WO2008052481A1

WO2008052481A1 - Recepteur et procede de detection de signaux dans un systeme de communication numerique a antennes multiples

Info

Publication number: WO2008052481A1
Application number: PCT/CN2007/070995
Authority: WO
Inventors: Hufei Zhu
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-05-08
Also published as: CN101174863B; CN101174863A

Description

在多天线数字通信系统中检测信号的方法和接收机技术领域

本发明涉及信号检测技术，特别是指一种在多天线数字通信系统中检测信号的方法和接收机。发明背景

多天线数字通信系统是指多输入多输出（MIMO )数字通信系统， MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线发射和接收，从而改善数据传输速率或误比特率。

MIMO技术中使用的发射天线，可以是物理天线，也可以是虚拟天线。在现有技术中提出了虚拟天线（VirtualAntenna )的技术，该技术提供了多个虚拟天线端口，发射信号分别送到各个虚拟天线端口后 , 对发射信号向量依次乘以一个矩阵 T和一个矩阵 U得到结果向量 = υ· Τ ·^々各项再分别送到各个物理天线端口发射。在这种情况下，表示多个发射信号与多个接收信号之间的关系的等效信道矩阵，为 ή = Η·υ· Τ。此时，接收信号向量为 = Η·υ· Τ · § + = ή§ + 。因此，利用虚拟天线技术时的接收信号向量与发射信号向量之间的关系 = § + ^ , 与 Μ个发射信号直接送到 Μ个发射天线发射的情况下的接收信号向量与发射信号向量之间的关系 i = I^ + 具有完全相同的形式。依次所乘的一个矩阵 T和一个矩阵 U , 限定为正交矩阵。实际中可以是非正交矩阵。所以本发明中所说的虚拟天线，比前述的现有技术中提出的虚拟天线的范围略大，是指发射信号组成的向量先与一个矩阵或者一个以上矩阵相乘得到一个结果向量后，由各个发射天线分别发射所述结果向量的各项，所述的矩阵，可以是正交矩阵或者非正交矩阵。

空时分组码（STBC )是一种空时编码方案， STBC利用信号的空间分集，使得 MIMO系统能够获得更大的信道容量和信号增益。 Alamouti 方案是 STBC的一个筒单而经典的例子。在 Alamouti空时分组码技术中，发射端同时使用两个发射天线发射信号，或者同时使用两个以上的发射天线发射信号。在接收端可以使用一个或者多个接收天线接收信号。在发射端同时使用两个或两个以上发射天线，对于接收端而言可以获得这两个发射天线的分集增益。

假设发射天线数目 M = 2, 接收天线数目 N = 2, 则接收端收到的信号可以表示为如下形式：

其中， r为接收信号， H为信道矩阵， a是发射符号， V是噪声。 r、 H、 a的定义都是跨越 2个符号周期的，所述的 2个符号周期，称为 1 个 Alamouti空时分组码周期内的 2个符号周期。在第一个符号周期，两个发射天线分别发射和 Ω₂; 在第二个符号周期分别发射 - ^和

Η中的信道系数在 2个符号周期内保持不变；接收天线在两个符号周期内分别接收发送端两个发射天线发射的符号，第 i个接收天线在两个符号周期内接收到的信号分别为 = ^h^ + ^h^^a2 + ^νι和 = -Ka + h_i2al + v₂。

本文所述的一个符号周期，指通过信道传输的一个符号在时域上占用的区间，或者在频域上占用的区间，或者在时域和频域的二维平面上占用的区间。例如，在现有的一种 MIMO OFDM通信方案中，一个数据包使用时域上的 8个 OFDM符号，每个 OFDM符号占用频域上的 16 个子载波，那么一个符号周期，就是指时域和频域的二维平面上的一个区间，也就是时域上 1个 OFDM符号上的 1个子载波，而这个数据包共有 8 x 16=128个符号周期。

Alamouti方案除了提供空间分集增益外，另一个引人之处在于它的解码非常筒单，无需进行联合检测，可以对每一个符号分别进行最大似然估计。根据最大似然估计的准则，使最小的和就是发射符号的估计

把其中各项展开合并同类项后，由于 |r_n|²和 |r_i2|²与 a\、 a₂的取值无关 , 所以可以转化为求取 a使下式最小：

不难看出，上式第一行仅与有关，第二行仅与 ₂有关，所以可以分别检测，这就使采用最大似然估计成为可能，进一步进行筒化还可以得到、 ₂的判别式分别为：

«1：使 α₂: 使

最小

这两个判别式与、 ₂的调制方式无关，所以可以采用不同方式的调制，如果是 PSK调制，由于星座图上各点幅度值一样，则两个判别式的后一项可以进一步忽略，检测将更为筒单。

检测到 _αι、 α₂后, 也可以分别得到每个符号对应的信噪比：

可以看出，得到、 ₂的方法实质上是一种硬判决。

同样的原理，容易看出，在接收天线数目 N = l 的情况下，每个符

+

SINR_;

号对应的信噪比为： ^{1 2} 。

在现有技术中存在一种使用空时分组码的 ΜΙΜΟ通信系统的方案。给出的方案中，发射端有 4个发射天线，接收端有至少两个接收天线。发射端的 4个发射天线分成两组，每组两个发射天线。组内的两个发射天线发射一组 Alamouti空时分组码，各组分别发射不同的符号。

针对上述使用 Alamouti空时分组码的 MIMO通信系统，目前存在一种接收端检测信号的方法。下面详细介绍所述使用 Alamouti空时分组码的 MIMO通信系统所建立的信道模型以及检测信号的方法。

假设发射端共有 4个发射天线，接收端有 2个接收天线。发射端使用两个发射天线作为一组，发送 Alamouti 空时分组码。第一组发送 Alamouti空时分组码的两个发射天线与 2个接收天线之间的信道矩阵是

^11 ^12

」，信道矩阵中第 i行 j列的元素表示第 i个接收天线和第 j个发射天线之间的信道系数；这一组发射天线发射的符号是 {cl,c2}。第二组发送 Alamouti空时分组码的两个发射天线与 2个接收天线之间的信道

矩阵 S21 S22.

疋 ,信道矩阵中第 i行 j列的元素表示第 i个接收天线和第 j个发射天线之间的信道系数；这一组发射天线发射的符号是 {sl,s2}。

第一个接收天线上 1个 Alamouti空时分组码周期内的两个符号周期的接收信号分另¹ J 是： ^rn

+gn^si+gn^s2^+TJn ； r₁₂

+'7i2 _o 这里 *表示复数的共轭，或者表示矩阵的共轭转置。

定义¹ \ =[^rii ]^Γ , c = [ c₂]^r , s = [s_t s _? =[η η₁₂ΐ _? 上述第一个接收天线上的接收信号可以重写成：

。其中，

K Sn Sn

11, = G =

- ι_ ·> _Sn Sn_ 其中，表示矩阵或者向量的转置。同理，第二个接收天线上 1个 Alamouti空时分组码周期内的两个符号周期的接收信号可以表示为¹ "2 ^{= H} ₂ '^{C + G} ₂'^{S + T}1₂。其中，

根据以上的定义，在接收端， 1个 Alamouti空时分组码周期内的两个符号周期内的两个接收天线上的接收信号向量可以表示为如下形式：

H, G,

H

H₂ G₂ 其中

Sn

K 〃22 §21 822

〃22 822 -g i 其中， r是 4维接收信号向量，表示 1个 Alamouti空时分组码周期内的两个符号周期两个接收天线上的接收信号； §是 4维发射符号向量，表示 4个符号在两个符号周期由 4个发射天线分别发射，每个符号在两个符号周期中的每一个周期都发射一次，而且发射该符号所使用的发射天线也变化； n是一个零均值复数的加性高斯白噪声（AWGN) 向量，它的方差^":^¹¹'¹¹^:^²¹⁴" , 其中， ^H表示矩阵或者向量的共轭转置，表示 Ν χ Ν单位矩阵。其中，假设加性噪声¹！在时间域和空间域都统计独立。假设发射符号是不相关的，这意味着发射符号向量 §的互相关矩阵是对角的，即 ^{= £} Ά = ^σ^ 4x4

才艮据以上所述的使用 Alamouti空时分组码的 MIMO通信系统的信道模型，检测信号的主要思想是：遍历所有干扰消除检测信号顺序，在各干扰消除检测信号顺序下得到对发射符号的估计值后，比较所得到的各估计误差值，选择估计误差值最小的一种干扰消除检测信号顺序得到的结果。检测信号的具体流程如图 1所示，包括以下几个步骤：

