CN114665935A - 多天线无线通信的信号检测方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多天线无线通信的信号检测方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。本发明采用迭代更新补偿因子列向量及使用补偿因子列向量估计发射信号的方法，大大减少了检测过程中高维矩阵数据的存储开销，在实现对多天线无线通信系统的信号干扰检测及干扰消除的同时，还能有效节约通信系统的存储空间，进而降低多天线无线通信系统的成本开销。

Description

多天线无线通信的信号检测方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多天线无线通信的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

多入多出无线通信系统因其在发射端和接收端同时部署多天线阵列得到的图1所示的具有空-时架构的通信系统，可以极大的提高传输可靠性和吞吐量，且该系统工作在瑞利散射环境，信道矩阵的各个元素可以近似看作是统计独立的等特点而得以广泛应用。在图1所示的无线通信系统中，发射端的发射天线单元数目M最少是2，而接收端的接收天线单元数目N最少是M，一个数据序列分成M个不相关的码元子序列，对应每个码元子序列由M个发射天线单元中的一个发射(发射信号s₁，...，s_M分别通过M个不同的天线单元a₁，...，a_M发射)，对应M个子序列在经过一个信道矩阵为H_N×M的信道的影响后，在接收端由N个接收天线单元接收(接收信号x₁，...，x_N分别从N个不同的天线单元b₁，...，b_N接收，且包含了通过求和成分c₁，c₂，...，c_N表示的噪声信号w₁，w₂，...，w_N)，即发射信号的向量与接收信号的向量之间满足关系式x＝Hs+w，发射信号的最小均方误差(MMSE)估计为

其中，符号(·)^-1表示求矩阵的逆矩阵，α为与发射信号的信噪比相关的常数，且在定义R＝H^HH+αI义和Q＝R^-1＝(H^HH+αI)^-1时，发射信号的最小均方误差(MMSE)估计可表示为

现有干扰消除接收机大都采用最优顺序进行迭代，依次检测发射信号向量的M个发射信号，在每次迭代检测中，获取所有未检测到的发射信号中具有最高的检测后信噪比(SNR)的发射信号，并在对其完成估计后，在接收到的信号向量中将其减去进行干扰消除的信号检测方法；然而，该信号检测方法在对应的干扰消除步骤中，需要用到信道矩阵H的共轭转置与信道矩阵H的乘积矩阵B＝H^HH或R＝H^HH+αI，且在发射信号的估计步骤中还需要用到另外一个矩阵Q＝(H^HH+αI)^-1，即信号检测过程中需要存储矩阵B＝H^HH或R＝H^HH+αI，以及同时存储矩阵Q＝(H^HH+αI)^-1，整个系统必需占用较多存储空间，势必增加通信系统的成本开销。

发明内容

本发明的目的是提供一种多天线无线通信的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质，通过采用迭代更新补偿因子列向量及使用补偿因子列向量估计发射信号的方法，减少信号检测过程中高维矩阵数据的存储开销，实现多天线无线通信系统中接收机对信号干扰的有效检测和消除的同时，还能有效节约通信系统的存储空间，进而降低多天线无线通信系统的成本开销。

为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种多天线无线通信的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种多天线无线通信的信号检测方法，所述方法包括以下步骤：

通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；

确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；

根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；

根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。

进一步地，根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量的步骤包括：

将所述信道矩阵的共轭转置矩阵作为信号预匹配滤波器；

采用所述信号预匹配滤波器对所述接收信号向量进行预匹配滤波，得到所述接收信号结果向量。

进一步地，所述根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号的步骤包括：

根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，并按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。

进一步地，所述按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测的步骤包括：

根据所述信道矩阵，得到所述发射信号的估计误差协方差矩阵；

分别根据所述发射信号的估计误差协方差矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设待检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；

确定所述待检测估计误差协方差矩阵的最小对角线元素，并将所述最小对角线元素作为当前检测信号索引；所述最小对角线元素对应接收信噪比最高的待检测信号；

将所述待检测估计误差协方差矩阵中所述当前检测信号索引对应的行和列分别与最后一行和最后一列交换，更新所述待检测估计误差协方差矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量和所述补偿因子列向量；

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；

根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号；

根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵，并按照更新后的所述待检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。

进一步地，所述根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵的步骤包括：

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵，采用Schur complement原理，计算得到下轮迭代检测所需的待检测估计误差协方差矩阵；

根据所述当前检测发射信号、更新后的待检测估计误差协方差矩阵和补偿因子列向量，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量。

