CN111669189B

CN111669189B - 一种信号检测方法和装置

Info

Publication number: CN111669189B
Application number: CN202010466805.0A
Authority: CN
Inventors: 吕华章; 张力方; 冯毅; 朱常波
Original assignee: China United Network Communications Group Co Ltd
Current assignee: China United Network Communications Group Co Ltd
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2040-05-28
Also published as: CN111669189A

Abstract

本发明公开了一种信号检测方法和装置，涉及通信领域，应用于包括多输入多输出天线阵列的通信系统，通信系统包括接收机和发送机，解决了现有减格算法复杂度过高的问题。信号检测方法包括：先获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号。其中，第一矩阵中的元素为多输入多输出天线中各个天线的信道增益，单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同。接着，根据第一矩阵和单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。然后，根据第一非奇异上三角矩阵，对第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵。最后，根据第二幺模矩阵、第一矩阵和接收信号，确定通信系统的发送机发送的信号。

Description

一种信号检测方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信号检测方法和装置。

背景技术

多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)天线的信号的检测算法通常包括线性检测算法和非线性检测算法。非线性检测算法以减格(lenstra lenstralovasz，LLL)算法最具有代表性。LLL算法在性能方面可以提供接近满分的增益。LLL算法主要包括尺度缩减过程和列变换过程。现有LLL算法先进行尺度缩减过程，然后进行列交换过程，再次进行尺度缩减过程，以此循环直至得到最终的基向量。在天线数量过多的场景中，若采用现有LLL算法进行信号检测，会出现重复性计算，从而导致算法收敛较慢、运算复杂度较高的问题，使得信号检测的效率较低。

发明内容

本发明提供了一种信号检测方法和装置，用于解决现有减格算法运算复杂度较高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种信号检测方法，应用于包括多输入多输出天线阵列的通信系统，通信系统包括接收机和发送机。该方法包括：先获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号。其中，第一矩阵中的元素为多输入多输出天线中各个天线的信道增益，单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同。接着，根据第一矩阵和单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。然后，根据第一非奇异上三角矩阵，对第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵。最后，根据第二幺模矩阵、第一矩阵和接收信号，确定通信系统的发送机发送的信号。

本发明提供的信号检测方法通过使减格算法中的列交换过程和尺度缩减过程解耦成两个独立的步骤，即先进行列交换过程，在完成列交换后，再执行尺度缩减过程得到最终的基向量。列交换过程和尺度缩减过程独立解耦使减格算法能够以较少的循环次数终结，而不会出现重复性计算，保证了固定次数的算法执行周期，大幅度降低算法复杂度。因此解决了现有减格算法运算复杂度较高的问题。

第二方面，本发明提供了一种信号检测装置，应用于包括多输入多输出天线阵列的通信系统，通信系统包括接收机和发送机。该装置包括：获取单元、列交换单元、尺度缩减单元、确定单元。获取单元，用于获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号，第一矩阵中的元素为多输入多输出天线中各个天线的信道增益，单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同；列交换单元，用于根据第一矩阵和单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵；尺度缩减单元，用于根据第一非奇异上三角矩阵，对第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵；确定单元，用于根据第二幺模矩阵、第一矩阵和接收信号，确定发送机发送的信号。

第三方面，本发明提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，当指令被信号检测装置执行时使信号检测装置执行如第一方面所述的信号检测方法。

第四方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在信号检测装置上运行时，使得信号检测装置执行如第一方面所述的信号检测方法。

第五方面，本发明提供一种信号检测装置，包括：处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行如第一方面所述的信号检测方法。

本发明中第二方面到第五方面及其各种实现方式的具体描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述；并且，第二方面到第五方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

本发明的这些方面或其他方面在以下的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为MIMO天线系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的信号检测装置示意图一；