步骤 101 : 抑制发射符号 s的干扰，检测发射符号 c, 得到 c的估计值^£(⁰) , 具体通过以下步骤 101-1至 101-3得到对 c的估计值：

步骤 101-1 : 先求得 ^{M = Hi +}G^{/ F})^l4，其中 1₄表示 4行 4列的单位矩阵， ^{Γ = σ}ί^/σ"²是信噪比（SNR )。

步骤 101-2: 再求得 α^ Μ— 和二 ¹^— ，其中— ¹表示求矩阵的逆矩阵， ^和分别是 H的第一列和第二列。步骤 101-3 : 然后选择使 ^r_^ ⁺l^a;^r^² 最小的 ^{έ =} , 即 c = are mini .r-c, + r-c } _Λ/Λ、

tc ^{1 1} 作为 c的估计值 ^c(⁰)。

步骤 102: 用估计值 ^)在接收信号向量 r中做干扰消除，得到消除 c的干扰后的接收信号向量 r。

步骤 103: 对于步骤 102得到的干扰消除后的接收信号向量，使用通常的 Alamouti空时分组码解码方法得到 s的估计值^⁰)。

以上步骤 101至 103中按照 c、 s的检测顺序分别得到 c和 s的估计值 έ(0)和 (0)。下面按照同样方法，再以 _s、 c的检测顺序分别得到 ₈和。的估计值^ 和^¹), 如步骤 104、 105、 106所述。

步骤 104: 抑制发射符号 c的干扰，检测发射符号 s, 得到 s的估计值 §(1) , 具体通过以下步骤 104-1和 104-2得到对 s的估计值：

步骤 104-1: 使用步骤 101-1 中计算得到的 M, 求得 ^α3 ^{= Μ}— 和 α₄=Μ- ，其中 -¹表示求矩阵的逆矩阵， ^h3和 ^h4分别是 Η的第三列和第四列。步骤 104-2: 然后选择使 α;¹"— ^ ⁺Ι^{α _} 最小的 ^{§ =} W , 即

。

步骤 105: 用估计值在接收信号向量 r中做干扰消除，得到消除 s的干扰后的接收信号向量 r。

步骤 106: 对于步骤 105得到的干扰消除后的接收信号向量，使用通常的 Alamouti空时分组码解码方法得到 c的估计值）。

步骤 107: 计算按照不同检测顺序得到的 c和 s的估计值的误差值，分别为：

步骤 101、 102、 103所述按照 c、s的检测顺序得到的估计值 ^£(^G)和 ^G)

0^卜 (0)|| +||α;卜 (0) 的误差为 (0) - (0) + a₂r-c₂(0) (ο) 步骤 104、 105、 106所述按照 s、 c的检测顺序得到的估计值 ^¹)和 ^¹) 的误差为： (1) + a₂r

-¾(l) 步骤 108: 比较在各检测顺序下的对各发射符号估计值的误差值 ^(0) ^{+ A}H0) 与 +Δ^ 的大小，选择对应估计误差较小的检测顺序下的估计值。如果 ( 。)+ 。)）较小，则选择 ^£(^G^ (^G)作为检测发射符号的估计值；否则，选择 ^£W和作为检测发射符号的估计值。以上所述，现有技术中在 Alamouti空时分组码的数字无线通信系统中检测信号时，需要计算 4行 4列的 M矩阵的逆矩阵，而由于矩阵求逆的算法复杂且不稳定，从而，检测信号的算法复杂度高、稳定性也不好。当发射天线个数逐渐增多时，由于 M矩阵的维数也会变大，矩阵求逆算法变得更复杂、更不稳定，从而，检测信号的算法复杂度很高、稳定性也很不好。

另夕卜，现有技术中在 Alamouti空时分组码的数字无线通信系统中检测信号时，遍历所有的检测顺序，在各检测顺序下分别计算对发射符号的估计值后，比较在每一种检测顺序下的估计误差值，选择估计误差最小的估计值。例如，发射端有 2组 Alamouti空时分组码，则需要遍历 2 种检测顺序；如果发射端有 4组 Alamouti空时分组码，则需要遍历 24 种检测顺序。显然，当发射天线个数逐渐增多，需要发射更多的 Alamouti 空时分组码时，需要遍历的检测顺序也更多，从而需要计算更多次的对发射符号的估计值，检测信号的算法复杂度也进一步提高。

上述提到的现有技术的方案可以参见 3GPP提案 TR 25.876 V1.7.1 ,

IEEE 802.20标准 2006-01-06的文献 "MBFDD and MBTDD: Proposed Draft Air Interface Specification"和在 1998年的国际会议 "Signals, Systems & Computers, 1998. Conference Record of the Thirty-Second Asilomar Conference on，，上发表的论文" Applications of space-time block codes and interference suppression for high capacity and high data rate wireless systems" 发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在多天线数字通信系统中检测信号的方法和接收机，减少检测信号的计算复杂度。为实现上述目的，本发明实施例采用如下的技术方案：

一种多天线数字无线通信系统中信号检测的方法，在多入多出

MIMO系统中检测发射端发射的至少两个符号，其中所述至少两个符号中的至少一个符号在发射端由一个编码器进行信道编码后再由至少一个发射天线发射；所述编码器利用符号重复的方式对输入符号进行信道编码得到信道信号，所述信道信号包括一个原输入符号，或者包括一个输入符号的负数值，或者包括一个输入符号的复数共轭值，或者包括一个输入符号的负的复数共轭值，所述编码器输出的信道信号通过至少一个发射天线发射并通过至少两个不同的信道到达接收端；信号检测的方法包括：

a. 接收端的至少两个接收天线接收发射端所发射的信道信号，获得至少两个接收信号；

b. 接收端进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵；

c.利用信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，然后利用所述部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，递推求得包括所述部分符号且个数多于所述部分符号个数的符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；

d. 利用步骤 c所得到的分解因子矩阵，检测发射端发射的至少两个符号中的至少一个。

一种多天线数字无线通信系统中的接收机，包括接收单元、信道估计单元、分解因子矩阵计算单元和符号检测单元，其中，

所述接收单元，用于接收信道信号，获得至少两个接收信号；所述信道估计单元，用于根据所述接收单元获得的接收信号进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵；所述分解因子矩阵计算单元，用于利用所述信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并利用所述部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，递推求得包括所述部分符号且个数多于所述部分符号个数的符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并将获得的分解因子矩阵传送给所述符号检测单元；

所述符号检测单元，用于接收所述分解因子矩阵，并利用分解因子矩阵，在所述接收单元获得的接收信号中检测发送端发送的至少两个符号中的至少一个。

根据本发明公开的检测信号方法，首先用从较少发射符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵递推较多发射符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的方法，得到检测信号所需的平方根矩阵或 LDL^T分解因子矩阵的初始值，然后由该初始值确定检测信号顺序，并按照该顺序依次检测发射端发射的符号，无需遍历所有检测顺序，从而减少了检测信号的计算复杂度。其中，递推该初始值的过程没有矩阵求逆的算法，检测信号的过程也没有矩阵求逆的算法，从而筒化了检测信号的计算复杂度，提高了计算稳定性。当发射天线个数多时，按照本发明方法检测信号带来的计算复杂度减少的效果更明显。附图简要说明

图 1所示为现有技术中检测信号的流程图；

图 2所示为本发明实施例提供的 MIMO 系统中接收机的总体结构图；

图 3所示为本发明实施例一中检测信号的流程图；

图 4所示为本发明实施例一中 MIMO系统的接收机具体结构图；图 5所示为本发明实施例二中递推 P^1/2初始值的流程图；

图 6所示为本发明实施例二中检测信号的流程图；

图 7所示为本发明实施例二中 MIMO系统的接收机具体结构图；图 8所示为本发明实施例三中递推 P^1/2初始值的流程图；

图 9所示为本发明实施例三中检测信号的流程图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面举具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。在现有技术中所述的检测信号方法中，使用列向量 ^αι ^=Μ— 、 α₂=Μ- 、 α_{3 =}Μ- 、 α₄ =Μ- 的共辄转置向量 α：、、 α；、分别与接收信号向量 r相乘，得到对发射符号的估计值。