进一步地，所述发射信号的估计误差协方差矩阵表示为：

Q＝(H^HH+αI)^-1

其中，Q表示发射信号的估计误差协方差矩阵；H和H^H分别表示信道矩阵和信道矩阵的共轭转置矩阵；I表示单位矩阵；α表示与发射信号的信噪比相关的常数；(·)^-1表示求矩阵的逆矩阵。

进一步地，所述待检测估计误差协方差矩阵表示为：

其中，Q_m和Q_m-1分别表示第M-m+1轮和第M-m轮迭代检测的待检测估计误差协方差矩阵，且M和m分别表示发射信号的总数和第M-m+1轮迭代检测的待检测发射信号数；T_m-1表示Q_m中前m-1行和前m-1列元素所构成的矩阵；ψ_m表示Q_m中第m行第m列的元素；w_m-1表示Q_m中第m列的前m-1个元素组成的列向量；

所述补偿因子列向量表示为：

δ_M＝0_M

其中，δ_m-1和δ_M分别表示第M-m轮和第1轮迭代检测用于干扰消除的补偿因子列向量；

是向量δ_m中第m项；向量

表示由δ_m中前m-1个元素组成的列向量；

表示第P_m个发射信号的估计值；P_m表示第M-m+1轮迭代检测确定的当前检测信号索引；0_M表示M维零向量；

所述发射信号的估计值表示为：

式中，

z_M＝H^Hx_M

其中，q_ii是Q_m中第i行第i列的对角线元素；H^H表示信道矩阵的共轭转置矩阵；X_M和Z_M分别表示接收信号和接收信号结果向量；

表示将z_M中最后的(M-m)项删除得到的列向量。

第二方面，本发明实施例提供了一种多天线无线通信的信号检测系统，所述系统包括：

信号接收模块，用于通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；

信道估计模块，用于确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；

信号处理模块，用于根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；

信号检测模块，用于根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述本申请提供了一种多天线无线通信的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质，通过所述方法，实现了通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量，并确定接收端与发射端之间的信道矩阵，再根据信道矩阵对接收信号向量进行预处理，得到接收信号结果向量后，根据信道矩阵、接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测发射信号的技术方案。与现有技术相比，该多天线无线通信的信号检测方法，通过采用迭代更新补偿因子列向量及使用补偿因子列向量估计发射信号的方法，大大减少了信号检测过程中高维矩阵数据的存储开销，在实现多天线无线通信系统中接收机对信号干扰的有效检测和消除的同时，还能有效节约通信系统的存储空间，进而降低多天线无线通信系统的成本开销。

附图说明

图1是本发明实施例中多天线无线通信的信号检测方法的应用场景示意图；

图2是本发明实施例中多天线无线通信的信号检测方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中多天线无线通信的信号检测系统的结构示意图；

图4是本发明实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明，显然，以下所描述的实施例是本发明实施例的一部分，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明提供的多天线无线通信的信号检测方法可以应用于如图1所示的多入多出无线通信系统，接收端采用本发明的信号检测方法对获取到的多个接收信号进行信号检测和干扰消除处理后得到各个发射端各个发射信号的有效估计值，可有效节约接收端接收机的存储开销，进而提升整个通信系统的运行性能。下面将通过实施例对本发明的多天线无线通信的信号检测方法进行详细阐述。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种多天线无线通信的信号检测方法，所述方法包括以下步骤：

S11、通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；其中，接收端和发射端均部署多天线阵列，具体发射天线单元数目和接收天线单元的数目可根据实际应用的无线通信系统确定，此处不作具体限制；如发射信号s₁，...，s_M分别通过发射端的M个不同的发射天线单元a₁，...，a_M发射，并被接收端的N个不同的接收天线单元接收，对应获取的接收信号向量为x＝(x₁，...，x_N)；

S12、确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；其中，信道矩阵是由发射天线单元和接收天线单元之间的信道系数组成的矩阵，且信道系数可利用接收信号进行信道估计得到。图1所示无线通信系统中发射端有M个发射天线单元，接收端有N个接收天线单元，则对应的信道矩阵H为一个N×M的复数矩阵，矩阵中的第i行j列对应的元素表示第i个接收天线单元和第j个发射天线单元通过传输信道的耦合，假定该信道矩阵在K个符号的时期内是常数，即向量h_n:(n＝1，2，...，N)和h_:m(m＝1，2，...，M)的长度分别是M和N，则信道矩阵可表示为：