图3为本发明实施例提供的信号检测方法示意图一；

图4为本发明实施例提供的信号检测方法示意图二；

图5为本发明实施例提供的信号检测方法示意图三；

图6为本发明实施例提供的信号检测装置示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下，对本发明实施例所涉及的技术进行解释，以方便读者理解。

MIMO技术是在发射端和接收端分别部署多根天线(天线通常为方阵阵列天线)，在发射信号时通过将内容分为多份，通过多个不同的天线发射到接收机。由接收端多接收到的信号进行组合得到发射端发送的信号。通过MIMO技术可以使发射端单一天线发送的信号流量大大降低，因此可以提高信号的传送距离和接收范围，提高信号的传输速度，同时还不占用额外的频谱资源。同时，因为每个发射端和接收端之间的信道不同，MIMO技术还可以大大提高发射端的信道容量。

如图1所示，图1为一个发射端和接收端均有2个天线的MIMO天线系统的信号发送过程。当发射端需要发送信号时，将信号分为2份。2个发射端天线分别发送一份信号至接收端的2个天线上。接收端的2个天线中每个天线均可接收到一份完整的信号。大规模MIMO天线与MIMO天线原理相同，但是，天线数量会大量增多。例如，发射端和接收端均有64、128、256个天线。其信号发送原理相同。但是，不必所有天线均发送一部份信号，例如，在一个接收端和发射端均有64个天线的MIMO天线中可以将信号分为15份

或20份等，分别选择15或20个天线发送至15或20个接收端天线上。

信号检测是根据接收到的信号数据和信道矩阵去最大限度的还原发射端发送的信号的过程。虽然信号从发射端发射到接收端接收的为了最大限度的保证传输的准确性，提高了传输过程中的抗干扰能力。但是，在信号的传输过程中诸如噪声的干扰是不可避免的，尤其是在MIMO天线中，各个天线之间还存在着干扰。因此在MIMO天线中我们需要在接收到信号之后根据接收到的信号数据和信道矩阵去最大限度的还原发射端发送的信号，以保证传输的准确性。

LLL算法是当前MIMO天线系统常用的信号检测算法之一。LLL算法在MIMO天线系统中的基本思路是：将获取的信道估计矩阵视为一组基向量，把该基向量转换成一组接近正交的基向量。将新转换的一组接近正交的基向量定义为：接近正交的基向量＝信道估计矩阵*幺模矩阵。因此LLL算法中求接近正交的基向量的过程可以视为求幺模矩阵的过程。对接近正交的基向量进行最小均方差(minimum mean square error，MMSE)检测，可以大大减少检测过程中的计算量。

MMSE算法是通过引入线性滤波器来消除噪声对信号造成的影响的一种算法。

正交三角(QR)分解法是将矩阵分解成一个正规正交矩阵Q与上三角形矩阵R，所以称为QR分解法。QR分解法是求一般矩阵全部特征值的最有效并广泛应用的方法。使用QR分解法有助于加快解方程或求解速度即收敛速度。

本发明实施例提供了信号检测装置100，图2示出了该信号检测装置100的硬件结构。如图2所示，信号检测装置100可以包括至少一个处理器101，通信线路102，存储器103，通信接口104。

具体的，处理器101，用于执行存储器103中存储的计算机执行指令，从而实现终端的步骤或动作。

处理器101可以是一个芯片。例如，可以是现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)，可以是专用集成芯片(application specificintegrated circuit，ASIC)，还可以是系统芯片(system on chip，SoC)，还可以是中央处理器(central processor unit，CPU)，还可以是网络处理器(network processor，NP)，还可以是数字信号处理电路(digital signal processor，DSP)，还可以是微控制器(microcont roller unit，MCU)，还可以是可编程控制器(programmable logic device，PLD)或其他集成芯片。

通信线路102，用于在上述处理器101与存储器103之间传输信息。

存储器103，用于存储执行计算机执行指令，并由处理器101来控制执行。

存储器103可以是独立存在，通过通信线路102与处理器相连接。存储器103可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如，静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)。应注意，本文描述的系统和设备的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