列向量 ^αι和 ^α2就是矩阵 M-¹!!的第一列和第二列，相应的，、就是 Ι^Μ-¹的第一行和第二行。根据 Μ:¹¹¹¹^^¹^, 让 = 1/Γ , 那么《：、就是矩阵 Η^Η (皿 ^H + ¹的第一行和第二行。由于 Η^Η (皿 ^H + ^)—¹等价于 (H I⁴)- 所以 (H I⁴)— ^的第一行和第二行也是《:、《;。类似的， ^α;、是 Η^η(^{ηηΗ +}"¹⁴)— ¹或 (H^{Hh +}"¹⁴)— ^lH"的第三行和第四行。

本发明实施例中，将 ^{Η ΗΗΗ + Ι}4)— ¹或 (^H + ^)— 定义为信号检测矩阵 G, 即

这样，可以通过所述的信号检测矩阵 G与接收信号向量相乘，得到对发射符号的估计值 ^ ^{= G}'^r。相应的，、、 ^α;、分别是信号检测矩阵 G的每一行，本发明中称为信号检测向量。

^G'¹"的估计方法属于最小均方误差（MMSE)估计。估计误差向量为 e = §_ , 估计误差协方差矩阵为 ^^ ^^^¹^"¹⁴)— 如果将加性高斯白噪声的方差归一化为 1 , 则 e = s -§的协方差矩阵为

E{_e -_e ^H} = (n^Hn+ ai₄y^l _o 本发明中，定义估计误差协方差矩阵 P, 估计误差协方差矩阵 P 的逆矩阵 R, 信道矩阵的互相关矩阵 Φ , 分别为 Ρ = (Η^ΗΗ + αΙ₄) ¹ R = (H^HH + aI₄) = P ¹ φ _{= Η} ^ΗΗ。

所述估计误差协方差矩阵 Ρ可以分解为多个分解因子矩阵的乘积，分解因子矩阵可以为平方根矩阵，也可以为 1^>1 分解因子矩阵。估计误差的协方差矩阵 ρ 的平方根矩阵记为 Ρ^1/2 , 平方根矩阵 Ρ^1/2满足

_{P = P} ^1/2(P^1/2 的关系。估计误差协方差矩阵 p的 LDl 分解因子矩阵记为 L矩阵和 D矩阵， L矩阵和 D矩阵满足 ^{P = L}'^{D L})^H的关系，其中， L 矩阵为对角线左下方的元素全部为零且对角线上的元素全部为 1的右上三角形矩阵， D矩阵为对角矩阵。

通过以上分析，检测信号需要的信号检测向量可以通过估计误差协方差矩阵 P计算得到。而根据估计误差协方差矩阵 P与其平方根矩阵 P^1/2 满足的 ϊ^ Ρ¹^¹^²)"^^关系，可以先计算得到 P^1/2的初始值后，然后利用 P^1/2的初始值计算信号检测向量以检测信号。

本发明实施例提供的信号检测是在 MIMO 系统中检测发射端发射的至少两个符号，其中所述至少两个符号中的至少一个符号在发射端由一个编码器进行信道编码后再由至少一个发射天线发射；所述编码器利用符号重复的方式对输入符号进行信道编码得到信道信号，所述信道信号包括一个原输入符号，或者包括一个输入符号的负数值，或者包括一个输入符号的复数共轭值，或者包括一个输入符号的负的复数共轭值，所述编码器输出的信道信号通过至少一个发射天线发射并通过至少两个不同的信道到达接收端。编码器输出的信道信号可以通过空时的方式，也可以通过空频的方式通过不同的信道到达接收端。

所述编码器可以为空时分组码编码器，空时分组码编码器对至少两个输入符号进行信道编码，引入冗余以提高接收端的纠错能力，将通过信道编码得到的信道信号通过至少两个发射天线发射。

所述编码器还可以为 Alamouti空时分组码编码器， Alamouti空时分组码编码器对两个输入符号进行信道编码，引入冗余以提高接收端的纠错能力，将通过信道编码得到的信道信号通过两个发射天线发射。

本发明实施例中以 Alamouti 空时分组码为例，详细说明在 MIMO 通信系统中的信号检测方法。

实施例一：

实施例一中，发射端发射两组符号，每组符号分别由 Alamouti空时分组码编码器信道编码变成信道信号。假设发射端有 4个发射天线，每 2个发射天线分别发射一组 Alamouti空时分组码，其中，每组 Alamouti 空时分组码是两个符号通过 Alamouti 空时分组码编码器信道编码得到的信道信号；接收端有 2个接收天线，接收端 2个接收天线接收发射端发射天线所发射的所有信道信号，并检测发射端发射天线所发射的所有符号。图 2为实施例一中检测信号的流程图，包括以下几个步骤：

步骤 201 : 接收端接收到发射端从 4个发射天线分别发射的 2组信道信号，获得 2个接收信号，并根据接收信号进行信道估计，得到由单个符号周期内的信道系数组成的信道矩阵，再由此构造一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内的 4x4的信道矩阵 H。所构造得到的

信道矩阵为 H=L 2 -^21 §22 步骤 202: 利用信道矩阵 H计算估计误差协方差矩阵 P的逆矩阵 R 矩阵， R^I^H + lJ 。所得到的 R 矩阵为，

0 Rn -(R

R

-^R14 ^R33 0

( ₄)* ^R13 0 R₃₃

容易看出，实际上只需要求出 R矩阵中的 4项，就可以得到整个共有 16个元素的 R矩阵

ρ( ·'2 (ρ(1)/2 )Η = (R(1)

步骤 203: 由得到任一满足要求的 ^Ρ(1)/2 ⁽¹) = , 在本实施例中由

的情况的。冬寻实际上 ^ρ1' 可以取 R, — 其中取特定的值，例如 = ( ^/4)， k=0,l,2,...,7时，下面所述的 P 的相对于 P 增加的一列的元素，仍然可以由 ^p(3)/2中第 3列的元素得到，而不需要任何计算，但是得到的方法与本实施例中给出的略有不同。步骤 204: 由

得到任一满足要求的

可以得到

,本实施例中的方法都是针对 P 中元素为实数的情况

实际上

可以为其中和取特定的值，例如 ( τΜ) , k=0,l,2,...,7时，下面所述的 P 的相对于 P 增加的一列的元素，仍然可以由 ^P(3)/2中第 3列的元素得到，而不需要任何计算，但是得到的方法与本实施例中给出的略有不同。

p(3)/2 (3)/2 R (3) p(3)'2 步骤 205: 由得到任一满足要求的

0 ^R13

R (3) 0

(w₁₃)* -^R14 ^R33 , 利用步骤 204 所得到的 P 递推得至

P 1,3

P (2)/2

P (3)'2 P 2,3

P (3)/2 0 R P

表示为其中 3,3 是满足

P (2)/2

R 33 P (2)/2

(R (R

关系的任一 ^³ ,在本

P 3,3

)/2 P (2)/2

R P (2

(R

实施例中 ,本实施例中的

P 1,3 R₁₃

-P_3;3P^(2,/2 (P^(2)/2 )^H

P

方法都是针对为实数的情况; 2,3 )/2

R 33 P (2 P (2)/2

实际上可以取其中取特定的值，例如 ( τΜ) , k=0, l,2, .. .,7 时，下面所述的

的相对于 ^P(3)/2增加的一列的元素，仍然可以由 ^P(3)/2中第 3列的元素得到，而不需要任何计算，但是得到的方法与本实施例中给出的略有不同。

p(4)/2 p. (4)/2 R (4) p(4)/2 步骤 206: 由得到任一满足要求的

为

步骤 207: 利用步骤 206中所得到的 P 计算检测发射符号 c的信号检测向量和《;。和是 (H^HH + ^r^^H即 ^p(^4)/2 (^p(4)/2 f ^H 的第一行和第二行，计算得到的结果如下所述：

步骤 208: 抑制 s的干扰，检测发射符号 c, 得到 c的估计值）。步骤 209: 用估计值^£ 在接收信号向量 r中做干扰消除，得到消除 c的干扰后的接收信号向量 r^(s)。

, 则 r(^s)为消除 c的干扰后的接收信号向量。步骤 210: 利用消除 c的干扰后得到的接收信号向量 r^w , 检测发射符号 s, 得到 s的估计值^)。通过干扰消除，本步骤的信号检测问题变为 2个发射天线 2个接收天线的 Alamouti空时分组码的解码问题，可以通过现有技术中所述的最大似然准则得到 s的估计值。步骤 211 : 利用步骤 206中所得到的 ^P(4)/2计算检测发射符号 s的信 τ ρ ρ