其中，信道向量h_:1至h_:M分别表示信道对M个传输信号中第m个传输信号的影响，具体可理解为信道向量h_:m(m＝1，2，...，M)包括信道矩阵项h_1m至h_Nm，分别表示在接收天线单元b₁至b_N中每个接收天线单元上的信道对发射信号s_m的影响，即发射信号的向量s＝(s₁，...，s_M)与接收信号向量x之间满足关系式x＝Hs+w，且w＝(w₁，w₂，...，w_N)表示噪声信号向量；需要说明的是，具体的信道矩阵采用现有技术确定，此处不作具体限定；

S13、根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；其中，所述根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量的方法原则上可以采用现有技术实现，本实施例优选地采用如下步骤：将所述信道矩阵的共轭转置矩阵作为信号预匹配滤波器；采用所述信号预匹配滤波器对所述接收信号向量进行预匹配滤波，得到所述接收信号结果向量z＝H^Hx；具体地，在确定接收信号结果向量的过程中，根据实际应用需求，还可以在使用信道矩阵的共轭转置矩阵对接收信号进行预匹配滤波处理之前，包括白化处理步骤，此时，初始的接收信号的预匹配滤波结果向量z_M和发射信号的估计误差协方差矩阵Q的方式与不包括白化处理的情况略有不同，具体如下：

先用一个矩阵

乘以接收信号向量x_M＝x，这里Φ_ww表示噪声与干扰的协方差矩阵，(·)^-1表示矩阵的逆，对接收信号向量进行白化处理之后，再对接收信号向量进行预匹配滤波得到接收信号的预匹配滤波结果向量为

对应的，发射信号的估计误差协方差矩阵表示为

其中，Φ_ss表示发射信号的协方差矩阵，且Φ_ss通常是对角矩阵；

S14、根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号；其中，补偿因子列向量是本发明为了在实现信号检测的同时节约存储空间而专门引入的，对应的预设补偿因子列向量为迭代检测初始值，在后续的每轮迭代检测中进行更新，且将更新后的补偿因子列向量用于相邻下一轮迭代检测的信号干扰消除；

具体地，所述根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号的步骤包括：

根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，并按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号；其中，所述按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测的步骤包括：

根据所述信道矩阵，得到所述发射信号的估计误差协方差矩阵；其中，发射信号的估计误差协方差矩阵采用信号的最小均方误差(MMSE)估计得到，具体过程参考现有技术即可得到发射信号的估计误差协方差矩阵为：

Q＝(H^HH+αI)^-1

其中，Q表示发射信号的估计误差协方差矩阵；H和H^H分别表示信道矩阵和信道矩阵的共轭转置矩阵；I表示单位矩阵；α表示与发射信号的信噪比相关的常数；(·)^-1表示求矩阵的逆矩阵；

分别根据所述发射信号的估计误差协方差矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设待检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；其中，待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量均会在每轮迭代检测时更新，且对应的维数都会按步长1递减；

确定所述待检测估计误差协方差矩阵的最小对角线元素，并将所述最小对角线元素作为当前检测信号索引；所述最小对角线元素对应接收信噪比最高的待检测信号，且最小对角线元素可表示为：

其中，q_ii是待检测估计误差协方差矩阵的第i行第i列的对角线元素；

将所述待检测估计误差协方差矩阵中所述当前检测信号索引对应的行和列分别与最后一行和最后一列交换，更新所述待检测估计误差协方差矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量和所述补偿因子列向量；

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；

根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号；

根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵，并按照更新后的所述待检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号；其中，所述根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵的步骤包括：

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵，采用Schur complement原理，计算得到下轮迭代检测所需的待检测估计误差协方差矩阵；如，根据Schur complement操作原理对第1轮交换更新后的待检测估计误差协方差矩阵进行递归缩小，得到第2轮迭代检测所需的待检测估计误差协方差矩阵可表示为：

其中，Q_M和Q_M-1分别表示第1轮和第2轮迭代检测的待检测估计误差协方差矩阵，且M表示发射信号的总数；T_M-1表示Q_M中前M-1行和前M-1列元素所构成的矩阵；ψ_M表示Q_M中第m行第m列的元素；w_M-1表示Q_M中第M列的前M-1个元素组成的列向量；

根据所述当前检测发射信号、更新后的待检测估计误差协方差矩阵和补偿因子列向量，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量，具体步骤如下：