通信接口104，用于与其他设备或通信网络通信。其中，通信网络可以是以太网，无线接入网(radio access network，RAN)，或无线局域网(wireless local area networks，WLAN)等。

下面结合图1示出的MIMO天线系统以及图2示出的信号检测装置100，对本发明实施例提供的信号检测方法进行说明。

如图3所示，本发明实施例提供的信号检测方法包括：

S301、获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号。

其中，第一矩阵是一个信道矩阵。第一矩阵中的元素为多输入多输出天线中各个天线的信道增益。例如，第一矩阵中第i行第j列的元素为多输入多输出天线中第i个接收天线与第j个发射天线之间的信道增益。

单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同。例如，输入多输出天线阵列的尺寸为4(即多输入多输出天线阵列的发射天线数量和接收天线数量均为4)那么单位矩阵的秩也为4，单位矩阵为4阶单位矩阵，也就是说单位矩阵的行数和列数均为4。

示例性的，第一信道矩阵可以表示为：

示例性的，单位矩阵可以表示为：

可选的，获取单位矩阵包括：

获取多输入多输出天线阵列的尺寸。

示例性的，获取多输入多输出天线阵列的尺寸为4。

又示例性的，获取多输入多输出天线阵列的尺寸为5。

根据多输入多输出天线阵列的尺寸，确定单位矩阵。

示例性的，获取多输入多输出天线阵列的尺寸为4，由于单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同，那么单位矩阵的秩为4,也就是单位矩阵为4阶单位矩阵，单位矩阵可以表示为：

又例性的，获取多输入多输出天线阵列的尺寸为5，由于单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同，那么单位矩阵的秩为5,也就是单位矩阵为5阶单位矩阵，单位矩阵可以表示为：

S302、根据第一矩阵和单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。

参照图3，如图4所示，S302包括：

S3021、根据预设分解规则，对第一矩阵进行分解，得到第二非奇异上三角矩阵。

可选的，预设分解规则为QR分解算法，也可以是其它可以得到第二非奇异上三角矩阵的分解算法，本发明实施例对此不作限定。

示例性的，第二非奇异上三角矩阵可以表示为：

S3022、对第二非奇异上三角矩阵和单位矩阵进行列交换，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。

可选的，S3022包括：

步骤A：确定k是否小于或等于n。

k的初始值为2，n为多输入多输出天线阵列的尺寸。

若k小于或等于n，则执行步骤B。

示例性的，多输入多输出天线阵列的尺寸为4，n为4，k为2，k小于n，则执行步骤B。

若k大于n，则将当前的第二非奇异上三角矩阵，确定为第一非奇异上三角矩阵，将当前的单位矩阵，确定为第一幺模矩阵。

需要说明的，当前的第二非奇异上三角矩阵是指k大于n时的第二非奇异上三角矩阵。当前的单位矩阵也是指k大于n时的单位矩阵。

示例性的，多输入多输出天线阵列的尺寸为4，n为4，k为5，k大于n，则将k为5时的第二非奇异上三角矩阵，确定为第一非奇异上三角矩阵，将k为5时的单位矩阵，确定为第一幺模矩阵。