号检测向量和。和是 (^Η Η + «Ι₄) Η 即 Ρ [Ρ ) Η 的第三行和第四行，计算

a;和 a:分别为，₃[( ，3) (Ρ₂ ) (¾) (^！^和/^卜/^ ₃ 0 ( ₃) ]H^H。步骤 212: 抑制 c的干扰，检测发射符号 s, 得到 s的估计值^¹)。步骤 213: 用估计值^¹)在接收信号向量 r中做干扰消除，得到消除 s的干扰后的接收信号向量 r^w。

从接收信号向量中消除 s 的干扰时，

, 则 r^w为消除 s的干扰后的接收信号向量。步骤 214: 利用消除 s的干扰后得到的接收信号向量 r^w, 检测发射符号 C, 得到 c的估计值^¹)。通过干扰消除，本步骤的信号检测问题变为 2个发射天线 2个接收天线的 Alamouti空时分组码的解码问题，可以通过现有技术中所述的最大似然准则得到 c的估计值。

步骤 215: 计算按照不同检测顺序得到的 c和 s的估计值的误差值，分别为：步骤 207至 210所述按照 c、s的检测顺序得到的估计值 ^£(^G^ (^G)的 lr-c_l (0) +||a;r_ ₂(0) (ο) 0^卜 (0)|| +||α;卜 (0) 误差为：

步骤 211至 214所述按照 s、 c的检测顺序得到的估计值 ^ 和^¹)的

+ a₂r-¾(l) 误差为： ¹)

步骤 216: 比较在两个检测顺序下估计值的误差值（^Δ"。)^+Δ。^):)与 (Δ_έω+^_ω；)的大小，选择对应估计误差较小的检测顺序下的估计值。如果 (Δ +Δ^)较小，则选择 έ(0)和 §(0)作为检测发射符号的估计值；否贝^ 选择和 §ω作为检测发射符号的估计值。

以上所述，实施例一所述的方法避免了矩阵求逆算法，因此，相对现有技术中的方法，减少了计算复杂度，而且提高了检测信号算法的稳定性。

本实施例还提供了如图 3所示的 ΜΙΜΟ系统的接收机具体结构图。该接收机是本发明所提供接收机的一种具体实施方式。在该接收机中可以应用上述本实施例中的方法。具体地，如图 3所示，该接收机包括：接收单元 310、信道估计单元 320、分解因子矩阵计算单元 330和符号检测单元 340。其中，符号检测单元 340还包括检测子单元 341、干扰消除子单元 342和顺序比较子单元 343。

在该接收机中，接收单元 310, 用于接收经过 Alamouti空时分组码编码后形成的信道信号，获得至少两个接收信号。

信道估计单元 320, 用于根据接收单元 310获得的接收信号进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵，传送给分解因子矩阵计算单元 330。

分解因子矩阵计算单元 330, 用于利用接收到的信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并利用所述部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，在一个估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并传送给符号检测单元 340中的检测子单元 341。

符号检测单元 340中的检测子单元 341 , 用于在接收信号中选择当前被检测的在一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内的一个符号组作为当前被检测的一个符号组，根据接收到的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵、信道矩阵以及接收信号得到对所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值，并将该估计值传送给干扰消除子单元 342和顺序比较子单元 343。干扰消除子单元 342, 用于根据接收到的估计值计算对接收信号的干扰值，消除当前被检测的一个符号组中两个符号对接收信号的干扰，并将消除干扰后的接收信号传送给检测子单元 341。顺序比较子单元 343 , 用于接收检测子单元发送的每个符号组中两个符号的估计值，并根据不同的检测顺序计算得到的估计值的误差值，选择对于估计误差较小的检测顺序下的估计值作为检测结果。

下面分析具有任意组 Alamouti空时分组码的情况下的信道模型。假设发射端有 2M个发射天线，每 2个发射天线发射一组 Alamouti空时分组码，则发射端共发射 M组 Alamouti空时分组码，其中 Alamouti空时分组码为一组符号通过 Alamouti 空时分组码编码器信道编码得到的信道信号。接收端有 N个接收天线，且 N的个数大于等于^[。

在具有所述 M组 Alamouti空时分组码的通信系统中，将第一组发送 Alamouti空时分组码的两个发射天线与 N个接收天线之间的信道矩表示为

^hD ,把第二组发送 Alamouti空时分组码的两个发射天线

与 N个接收天线之间的信道矩阵表示为

J。一般的，把第 m组发送 Alamouti空时分组码的两个发射天线与 N个接收天线之间的信道

矩阵表示为 h：、 h , 而把第 m组发射天线发射的符号表示为其中 m = 1 , 2, , M。

这时，在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内，在接收端的 N个接收天线上的接收信号 r为 r = + η , 可以表示为如下形式：

其中，信道矩阵 H是一个 2Nx2M的矩阵。

下面再分析更一般的信道模型。发射端共有 2L + K个发射天线，其中有 L组 Alamouti空时分组码通过 2L个发射天线发射，每 2个发射天线发射一组 Alamouti 空时分组码，所发射的符号表示为 ^，^，…^ , 在 Alamouti 空时分组码周期的第一个符号周期发射的符号表示为 … ，在 Alamouti空时分组码周期的第二个符号周期发射的符号表示为 4 ²，… ；同时，还有 κ组符号直接通过 K个发射天线发射，每组符号通过一个发射天线发射，所发射的符号表示为 ^b、^{b2 bK} ,在 Alamouti 空时分组码周期的第一个符号周期发射的符号表示为 ^Α²，··· ，在

Alamouti 空时分组码周期的第二个符号周期发射的符号表示为 ^b» 。接收端有 N个发射天线，满足 N≥L+K。其中，把第 k个发射一组符号的单个发射天线与 N 个接收天线之间的信道矩阵表示为 if ik fik ··· Λ¾] , 其中, k = l , 2, , Κ。

这时，在一 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内，在接收端的 Ν个接收线上的接收信号 r为

也可以将 F改写成与 HI具有相同格式的矩阵，相应的 b也需要改写，得到如下所述的 F和 b:

上述两种形式的 F和 b, 选哪一种对于接收性能没有影响，对于接收机复杂度的影响也 4艮小，从而可以忽略。上述两种形式的 F和 b, 是本发明首先批露的。本发明首先批露的上述两种形式的 F和 b, 还可以是下面的形式：

上述 4种形式的 F和 b的实质是，同一个发射天线 k在一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内分别发射的两个符号，它们在 F中对应于同一个接收天线 n 的两项，必然是与或者— (^)与的关系，即互为共轭或者负的共轭关系。这种构造方法可以提高接收机的性 h

本发明实施例中，以 F的第二种表示方法为例，给出信号检测结果。这时，在 L组 Alamouti空时分组码外加 K组符号的信道模型中，信道矩阵 H是一个 2Nx2(L + K)的矩阵，如下所示：

如果将所有的 2L + K个发射天线，用发射符号组表示，其中 2L个发射天线用符号组 1 , 2, ...... , L表示， K个发射天线用符号组 L + 1 ,

L + 2, ...... , L + K表示，则 2L个发射天线中每一组发射天线发送的

Alamouti空时分组码对应信道矩阵 H的两列，记为 ^h™ , m = 1 , 2, ,

L; K个发射天线中每一个发射天线所发送的符号组也对应信道矩阵 Η 的两列，记为 ^h™, m = L + 1 , L + 2, , L + K。

实施例二：

实施例二给出当发射端 2L + K个发射天线发射 L组 Alamouti空时分组码外加 K组符号时，利用接收端 N个接收天线接收的接收信号检测信号的方法。其中， 2L个发射天线发射由 L组符号通过 Alamouti空时分组码编码器信道编码后得到的 L组 Alamouti空时分组码，而 K个发射天线直接发射 K组符号。图 4为本实施例中检测信号之前，递推 P^1/2初始值的流程图，包括以下几个步骤：

步骤 401 : 接收端接收到发射端从 2L + K个发射天线分别发射的 L 组 Alamouti空时分组码和 K组符号后，获得 N个接收信号，并根据接收信号进行信道估计，得到由单个符号周期内的信道系数组成的 Nx ( 2L + K ) 的信道矩阵，再由此构造一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内的 2Nx2 ( L + K )的扩展信道矩阵 H, 构造 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内的发射符号向量 S,

