利要求1所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 …hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用ZF线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
4.如权利要求1所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 …hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
所述线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,系统状态信息处理模块还计算噪声功率,设为噪声功率,y为接收信号向量,/>为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
5.如权利要求2-4任一项所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,所述最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出是指:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则有:
其中,J表示QAM信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线的加载信号的数量。
6.组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,应用于权利要求1-5任一项所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、各接收天线接收到接收信号,形成接收信号向量,将其输入线性检测模块;
步骤2、线性检测模块采用MRC或ZF或MMSE线性检测算法,根据接收信号向量检测并估计出每根发射天线发射的组合输入信号,并将其分别传输给对应的最大似然检测模块;
步骤3、最大似然检测模块采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出。
7.如权利要求6所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用MRC线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GMRC=HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
8.如权利要求6所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用ZF线性检测算法时,设y为接收信号向量,为发射信号向量x的估计值,则接收优化矩阵为
GZF=(HHH)-1HH
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值。
9.如权利要求6所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,其特征在于,设发射端的发射天线数量为M,接收天线数量为Z,H表示维度为Z×M的空间无线信道矩阵,H=[h1 h2 … hM],hk=[h1k,h2k,…,hZk]T表示第k根发射天线对应Z根接收天线的无线信道向量;
步骤2中,所述线性检测模块采用MMSE线性检测算法时,系统状态信息处理模块还计算噪声功率,设为噪声功率,y为接收信号向量,/>为发射信号向量x的估计值,接收优化矩阵为
因此有
其中,中的每个元素即为各组合输入信号的估计值,IM是一个M×M单位矩阵。
10.如权利要求6-9任一项所述的组合输入信号MIMO无线通信接收端的信号检测方法,其特征在于,步骤3中,所述最大似然检测模块用于采用ML检测算法,区分出输入的组合输入信号中的各路数据流,且分别输出是指:第k个最大似然检测模块从接收端获取对应虚拟信道向量wk的信息,其中,k=1,2,……,M;M为发射端发射天线的数量,设该最大似然检测模块需计算第k个输入信号向量sk的估计值则具体优化计算方法如下:
其中,J表示QAM信号的星座集,/>表示输入信号向量sm的所有可能的Lk维复数候选信号向量集,Lk是指发射端第k根发射天线对应的发射端加载信号的数量。
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CN108989262B (zh) * | 2018-08-08 | 2021-04-06 | 中国计量大学 | 一种基于apsk调制的低复杂度非相干空间调制检测方法 |
CN111800146B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-08-13 | 四川大学 | 多频子信道阵列通信系统发射装置、接收装置及系统 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1158716A2 (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-28 | AT&T Corp. | MIMO OFDM system |
CN101009533A (zh) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | 松下电器产业株式会社 | 用于mimo系统中的检测方法 |
CN101321009A (zh) * | 2007-06-06 | 2008-12-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种自适应mimo系统及其信号处理方法 |
CN101572561A (zh) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | 华为技术有限公司 | 多输入多输出系统的信号检测方法和装置 |
JP2010147962A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Nec Corp | Mimo受信装置、復調回路および信号処理プログラム |
CN101834693A (zh) * | 2009-03-09 | 2010-09-15 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种多输入多输出信号检测方法、装置及系统 |
CN101924601A (zh) * | 2009-06-10 | 2010-12-22 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种实现mimo信号检测的方法和装置 |
EP2733867A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-21 | BlackBerry Limited | Reduced-Complexity Maximum Likelihood MIMO Receiver |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102970085B (zh) * | 2012-11-19 | 2015-01-14 | 北京航空航天大学 | 信号检测方法 |
-
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1158716A2 (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-28 | AT&T Corp. | MIMO OFDM system |
CN101009533A (zh) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | 松下电器产业株式会社 | 用于mimo系统中的检测方法 |
CN101321009A (zh) * | 2007-06-06 | 2008-12-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种自适应mimo系统及其信号处理方法 |
CN101572561A (zh) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | 华为技术有限公司 | 多输入多输出系统的信号检测方法和装置 |
JP2010147962A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Nec Corp | Mimo受信装置、復調回路および信号処理プログラム |
CN101834693A (zh) * | 2009-03-09 | 2010-09-15 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种多输入多输出信号检测方法、装置及系统 |
CN101924601A (zh) * | 2009-06-10 | 2010-12-22 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种实现mimo信号检测的方法和装置 |
EP2733867A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-21 | BlackBerry Limited | Reduced-Complexity Maximum Likelihood MIMO Receiver |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Dynamic Nulling-and-Canceling for Efficient Near-ML Decoding of MIMO Systems;Dominik Seethaler et al.;《IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING》;第54卷(第12期);全文 * |
LTE 系统中的空间复用MIMO 技术;刘金铸等;《计算机应用与软件》;第30卷(第12期);全文 * |
MIMO 系统信道模型及信道容量;王华龙;《山东工业技术》;全文 * |
协同信道空时优化MIMO 无线传输系统;杨贵德等;《电 子 与 信 息 学 报》;第40卷(第1期);全文 * |
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