先根据第1轮迭代检测中交换后更新的待检测估计误差协方差矩阵和补偿因子列向量，更新得到第2轮检测所需的补偿因子列向量为：

δ_M＝0_M

其中，δ_M和δ_M-1分别表示第1轮和第2轮迭代检测的补偿因子列向量；

为第1轮迭代检测的发射信号的估计值；

再根据第2轮迭代检测中交换后更新的待检测估计误差协方差矩阵和补偿因子列向量，更新得到第3轮检测所需的补偿因子列向量为：

其中，δ_M-2表示第3轮迭代检测的补偿因子列向量；

为第2轮迭代检测的发射信号的估计值；依此类推，实现对每轮的补偿因子列向量进行更新。

通过上述方法步骤进行迭代检测，即可实现接收端对发射端所有发射信号的有效检测，对应于上述步骤的通信系统的详细解码技术表述如下：

1)设置初始接收信号向量为x_M＝x，初始待检测顺序向量为f＝[1,2…M]^T；初始待检测接收信号结果向量为将信道矩阵H的共轭转置矩阵作为接收信号的预匹配滤波器，对接收信号向量进行预匹配滤波得到接收信号的预匹配滤波结果，即z_M＝H^Hx_M；初始待检测估计误差协方差矩阵为Q_M＝(H^HH+αI)^-1，其中，(·)^-1表示矩阵的逆；初始补偿因子列向量为包含M项且每项都为0的列向量，即δ_M＝0_M，初始检测索引m＝M，开始迭代检测；

2)求得

其中q_ii是Q_m的第i行第i列的对角线元素；在待检测估计误差协方差矩阵Q_m中，把第l_m行和列与第m行和列交换，同时，在向量f，z_M和δ_m中交换第l_m项和第m项；

3)让p_m＝f_m即取向量f的第m项，求得第p_m个发射信号的估计值为：

其中，q_m表示矩阵Q_m的第m列，

表示将z_M中最后的(M-m)项删除得到的列向量，而

是补偿因子列向量δ_m的第m项，通过利用补偿因子

实现干扰消除效果；需要说明的是，现有技术中需要在z_M做干扰消除，使得信号检测过程中z_M的每一项的值都会发生变化，且在z_M做干扰消除需要用到其他矩阵，从而需要占用较多的存储空间；而本发明中z_M仅是由初始z_M经过步骤2)的项交换得到，无需在每轮迭代检测中对每一项的值都进行变动，干扰消除仅需要使用更新的补偿因子列向量δ_m的一项即可实现，与在z_M做干扰消除需要用到的其他矩阵相比，该补偿因子列向量占用的存储空间非常少，甚至可以忽略；

4)根据发射信号的星座图，对发射信号的估计值

进行量化得到当前检测的发射信号

5)由

在Q_m中得到T_m-1，ψ_m和w_m-1，然后采用Schur complement原理，由公式

计算下一轮迭代检测所需的待检测估计误差协方差矩阵Q_m-1。

6)更新补偿因子列向量：

其中，

是向量δ_m中的第m项，向量

为在δ_m中删除

而得到的列向量；ψ_m表示Q_m中第m行第m列的元素；w_m-1表示Q_m中第m列的前m-1个元素组成的列向量；需要说明的是，通过对信号检测方法的简单线性变形，而对补偿因子列向量的更新方法作相应调整均在本发明的保护范围内；

7)如果m≥2，m的值减少1，回到步骤2)，进行下一次的迭代检测；当m＝1时，让p₁＝f₁，即取向量f的第1项，求得第p₁个发射信号的估计为

其中，q₁表示矩阵Q₁的第1列；根据发射信号的星座图，对发射信号的估计值

进行量化得到

至此完成所有发射信号的检测及干扰消除。

根据上述使用估计误差协方差矩阵进行迭代检测过程易知，从上述的步骤2开始一直到检测结束，只需要用到估计误差协方差矩阵Q_m这1个矩阵，其它用到的变量都只是不需要占用较多存储空间的向量或者标量；特别的，因为步骤2开始只用到Q_m而没有用到信道矩阵H，所以实际上存储信道矩阵H的存储空间可以用来存储Q_m，相当于迭代检测的过程完全不需要增加新的存储空间来存储矩阵；显然，本发明方法的应用可以大大节省存储空间。

本申请实施例中仅采用发射信号的均方误差协方差矩阵，辅以补偿因子列向量进行信号检测，在实现对多天线无线通信系统中的接收信号进行有效检测和干扰消除的同时，大大减少了检测过程中高维矩阵数据的存储开销，有效节约接收端的存储空间，进而有效降低多天线无线通信系统的成本开销。

需要说明的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种多天线无线通信的信号检测系统，所述系统包括：

信号接收模块1，用于通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；

信道估计模块2，用于确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；

信号处理模块3，用于根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；

信号检测模块4，用于根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。

需要说明的是，关于多天线无线通信的信号检测系统的具体限定可以参见上文中对于多天线无线通信的信号检测方法的限定，在此不再赘述。上述多天线无线通信的信号检测系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