步骤B：判断是否满足Lovasz条件。

其中，Lovasz条件为

参数δ为性能-复杂度均衡参数，

表示R_r矩阵第k-1行第k列的元素值的平方。

若满足Lovasz条件，则更新第二非奇异上三角矩阵和单位矩阵，并根据更新后的第二非奇异上三角矩阵，执行步骤B。

其中，更新单位矩阵具体为交换单位矩阵的第k行和第k-1行，更新后的单位矩阵不一定为单位矩阵，但为了便于读者理解，在此将更新后的单位矩阵依然称作单位矩阵。

示例性的，k为2，更新将单位矩阵的1(k-1)行与第2(k)行进行交换，更新前的单位矩阵可以表示为：

更新后的单位矩阵可以表示为：

Lovasz条件与第二非奇异上三角矩阵有关，通过不断更新第二非奇异上三角矩阵可以使第二非奇异上三角矩阵不满足Lovasz条件。

若不满足Lovasz条件，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行步骤A和步骤B。

示例性的，当前k为2，并且不满足Lovasz条件，则将k更新为k+1，即，将k更新为3，并判断3是否小于或等于n。

S303、根据第一非奇异上三角矩阵，对第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵。

可选的，S303包括：

步骤A：确定k是否小于或等于n。

k的初始值为2，n为多输入多输出天线阵列的尺寸。

若k小于或等于n，则执行步骤B。

若k大于n，则将当前的第一幺模矩阵，确定为第二幺模矩阵。

需要说明的，当前的第一幺模矩阵是指k大于n时的第一幺模矩阵,

示例性的，多输入多输出天线阵列的尺寸为4，n为4，k为5，k大于n，则将k＝5时的第一幺模矩阵，确定为第二幺模矩阵。第二幺模矩阵可以表示为：

步骤B：根据第一非奇异上三角矩阵确定参数μ，判断μ是否等于0。

其中，

round指的是四舍五入算法。

若μ不等于0，则更新第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵，并根据更新后的第一非奇异上三角矩阵，执行步骤B。

μ与第一非奇异上三角矩阵有关，通过不断更新第一非奇异上三角矩阵可以使μ等于0。

若μ等于0，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行步骤A和步骤B。

示例性的，当前k为3，并且μ等于0，则将k更新为k+1，即，将k更新为4，并判断4是否小于或等于n。

示例性的，对上述S301-S303可以通过MATLAB语言描述，如表1所示：

表1

表1中步骤1到步骤4为初始化过程，涉及到各类参数的初始化；步骤5到步骤15，是列交换过程，根据算法创新，将列交换解耦出来并先于尺度缩减进行。步骤16是参数初始化。步骤17到步骤26是尺度缩减过程，在完成全部的列交换过程后执行；步骤27获得最终的幺模矩阵T_r。下面将详细介绍各过程。

步骤1用于对信道矩阵H_r进行QR分解，获得正交矩阵Q_r与非奇异上三角矩阵的R_r乘积。

步骤2用于对幺模矩阵T_r矩阵进行初始化，I_n矩阵为n维的单位矩阵，其中n是大规模MIMO系统的天线阵列尺寸。可选的，在本发明实施例中，MIMO天线阵列均为方阵，发射天线数和接收天线数均为n，可选的，n＝2^a。其中，a可以为5，6，7，即天线阵列规模可以为64×64，128×128，256×256。64、128、256是当前商用大规模MIMO的天线尺寸。

步骤3用于获取发射天线和接收天线的数目。步骤3中n←size(H_r,2)表示获取信道估计矩阵的列维数。可选的，本发明实施例中所有的天线阵列均为方阵，行维数和列维数也为n，步骤3也可为n←size(H_r,1)。n←size(H_r,1)表示获取信道估计矩阵的行维数。

步骤4中k←2用于对参数k赋值为2。

步骤5是While循环，当参数k小于等于矩阵维数n的时候，则进行下面的列交换过程。本处为本发明的算法创新处，即先进行列交换操作。

步骤6用于根据Lovasz条件执行if判决。只有当Lovasz条件满足时，才执行算法的列交换过程。

其中，Lovasz条件为

其中，

表示R_r矩阵第k-1行第k列的元素值的平方，其余同理。参数δ为性能-复杂度均衡参数，可以根据实际情况调整，本发明实施例中δ＝0.75，在本发明实施例中δ＝0.75是最优的性能-复杂度折衷值。