这时，一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内的接收信号

向量 r为：

在此，在实际应用过程中，可以不用具体得到上述的扩展信道矩阵，因为，扩展信道矩阵中的各信道系数是由单个符号周期内的信道系数构成的。

预先设置所有发射符号组 1,2,...,L,L+ 1,...,L + K在接收端被检测的先后顺序，用发射符号组序号记为^• ^^•••ΊιΊΆ^ , 然后，相应的把扩展信道矩阵 H按列重新排序，则得到 ^ _LW ^ft¾₊-^ft:^J, 其中， ^h: 表示发射符号组 '™对应的两列。

利用向量 ^[^²，…，^，…，^ -¹，^ 记录与扩展信道矩阵对应的符号组的索引。步骤 402: 用 M表示发射端所发射的符号组的总个数，即设 M = L + Κ, 那么扩展信道矩阵¹¹ 可以表示为 ^Η'« 。先求得 ^Η'« 的互相关矩阵

·^Η ,再由 _R(M_{) =} (H ) ·Η +«Ι 的关手求得估计误差协方差矩阵 Ρ(^Μ)的逆矩阵 R(^M)。所得到的 R(^M)为

Η^Μ)) ·Η^Μ)+«Ι

1¾⁽^中的都是 2x2的矩阵块，其中， *表示对 1个矩阵取共轭转

R.

0 R

置。同时，对角线上的矩阵块为 Vi , 而非对角线上的矩阵块

所以对于对角线上的矩阵块，只需要计算其中的一项；而对于非对角线上的矩阵块，只需要计算其中的两项即可。同时^ ) ^R , 从而只需要计算 R^(M)中对角线一侧的所有矩阵块即可。步骤 403:计算最后被检测的一个发射符号组 ^对应的估计误差协方

p(l)/2

差矩阵的平方根矩阵，记为^ > 。对应发射符号组^的扩展信道矩阵为¹ ^)=L^h:'J。从步骤 402中计算的 R(^M)中，得到发射符号组^的估计误差协方差矩阵的逆矩阵为

R (1)

(¾) (h_¾ .h_{¾ +}« = r_{Vi ?} 容易看到 ¾就是!1^对角线上第 1行第 i列到第

¾ 0

2行第 2列的 2x2的矩阵块 0 p p 、― «(1

由 i _W ) - l^K(_¾)J 得到任意一个满足所述等式的¹^ , 在本实

中的一项

即可 ₍ 实际上，可以取 4艮多个值，在复平面上旋转任意的角度得到的*¾ 还是满足 ) ⁼、^Kw 。但是在本实施例中，以实数的为例，给出后续的检测信号过程。

下面递推最后被检测的 m个发射符号组 ^，…，^，^对应的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵，记为^ 。首先，让 m等于 2, 进入步骤 404。

步骤 404: 判断是否已得到所有被检测发射符号组对应的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵，即判断 m是否大于 M, 如果是，则转到步骤

308; 否则，递推求的值，执行步骤 405、 406、 407。

步骤 405: 最后被检测的 m个发射符号组 ^，…，^，^对应的扩展信道矩阵为 , 因此，相应的估计误差协方差矩阵的逆矩阵

R 1)

与 ^KU有如下的递推关系

其中， W是上一次递推的结果或者是初始

容易看到和都可以从步骤 302中计算的 R^(M)中直接得到，更具体的， ^™是 R(^M)对角线上第 2m - 1行第 2m - 1列到第 2m行第 2m 列的 2x2的矩阵块，而 ^Ϋ^」是由 R(^M)第 2m - 1列和第 2m列的头 2 ( m - 1 )行组成的 2 ( m - 1 )行 2列的矩阵块。从而不需要任何计算，就可以直接得到

第一行第一列的项就可以得到整个把第一行第一列的项记为 " '；同理，由？ ^的第一列就可以得到它的第二列，把 ^Ϋ^的第一列记为 ^Y 步骤 406: 求最后被检测的 m个发射符号组 ^••Ά 对应的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵

由

, 递推方法如下所述：对于任何一个正方形的矩阵 A总可以通过正交变换∑将矩阵变换成完全上三角形的矩阵 Β = ΑΣ , 如果有 Α ·Α^Η = C , 则一定有。因此，也一定存在完全上三角形

首先定义是在 ^kD的基础上增加一行和一列得

p(m)/2 ( p(m)/2 R (^m) T>(m)/2

到的矩阵，下面求满足 ^™) ¾) 关系的）

的一个完全上三角形的。其中，是上一次递推的结果或者是初始值

实际上，也可以取其它值， Α-™ι在复平面上旋转任意的角度后、 ""― , /p -l)/2 ) /p -l)/2

得到的 An— ^还是满足 A ^Y™- J的关系。但是在本实施例中，以实数的^^为例，给出检测信号的方法。

的基础上增加一行和一列，得到

T )/2 「Π

。所增加的一行为

, 该行向量为除最后一项以外其它的项

V

p )/2 p -l)/2 全部为零的向量；所增加的一列为 ,可以由 4目对于增力口的一列必然为

为实数时，所述

的关系才成立，否则还需要作相应的修改。

步骤 407: m的值增加 1, 即 111 = 111+ 1, 然后转到步骤 404, 以递推计算最后被检测的 m个发射符号组 ^，…，^，^对应的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵 '™) 的值。

步骤 408: 得到所有 Μ个发射符号组^， ^-ρ… ，…，^^对应的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵¹^ ) 的值。就是信号检测过程中决定一个最优检测顺序，且依照所述最优检测顺序并使用干扰消除的方法

-θ 逐次检测各个发射符号组时，所使用的矩阵 Ρ^{1 2}的初始值，记 Ρ^{1 2} = ^Ρ(^) 。得到所有待检测发射符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵的初始值后，进入图 5所示的检测信号的流程中，即转到图 5的 a。

图 5的信号检测流程从 a开始。从 m个发射信号组中检测在一个

Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内所发射的一个符号组时，这 m个待检测发射符号组的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵记为 P(^M)/2。

步骤 500: 用于信号检测过程中迭代的 P^1/2的初始值记为 P(^M)/2，即 p^(M)/2 = P^1/2； p(^M)/2对应的扩展信道矩阵就是¹ , 记为 ^H(M) = ■ 而相应的发射符号组的索引仍然是向量 ^{f = [ i}，²，… ，…，^-¹，^] 。对接收到的信号 ^^ ，^ …，^，/^] 进行预匹配滤波变换，得到接收信号向量 r 的预匹配滤波结果 ) ^r , 其中， ^H ) 为匹配滤波器。让检测信号的变量 m等于 M之后，转到步骤 501。

步骤 501 : 判断是否检测最后一个发射符号组，即判断 m是否小于 2, 如果是，则转到步骤 512; 否则，执行步骤 502。

步骤 502:在 m个发射符号组中确定接收信噪比最好的发射符号组。所以计算其中任意一行的长度即可。计算并找到 P(^M)/2的最小长度行向量，共有两行，分别记为第 2n - 1行和第 2n行 , n的取值范围是 n=l,2, ... , m, 所述的第 2n - 1行和第 2n行对应于 m个发射符号组中接收信噪比最好的发射符号组，即当前被检测的发射符号组。

步骤 503 :把 P(^M)/2的第 2n - 1行与 P(^M)/2的第 2n + 1行交换，再把 P^(M)/2 的第 2n + l行与 P(^M)/2的第 2n + 3行交换， ...，直到把 P(^M)/2的第 2m - 3 行与 P(^M)/2的倒数第二行即第 2m - 1行交换；再把 P(^M)/2的第 2n行与 P^(M)/2 的第 2n + 2 行交换，再把 P(^M)/2的第 2n + 2 行与 P(^M)/2的第 2n + 4 行交换， ...，直到把 P(^M)/2的第 2m - 2行与 P(^M)/2的最后一行即第 2m行交换。并且通过在向量 f中交换相应的项，重新给发射符号组索引编号。在表示多个接收信号的预匹配滤波结果的向量中交换相应的项。在矩阵 Φ )中交换相应的行和列，即把第 2η - 1行与第 2η + 1行交换，再把第 2η + 1行与第 2η + 3行交换， ...，直到把第 2m - 3行与倒数第二行即第 2m - 1行交换；把第 2n - 1列与第 2n + 1列交换，再把第 2n + 1列与第 2n + 3列交换， ...，直到把第 2m - 3列与倒数第二列即第 2m - 1列交换；把第 2n行与第 2n + 2行交换，再把第 2n + 2行与第 2n + 4行交换， ...，直到把第 2m - 2行与最后一行即第 2m行交换；把第 2n列与第 2n + 2列交换，再把第 2n + 2列与第 2n + 4列交换， ...，直到把第 2m - 2列与最后一列即第 2m列交换。