图4示出一个实施例中计算机设备的内部结构图，该计算机设备具体可以是终端或服务器。如图4所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示器和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述多天线无线通信的信号检测方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域普通技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算电力设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

综上，本发明实施例提供的一种多天线无线通信的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质，其多天线无线通信的信号检测方法实现通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量，并确定接收端与发射端之间的信道矩阵，再根据信道矩阵将接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量后，根据信道矩阵、接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测发射信号的技术方案，在采用迭代更新补偿因子列向量及使用补偿因子列向量对发射信号进行估计时，仅需要用到估计误差协方差矩阵，大大减少了检测过程中高维矩阵数据的存储开销，有效节约接收端的存储空间，即在实现对多天线无线通信系统中的接收信号进行有效检测和干扰消除的同时，还有效降低多天线无线通信系统的成本开销。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；

确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；

根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；

根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。

2.如权利要求1所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量的步骤包括：

将所述信道矩阵的共轭转置矩阵作为信号预匹配滤波器；

采用所述信号预匹配滤波器对所述接收信号向量进行预匹配滤波，得到所述接收信号结果向量。

3.如权利要求1所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号的步骤包括：

根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，并按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。

4.如权利要求3所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述按预先确定的信号检测顺序对待检测的发射信号进行干扰消除迭代检测的步骤包括：

根据所述信道矩阵，得到所述发射信号的估计误差协方差矩阵；

分别根据所述发射信号的估计误差协方差矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设待检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；

确定所述待检测估计误差协方差矩阵的最小对角线元素，并将所述最小对角线元素作为当前检测信号索引；所述最小对角线元素对应接收信噪比最高的待检测信号；

将所述待检测估计误差协方差矩阵中所述当前检测信号索引对应的行和列分别与最后一行和最后一列交换，更新所述待检测估计误差协方差矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述待检测顺序向量和所述补偿因子列向量；

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵、待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；

根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号；

根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵，并按照更新后的所述待检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。

5.如权利要求4所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述当前检测发射信号和更新后的待检测估计误差协方差矩阵，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量和待检测估计误差协方差矩阵的步骤包括：

根据更新后的待检测估计误差协方差矩阵，采用Schur complement原理，计算得到下轮迭代检测所需的待检测估计误差协方差矩阵；

根据所述当前检测发射信号、更新后的待检测估计误差协方差矩阵和补偿因子列向量，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量。

6.如权利要求4所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述发射信号的估计误差协方差矩阵表示为：

Q＝(H^HH+αI)^-1

其中，Q表示发射信号的估计误差协方差矩阵；H和H^H分别表示信道矩阵和信道矩阵的共轭转置矩阵；I表示单位矩阵；α表示与发射信号的信噪比相关的常数；(·)^-1表示求矩阵的逆矩阵。

7.如权利要求6所述的多天线无线通信的信号检测方法，其特征在于，所述待检测估计误差协方差矩阵表示为：

其中，Q_m和Q_m-1分别表示第M-m+1轮和第M-m轮迭代检测的待检测估计误差协方差矩阵，且M和m分别表示发射信号的总数和第M-m+1轮迭代检测的待检测发射信号数；T_m-1表示Q_m中前m-1行和前m-1列元素所构成的矩阵；ψ_m表示Q_m中第m行第m列的元素；w_m-1表示Q_m中第m列的前m-1个元素组成的列向量；

所述补偿因子列向量表示为：

δ_M＝0_M

其中，δ_m-1和δ_M分别表示第M-m轮和第1轮迭代检测用于干扰消除的补偿因子列向量；

是向量δ_m中第m项；向量

表示由δ_m中前m-1个元素组成的列向量；

表示第P_m个发射信号的估计值；P_m表示第M-m+1轮迭代检测确定的当前检测信号索引；0_M表示M维零向量；

所述发射信号的估计值表示为：

式中，

z_M＝H^Hx_M

其中，q_ii是Q_m中第i行第i列的对角线元素；H^H表示信道矩阵的共轭转置矩阵；X_M和Z_M分别表示接收信号和接收信号结果向量；

表示将z_M中最后的(M-m)项删除得到的列向量。

8.一种多天线无线通信的信号检测系统，其特征在于，所述系统包括：

信号接收模块，用于通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；

信道估计模块，用于确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵；

信号处理模块，用于根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；

信号检测模块，用于根据所述信道矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，检测所述发射信号。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。

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