步骤7用于对矩阵R_r的第k列和第k-1进行交换；对矩阵T_r的第k列和第k-1进行交换。

步骤8用于获得Givens矩阵。Givens矩阵的生成步骤如下：

其中，

初等旋转矩阵(Givens)矩阵G主要由参数α,β构成。而α由R_r的第k-1行第k-1列的元素R_r(k-1,k-1)，同R_r(k-1:k,k-1)的模2范数的比值。参数β的获得也同理。

步骤9用于对R_r(k-1:k,k-1:n)中的元素进行更新。R_r(k-1:k,k-1:n)表示矩阵R_r矩阵的第k-1到第k行，第k-1列到第n所组成的R_r子矩阵的所有元素。

步骤10用于对Q_r(:,k-1:k)矩阵中的元素进行更新。其中G^H表示对Givens矩阵进行埃尔米特转置。

步骤11用于将k-1和2之间的最大值赋值给k。

步骤12是Else分支。

步骤13用于将k+1赋值给k。

步骤14表示If条件结束，重新回到While语句判决即步骤5。

步骤15用于重复算步骤5-步骤14的过程，一直到k值大于n以后，列交换过程就结束了。这就是本发明的创新处，所有的列交换过程均独立完成，且最先完成。而原有算法，则是将列交换过程放到了尺度缩减过程后，这将导致整个算法过程不可控。

步骤16用于再次进行初始化，即将2赋值给k，并将k用于下面独立的尺度缩减过程。

步骤17全局尺度缩减过程开启：依然当k小于等于n的时候，进行尺度缩减循环。

步骤18表示For循环，即参数l从1取值到k-1。

步骤19表示参数

其中，round指的是四舍五入算法。步骤19用于将求得的比值，按照四舍五入优化以后给到参数μ。

步骤20表示If判决，即当μ≠0时执行尺度缩减，否则跳过尺度缩减。

步骤21用于对R_r(1:k-l,k)的元素进行更新。其中R_r(1:k-l,k)表示矩阵R_r的第1至第k-l行和第k列的所有元素组成的矩阵，该矩阵是R_r矩阵的一个子矩阵。新的R_r(1:k-l,k)矩阵，通过原始R_r(1:k-l,k-l)矩阵，减去μ×R_r(1:k-l,k-l)后获得。

步骤22与步骤21同理，步骤22用于对T_r矩阵进行更新。其中T_r(:,k)表示矩阵T_r的第k列的所有元素。

步骤23表示结束if判决。

步骤24表示结束for循环

步骤25用于将将k+1赋值给k。

步骤26用于重复算步骤17-步骤26的过程，一直到k值大于n以后，独立的尺度缩减流程也结束了。这里可以看到，每一轮的尺度缩减也跟列交换过程没有关系，完全独立的过程。

步骤27用于获得最终的幺模矩阵T_r，并根据幺模矩阵T_r和信道矩阵H_r计算新的信道矩阵H＝H_rT_r。

S304、根据第二幺模矩阵、第一矩阵和接收信号，确定发送机发送的信号。

参照图3，如图5所示，S304包括：

S3041、根据第二幺模矩阵和第一矩阵，确定第二矩阵。

其中，第二信道是一个信道矩阵。

具体的，根据公式H＝H_rT_r计算第二信道矩阵。其中，T_r为第二幺模矩阵，H_r为第一矩阵，H为第二矩阵。

示例性的，第二信道矩阵可以表示为：

S3042、对第二矩阵进行滤波，生成加权矩阵。

具体为，对第二信道矩阵执行MMSE线性检测，根据公式

计算MMSE检测下的加权矩阵。其中，

表示接收信号的信噪比，I表示单位向量。

示例性的，加权矩阵可以表示为：

S3043、根据加权矩阵和接收信号，确定发送机发送的信号。

其中，发送机发送的信号也可以被称为检测信号。

具体为，先对加权矩阵W_MMSE进行埃尔米特转置得到

然后根据公式

计算检测信号。其中，

为检测信号，y为接收信号，

示例性的，发送机发送的信号(检测信号)可以表示为：

通过上述步骤(S301-S304)可以看出，本发明提供的信号检测方法通过使减格算法中的列交换过程和尺度缩减过程解耦成两个独立的步骤，即先进行列交换过程，在完成列交换后，再执行尺度缩减过程得到最终的基向量。列交换过程和尺度缩减过程独立解耦使减格算法能够以较少的循环次数终结，而不会出现重复性计算，保证了固定次数的算法执行周期，大幅度降低算法复杂度。因此解决了现有减格算法运算复杂度较高的问题。