步骤 504: 判断在 P^(m)/2的最后一行的最小长度行向量中是否只有最后 1项元素非零，如果是，则转到步骤 505; 否则，转到步骤 506。

其中，如果 P^(m)/2的最后一行只有最后 1项元素非零，那么必然有 P^(m)/2 的倒数第二行只有倒数第 2项元素非零，因为这两行对应于同一个发射符号组，由其中一行可以推导出另一行。

步骤 505: 由

直接得到下一次迭代所需要的 P(^m—^1)/2 , 以及计算信号检测向量所需要的 P 的最后两列，即使用

^1)/2， ^{2 1)/2}， ^/2就可以计算信号检测向量。其中，由^ ^1)/2可以得到 )/2

P2 , 反之亦然。然后转到步骤 507。

步骤 506 : 通过正交变换∑将 P(^m)/2变换成块上三角的矩阵，即

其中，由于 P^(mV2矩阵的对称性，由 ^1)/2可以得到 ^^{2 1)/2} , 反之亦然从正交变换得到的 P^m/2∑中，可以得到下一次迭代所需要的 P

0

以及计算信号检测向量所需要的 P, 然后转到步骤 507 m m

P m ^1/2 0 步骤 507: 利用步骤 505或步骤 506中所获得的、 Pn

(m—l

算信号检测向量和 G_2m , 即

如本步骤所述，用于检测信号的信号检测向量的计算量非常小，也没有任何矩阵求逆的过程。

步骤 508: 根据所得到的信号检测向量和接收信号的预匹配滤波结果得到当前被检测发射符号组在两个符号周期内的两个符号的估计值，如果当前被检测的是进行 Alamouti 空时分组码编码的符号组，那么

的是没有进行 Alamouti空时分组码编

码的符

号组，那么

, 再由此得到对发射符号组中两符号的估计值和。

步骤 509:根据给定的符号星座，对估计值和进行量化（ slicing ), 得到和。

步骤 510: 从接收信号向量的预匹配滤波结果中消除当前检测到的发射符号组中两个符号的影响，通过干扰消除技术将下一次信号检测问题变为 m - 1个发射符号组的检测，具体方法是：删除有 2m项的列向量 z™的最后 2项得到有 2(m - 1)项的列向量 (zJ ；从 (zJ 中消除当前被检测到的发射符号组中两个符号的干扰，如果当前被检测的是进行

Alamouti空时分组码编码的符号组，那么得到

果当前被检测的是没有进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么得

Z_m— = (_ZJⁱⁿ"^s - (p_n

」。其中是矩阵 Φ(™)的最后 1列即第 2m - 1 列和第 2m列的头 2m - 2行。

步骤 511：步骤 505或步骤 506中所获得的 P(^m—^1)/2用于下一次的迭代。删除矩阵 Φ )的最后 2行和最后 2列，即删除 Φ )的第 2m _ 1行和第 2m 行，以及第 2m - 1列和第 2m列，得到用于下一次迭代的 ^υ。

然后，让 m的值减 1 , 即 m = m - 1 , 转到步骤 501 , 进入下一次迭代。

步骤 512: 与最后一个被检测发射符号组对应的两个信号检测向量 b b₂为

步骤 513: 得到当前被检测发射符号组在两个符号周期内的两个符号的估计值，如果当前被检测的是进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么

；如果当前被检测的是没有进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么

, 再由此得到对发射符号组中两个符号的估计值和 ^。步骤 514:根据给定的符号星座，对估计值和^进行量化（ slicing ), 得到和结束本流程。

根据图 4和图 5所示的流程图，完成了 L组 Alamouti空时分组码外加 K组符号的检测。

以上所述实施例二中，针对图 5所示的检测信号，可以用以下描述的两种方法实现。分别描述如下。

( I )针对上述实施例二中的图 5所示检测信号过程中，步骤 502 所述确定最小长度行向量即确定当前被检测发射符号组后，可以先不执行步骤 503所述的对 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量的交换，而可以在步骤 506所述的对 P(^m)/2进行正交变换后，将正交变换后的最小长度行向量交换到最后两行。

针对所述的正交变换，通常的方法是，使用正交变换使得两个最小长度行向量中的一个中只有一个元素非零，然后去掉所述非零元素所在行和列得到缩小了的新的矩阵，对应的，发射符号少了一个。再使用正交变换使得缩小了的新的矩阵中上述两个最小长度行向量中的另外一个中只有一个元素非零，然后再去掉所述非零元素所在的行和列得到下一次检测信号所需的矩阵。

本发明提供新的正交变换方法，即利用 P(^m)/2对称性的使用一系列的

Givens正交变换的方法，使得正交变换的次数和计算量减少，所述的正交变换通过以下过程实现，筒单描述如下所述：

所述 P(^m)/2对称性是指：在 P(^m)/2中，第 2i - 1行、 2i行和第 2j - 1歹' J、 2j列构成的 2x2的矩阵块中，对角线上的元素有共轭或负的共轭关系， p · . p

即矩阵块中的元素满足 = ^和 - = 的关系， i=l,...,m, j=l,...,m。因此，在 P(^m)/2中利用第 2j - 1 列可得到第 2j 列，反之亦然。

步骤 502所述， P(^m)/2中最小长度行向量所在行对应为第 2n - 1行和第 2n行。

首先通过 Givens正交变换，改变 P(^m)/2矩阵的第 2j - 1列和第 2j列的元素，将 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n行的第 2j - 1列的元素变换为零，这样，由于 P(^m)/2矩阵的第 2j - 1列和第 2j列的对称性，相应的，第 2n - 1行的第 2j列的元素也变换为零，同时，变换后第 2j - 1列和第 2j列仍然保持对称性， j=n,...,m, 而当 m=M, 即 P^(M)/2是完全三角形而且对角线上的 2x2 矩阵块都是形如

的对角矩阵时， j=n+l" . "M。

然后通过 Givens正交变换，改变 P(^m)/2矩阵的第 2j列和第 2k列的元素，将 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n行的第 2j列的元素变换为零，这时，由于第 2j列和第 2k列没有任何对称性，因此，变换后第 2j - 1列和第 2j列不再保持对称性， j=n，...,m, k=n,...,m, j≠k;而当 m=M,

(P ¹ 11 o ^w 即 P^(M)/2是完全三角形而且对角线上的 2x2矩阵块都是形如〔 ^{0 ρ}ι」的对角矩阵时， j=n+l,...,M, k=n+l,...,m。重复这样的过程，直到 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n行只有一个非零元素。为了表达的方便，通常取最后一个元素，实际上任意的第 2k个都可以， k=n,...,m。

最后，再通过 Givens正交变换，改变 P(^m)/2矩阵的第 2j - 1列和第 2k

- 1列的元素，将 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n _ 1行的第 2j - 1列的元素变换为零，通过所述 Givens变换后的第 2j - 1列和第 2j列再次保持对称性， j=l,...,m, k=l,...,m, j≠k。或者，不用通过 Givens正交变换将 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n - 1行的第 2j - 1列的元素变换为零，而是直接利用 P(^m)/2矩阵中第 2j - 1列和第 2j列的对称性，利用第 2j列直接得到第 2j - 1列的元素。

上面两段话中的步骤，也可以变为通过 Givens正交变换，改变 P^(m)/2 矩阵的第 2j - 1列和第 2k _ 1列的元素，将 P(^m)/2矩阵的最小长度行向量所在的第 2n - 1行的第 2j - 1列的元素变换为零，重复这样的过程，直到 pw/₂矩阵的最小长度行向量所在的第 _2n _ 1行只有一个非零元素。然后再直接利用 P(^m)/2矩阵中第 2j - 1列和第 2j列的对称性，利用第 2j - 1 列直接得到第 2j列的元素。

通过上述 Givens正交变换最后得到的 P(^m)/2为，最小长度行向量第 2n - 1行和第 2n行都只有一项为非零元素的矩阵。

下面，举具体例子说明如何对 P(^m)/2矩阵进行正交变换，计算信号检测向量和得到下一次检测信号所需的 P(^m—^1)/2。下面的检测信号的具体例子中，主要说明 P^(mV2的变换过程。