上述主要从方法的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是，这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明实施例可以根据上述方法示例对信号检测装置100进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

本发明实施例提供的信号检测装置100，用于执行上述信号检测方法，如图6所示，信号检测装置100包括：获取单元601、列交换单元602、尺度缩减单元603、确定单元604。

获取单元601，用于获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号，第一矩阵中的元素为多输入多输出天线中各个天线的信道增益，单位矩阵的秩与多输入多输出天线阵列的尺寸相同。

列交换单元602，用于根据第一矩阵和单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。

尺度缩减单元603，用于根据第一非奇异上三角矩阵，对第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵。

确定单元604，用于根据第二幺模矩阵、第一矩阵和接收信号，确定发送机发送的信号。

例如，结合图3，获取单元601可以用于执行S301。列交换单元602可以用于执行S302。尺度缩减单元603可以用于执行S303。确定单元604可以用于执行S304。

可选的，获取单元601，具体用于：

获取多输入多输出天线阵列的尺寸。根据多输入多输出天线阵列的尺寸，确定单位矩阵。

可选的，列交换单元602，具体用于：

根据预设分解规则，对第一矩阵进行分解，得到第二非奇异上三角矩阵。对第二非奇异上三角矩阵和单位矩阵进行列交换，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵。

可选的，列交换单元602，具体用于：

步骤A：确定k是否小于或等于n，k的初始值为2，n为多输入多输出天线阵列的尺寸。若k小于或等于n，则执行步骤B。若k大于n，则将当前的第二非奇异上三角矩阵，确定为第一非奇异上三角矩阵，将当前的单位矩阵，确定为第一幺模矩阵；步骤B：判断是否满足Lovasz条件。若满足Lovasz条件，则更新第二非奇异上三角矩阵和单位矩阵，并根据更新后的第二非奇异上三角矩阵，执行步骤B。若不满足Lovasz条件，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行步骤A和步骤B。

可选的，尺度缩减单元603，具体用于：

步骤A：确定k是否小于或等于n，k的初始值为2，n为多输入多输出天线阵列的尺寸。若k小于或等于n，则执行步骤B。若k大于n，则将当前的第一幺模矩阵，确定为第二幺模矩阵。步骤B：根据第一非奇异上三角矩阵确定参数μ，判断μ是否等于0。若μ不等于0，则更新第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵，并根据更新后的第一非奇异上三角矩阵，执行步骤B。若μ等于0，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行步骤A和步骤B。

可选的，确定单元604，具体用于：

根据第二幺模矩阵和第一矩阵，确定第二矩阵。对第二矩阵进行滤波，生成加权矩阵。根据加权矩阵和接收信号，确定发送机发送的信号。

具体的，如图2和图6所示。图6中的获取单元601、列交换单元602、尺度缩减单元603、确定单元604通过图2中的处理器101经通信线路102调用存储器103中的程序以执行上述信号检测方法。

需要说明的是，上述各单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上各单元的功能。这里的处理器可以是CPU，或者是ASIC，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是，这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种信号检测方法，应用于包括多输入多输出天线阵列的通信系统，所述通信系统包括接收机和发送机，其特征在于，包括：

获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号，所述第一矩阵中的元素为所述多输入多输出天线中各个天线的信道增益，所述单位矩阵的秩与所述多输入多输出天线阵列的尺寸相同；

根据所述第一矩阵和所述单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵，包括：

根据预设分解规则，对所述第一矩阵进行分解，得到第二非奇异上三角矩阵；

对所述第二非奇异上三角矩阵和所述单位矩阵进行列交换，得到所述第一非奇异上三角矩阵和所述第一幺模矩阵，包括：

步骤A：确定k是否小于或等于n，k的初始值为2，n为所述多输入多输出天线阵列的尺寸；若k小于或等于n，则执行步骤B；若k大于n，则将当前的所述第二非奇异上三角矩阵，确定为所述第一非奇异上三角矩阵，将当前的所述单位矩阵，确定为所述第一幺模矩阵；

步骤B：判断是否满足Lovasz条件；若满足Lovasz条件，则更新所述第二非奇异上三角矩阵和所述单位矩阵，并根据更新后的所述第二非奇异上三角矩阵，执行所述步骤B；若不满足Lovasz条件，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行所述步骤A和所述步骤B；

根据所述第一非奇异上三角矩阵，对所述第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵；

根据所述第二幺模矩阵、所述第一矩阵和所述接收信号，确定所述发送机发送的信号。

2.根据权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，所述获取单位矩阵包括：

获取所述多输入多输出天线阵列的尺寸；

根据所述多输入多输出天线阵列的尺寸，确定单位矩阵。

3.根据权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述第一非奇异上三角矩阵，对所述第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵包括：

步骤A：确定k是否小于或等于n，k的初始值为2，n为所述多输入多输出天线阵列的尺寸；若k小于或等于n，则执行步骤B；若k大于n，则将当前的所述第一幺模矩阵，确定为所述第二幺模矩阵；

步骤B：根据所述第一非奇异上三角矩阵确定参数μ，判断μ是否等于0；若μ不等于0，则更新所述第一非奇异上三角矩阵和所述第一幺模矩阵，并根据更新后的所述第一非奇异上三角矩阵，执行所述步骤B；若μ等于0，则将k更新为k+1，并根据更新后的k，执行所述步骤A和所述步骤B。

4.根据权利要求1所述的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述第二幺模矩阵、所述第一矩阵和所述接收信号，确定所述发送机发送的信号包括：

根据所述第二幺模矩阵和所述第一矩阵，确定第二矩阵；

对所述第二矩阵进行滤波，生成加权矩阵；

根据所述加权矩阵和所述接收信号，确定所述发送机发送的信号。

5.一种信号检测装置，应用于包括多输入多输出天线阵列的通信系统，所述通信系统包括接收机和发送机，其特征在于，包括：获取单元、列交换单元、尺度缩减单元、确定单元；

所述获取单元，用于获取单位矩阵、第一矩阵和接收信号，所述第一矩阵中的元素为所述多输入多输出天线中各个天线的信道增益，所述单位矩阵的秩与所述多输入多输出天线阵列的尺寸相同；

所述列交换单元，用于根据所述第一矩阵和所述单位矩阵，进行矩阵列交换操作，得到第一非奇异上三角矩阵和第一幺模矩阵；

所述列交换单元具体用于：

所述尺度缩减单元，用于根据所述第一非奇异上三角矩阵，对所述第一幺模矩阵进行尺度缩减，得到第二幺模矩阵；

所述确定单元，用于根据所述第二幺模矩阵、所述第一矩阵和所述接收信号，确定所述发送机发送的信号。

6.根据权利要求5所述的信号检测装置，其特征在于，所述尺度缩减单元具体用于：

7.根据权利要求5所述的信号检测装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：

根据所述第二幺模矩阵和所述第一矩阵，确定第二矩阵；

对所述第二矩阵进行滤波，生成加权矩阵；

8.一种信号检测装置，其特征在于，包括：处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行如权利要求1-4任一项所述的信号检测方法。

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令；当所述指令被信号检测装置执行时使所述信号检测装置执行如权利要求1-4任一项所述的信号检测方法。