假设，发射端总共有 8个发射天线，分成 4个发射天线组，每一组包括 2个发射天线发射一组空时分组码。接收端需要检测所述 4个发射天线组所发射的符号。通过如图 3所示的求 P^1/2的过程 , H没所得到的 P^1/2

(4)/2

的初始值为 P 那么 P⁽⁴⁾'²是一个 8x8 的上三角形的矩阵，为

0 -P ¹ 23 P、5 p、， -p_2l

0 P₂ p

p₂₅ ¹ 27

0 0 0 - p

¹ 37 -

0 0 0 p p p*

p (4)/2 ¹ 33 ¹ 47 ¹ 37

0 0 0 0 P₅₅ 0 p₅， -

0 0 0 0 0 ₅ p₆，

0 0 0 0 0 0 p

¹ 77 0

0 0 0 0 0 0 0 P，，得到 P^1/2的初始值 P(^4)/2后，首先，利用 P(^4)/2确定最小长度行向量，以确定第一个被检测的发射符号组。如果 p(^{4) / 2}的最小长度行向量所在的行不是只有一项为零，则需要对 p(^{4) / 2}进行正交变换，将最小长度行向量所在的行变换为只有一项为零；否则，直接利用 p(^{4) / 2}计算信号检测向量和下一次检测信号所需的 P^(3)/2。

其中，将最小长度行向量所在的行变换为只有一项为零的矩阵，通过以下所述的正交变换完成，具体描述如下所述。在此，定义 Givens(i,j,k) 是一个 Givens变换，它改变 ^ρ(™)^/2的第 j列和第 k列，并且把 ^ρ(™)^/2的第 i 行的第 j列的项变为零。

假设，在 P(^4)/2矩阵中，最小长度行向量是第 3行和第 4行。那么，先使用 Givens(4,5,6), 将 P(^4)/2变换为第 4行的第 5列元素为零的矩阵_: 相应的， P(^4)/2的第 5 列和第 6列元素也改变，得到

中的带有右上标'的元素 ^表示当前的 Givens变换所影响的项。由于 P^(4)/2矩阵中第 5列和第 6 列具有对称性，当前的 Givens变换把第 4行的第 5列元素变为零的同时，也必然把第 3行的第 6列元素变为零，同时， Givens变换后的第 5列和第 6列仍满足对称性。再使用 Givens(4,7,8), 将 ^P'(^4)/2变换为第 4行的第 7列元素为零的矩

(4)/2 "(4)/2 阵，相应的， P 的第 7 列和第 8 列元素也改变，得 p 0 p' p"

0 p* P' p'* P"

rn

0 0 p 0 p' 0 p" 0

0 0 0 p 0 0

P

0 0 0 0 p' p"

0 0 0 0 P' p'* P"

0 0 0 0 0 0 p"

0 0 0 0 0 0 P" P 中的带有右上标"的元素表示当前的 Givens变换所影响的项由于 P 矩阵中第 7列和第 8列具有对称性，当前的 Givens变换把第 4行的第 Ί列元素变为零的同时，也必然把第 3行的第 8列元素变为零，同时， Givens变换后第 Ί 列和第 8列仍保持对称性。

变

然后，再使用 Givens(4,4,6) , 将 ^ρ 变换为第 4行的第 4列元素为换

零的矩阵，相应的, Ρ 的第 4列和第 6列元素也改得变，得 . Ρ

0 ρ' ρ"

0 Ρ P^f

0 0 ρ 0 _Ρ'* 0 0

0 0 0 0 0 0

Ρ

0 0 0 ρ'" ρ"

0 0 0 P^f

0 0 0 0 0 0 ρ"

0 0 0 0 0 0 Ρ

中的带有右上标'"的元素表示当前的 Givens变换所影响的项。由于本次 Givens变换改变 7 ^Ρ"(⁴)^{/ 2}矩阵中第 4列和第 6列，因此， Givens变换后，第 3列和第 4 列不再满足对称性，第 5列和第 6列也不再满足对称性，例如 _ 与¹^ 之间不再有负的共轭关系， ^Pl 与之间也不再有共轭关系。再使用 Givens(4,6,8) , 将 P

(^4)P(4V2中的带有左上标 ⁽⁴⁾的表示当前的 Givens变换所影响的项。同上一次 Givens变换相同， Givens变换后，第 5列和第 6列也不满足对称性，第 7列和第 8列也不再满足对称性。再对依次使用 Givens(3,3,5)和 Givens(3,5,7),得到第 3行和第

4行分别只有一个非零项的矩阵 ^p 。但是由于 P 矩阵的对称性，容易验证，可以由 ^(4)p(4)'²的第 4 , 6 , 8 列直接推导出对 (^4)p(4)/2使用 Givens(3,3,5)和 Givens(3,5,7)后得到的第 3 , 5 , 7列，得到 ( 。两种

然后对进行行交换，把第 3行和第 4行作为最后两行，同时把第 3 行和第 4 行以下的所有行上移，得到（⁶)^ρ(4)/2 , 0

0

0 0

)p 0 0 ，

0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

)p

利用所得到的的最后两列可以计算信号检测向量，其方法为:

,对应两个待检测发射符号的信号检测

向量和分别为

其中，容易证明

从所得到的中，还可以得到下一次检测发射符号组所需的

P 其方法为从 p 中去掉最后 1 行和最后 1 列，得到 0 (4 _(4)

3 ^Γ23 ¹15 ¹25

0 p'" (4 (4

r23 ^rl3 ^r25 ^Γ15

(4 — (4)

0 0 ^Γ64 ^Γ54 ¹55 ^Γ65

0 0 p^r» (4 (4

^Γ5Λ ^r64 ^r65 ^Γ55

0 0 0 0 (4 (4

186 ^Γ76

0 0 0 (4

0 (4

0 0 0 0 0 0 再去掉最后 1行和最后 1列，

从所得到的 ρ 中可以看到， ρ 是分块完全三角形的。 ρ 的形式与最初的 ^ρ(4)/2的形式有所区别。 ρ(^4)/2是完全三角形而且对角线上的 Ρ,

2x2矩阵块都是形如 0

的对角矩阵

但是,针对分块完全三角形形式的 ^ρ(3'" ,同样也可以使用上述对的正交变换方法进行信号检测。比如，如果 ^ρ(3)/2的最小长度行是第 3行和第 4 行，那么先对 ^Ρ(3)/2依次使用 Givens(4,3,4) , Givens(4,5,6) , Givens(4,4,6)，再根据的第 3列和第 4列的对称性以及第 5列和第 6 列的对称性不进行 Givens(3,3,5)而得到同 Givens(3,3,5)作用于 ^p(3)/2后的

0 X X X X

0 Pu X X X X

0 0 0 0 x 0

0 0 0 0 0 X

0 0 X X X X

结果，最终对 P 进行正交变换得到 0 0 X X X X 形式的矩阵，其中 X表示非零元素。而通过正交变换后所得到的矩阵中每一个 2x2的块矩阵都满足对称性。然后把第 3 , 4行和最后的两列删除，得到下一次检测信号所需要的 p , 所得到的 p 仍然是分块冗全三角形形式的矩 p 1)/2 在以上信号检测过程中，所得到的下一次检测信号所需要的为分块冗全三角形矩阵。针对所述分块冗全三角形的 p 矩阵，也可以使用两个 Givens变换，将 ^p 变换为冗全三角形形式的矩阵，使得变换后的矩阵具有如同初始的 ^P(4)/2的形式。下面以上述过程中所得到的

P 为例，说明通过 Givens变换将 ^p 变换为冗全三角形形式的矩阵的方法，其方法是：首先对 ^P(3)/2用 Givens(4,3,4) , 将 ^P(³)^/2的第 4行的第 3列元素变换为相应的， P 中第 3 列和第 4 列的元素也变化，得到

(5) τ>(3)/2

^ρ 中，左上标为 ⁽⁵⁾的元

(5) ρ

素表示当前的 Givens变换所影响的项

(5) n(3)/2 _ _ . , (5) «(3)/2

然后对再再 J用f¹ Givens(6,5,6) , 将 ^V 的第 6行的第 5列元素

(5) n(3)/2 (6) (3)/2 变换为零，相应的，（^{5) p}w中第 5列和第 6列的元素也变化，得

(6) l>(3)/2

^p 中，左上标为 ⁽⁶⁾的元素 'J的表示当前的 Givens变换所影响的项。

_ , (6) "o(3)/2 D(4)/2 、、通过以上正交变换所得到的 p 的形式与 p 的形式冗全相同。但是，实际上为了减少不必要的计算量，不需要将下一次检测信号所需的 ^P(m— ^1)/2变换为完全三角形形式的矩阵，因为将下一次检测信号所需的

^P(m— ^1)/2变换为完全三角形形式的矩阵与否，对检测信号没有任何影响。

( II )如上述实施例二中所述的图 5所示检测信号和上述 I中所述的检测信号过程中，在 P^(m)/2矩阵中将每一次被检测发射符号组对应的行向量交换到最后一行，相应的，交换向量中对应的项，交换 Φ )矩阵中对应的行和列。以上所述的检测信号过程中的 P^(m)/2可以是完全三角形矩阵，也可以是分块完全三角形矩阵。

由于 P^(m)/2矩阵的每一行都具体对应特定的发射符号，在 P^(m)/2矩阵中不将被检测发射符号对应的行向量交换到最后一行，相应的，也不交换向量中对应的项以及不交换 Φ^(Μ)矩阵中对应的行和列，这样进行信号检测所得到的结果也同样是正确的。

因此，在实际应用中，检测信号过程中的 P^(m)/2可以是通过筒单的行和列的交换能够变成所述完全三角形矩阵的矩阵，或者是通过筒单的行和列的交换能够变成所述分块完全三角形矩阵的矩阵。这时，可以不用进行如步骤 503所述的对检测信号过程中所需要的 P(^m)/2矩阵、向量、 Φ⁽ 矩阵的行和列的交换。可以通过以下方法实现，筒单介绍如下所述：步骤 502所述，在 P(^m)/2中确定接收信噪比最好的发射符号组对应的两行后，通过上述的正交变换将所述两行变换为每一行只有一项元素为非零，并且两行中的每一行的唯一的一项非零元素所在的位置，满足上述的对称关系，即这两个非零元素在同一个 2 x 2 的满足对称关系的矩阵块中，而且这两个非零元素所在的行和列都不相同，再使用所述非零项所在的两列计算信号检测向量。

检测完当前所确定的接收信噪比最好的发射符号组后，从 P^(mV2中删除所述非零项所在的 1行和 1列得到 P(^m— ^1)/2；相应的，从 Φ(™)中删除与所述当前所确定的接收信噪比最好的发射符号组对应的 2 行和 2 列得到

Φ^(η-¹⁾；从中删除与所述当前所确定的接收信噪比最好的发射符号组对应的两项得到 -1。所得到的 P(^m— ^1)/2、、 -1为下一次检测 m - 1个发射符号组所需的矩阵。

本实施例还提供了如图 6所示的 MIMO系统的接收机具体结构图。该接收机是本发明所提供接收机的另一种具体实施方式。在该接收机中可以应用上述本实施例中的方法。具体地，如图 6所示，该接收机包括：接收单元 610、信道估计单元 620、分解因子矩阵计算单元 630、符号检测单元 640和预匹配滤波单元 650。其中，符号检测单元 640包括检测子单元 641和干扰消除子单元 642。

在该接收机中，接收单元 610, 用于接收经过 Alamouti空时分组码编码后形成的信道信号，获得至少两个接收信号。

信道估计单元 620, 用于根据接收单元 610获得的接收信号进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵，并利用该信道矩阵得到在所述一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号与接收信号之间的信道系数组成的扩展信道矩阵，将该扩展信道矩阵作为信道矩阵传送给分解因子矩阵计算单元 630。

分解因子矩阵计算单元 630, 用于利用信道估计单元 620得到的信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并利用所述部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，用于递推求得在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并传送给符号检测单元 640中的检测子单元 641。

预匹配滤波单元 650, 用于接收所述扩展信道矩阵和所述接收信号，利用扩展信道矩阵对接收信号进行预匹配滤波，将预匹配滤波结果发送给检测子单元 641 , 并计算扩展信道矩阵的互相关矩阵，将预匹配滤波结果和所述互相关矩阵传送给符号检测单元 640 中的干扰消除子单元 642。

符号检测单元 640中的检测子单元 641 , 用于在待检测符号中选择当前被检测的在一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内的一个符号组作为当前被检测的一个符号组，根据接收到的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵、扩展信道矩阵以及对接收信号的预匹配滤波结果得到对所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值，并将该估计值发送给干扰消除子单元 642。干扰消除子单元 642, 用于根据接收到的扩展信道矩阵的互相关矩阵计算对检测后续待检测符号的干扰值，并从所述预匹配滤波结果中消除已检测符号的干扰，得到修正的预匹配滤波结果，传送给检测子单元 641。

在实施例二中，在求对应于所有发射符号组的 P^1/2初始值的递推过程中，即在步骤 403 , 以及步骤 406的每一次递推中，都有一个求实数平方根的步骤，而且这个步骤和其它步骤之间是串行的关系，即必须在这个步骤完成以后，才能执行下面的步骤。为了避免上述求实数平方根的步骤对其它步骤带来的负面影响， P^1/2初始值还可以通过另一种方法递推。下面给出实施例三，给出利用 LDL^T分解因子递推 P^1/2初始值的方法。

实施例三：实施例三与实施例二的应用场景相同中也给出当发射端 2L + K个发射天线发射所述 L组 Alamouti空时分组码外加 K组符号时，利用接收端 N个接收天线接收的接收信号检测信号的方法。其中， 2L个发射天线发射由 L组符号通过 Alamouti空时分组码编码器信道编码后得到的 L组 Alamouti空时分组码，而 K个发射天线直接发射 K组符号。图 7 为本实施例中检测信号之前递推 P^1/2初始值的流程图，包括以下几个步骤：

步骤 701、 702: 分别与实施例二中图 4所示步骤 401和 402的描述和处理方法一致。步骤 703:计算最后被检测的一个发射符号组 ^对应的估计误差协方差矩阵的 LDl/分解因子矩阵，记为¹ ^和¹^^。

ττ(1) _「h Ί

对应发射符号组^的扩展信道矩阵为 ( ^{) _} L 」。从步骤 402中计算的 R(^M)中，得到发射符号组^的估计误差协方差矩阵的逆矩阵为

R (1)

(¾) (h ) 'h ₊ « = , 容易看到就是 R^(M)对角线上第 1行第 1列到第

0 R,

2行第 2列的 2x2的矩阵块由 τ (ΐ) Γ|(1) / τ (ΐ) R (1)

得到满足所述等式的 "和

计算¹ 时只需要计算¹ 中的-

J¾ \ J 即可由于 L矩阵必然是单位上三角形的，即右上方的一半元素非零, 时对角线上的元素全部为 1 , 从而 L、 D矩阵都是唯一的。下面递推最后被检测的 m个发射符号组 ^，…，^，^对应的 LDL^T分解因子矩阵，记为和 ^D£))。首先，让 m等于 2, 进入步骤 704。

步骤 704: 判断是否已得到所有被检测发射符号组对应的估计误差协方差矩阵的 LDl/分解因子矩阵，即判断 m是否大于 M, 如果是，则转到步骤 708; 否则，递推求 ))和 ^D£))的值，执行步骤 705、 706、 707。步骤 705: 最后被检测的 m个发射符号组 ···，^ ^对应的扩展信道矩阵为 , 因此，相应的估计误差协方差矩阵的逆矩阵为 ^R =(^H£))) ·ι¾+«ι > (m)

(m—

R 1)

与 u有如下的递推关系

κ ( ： ( R^(m—

, 其中， ^KD是上一次递推的结果或者是初始

容易看到和都可以从步骤 702中计算的 R^(M)中直接得到，更具体的， 4™是 R(^M)对角线上第 2m- 1行第 2m- 1列到第 2m行第 2m 列的 2x2的矩阵块，而 ^Ϋ^是由 R(^M)第 2m - 1列和第 2m列的头 2 ( m - 1 )行组成的 2x2 (m- l ) 的矩阵块。从而不需要任何计算，就可以直

R

到 R^(m) κ

接得 ^K( 。容易看出, 0 R,

, 从而由第一行第一列的项就可以得到整个^"), 把 ^")第一行第一列的项记为同理, 由 ^Ϋ^」的第一列就可以得到它的第二列，把 ^Ϋ^」的第一列记为 ^{Y m}」。步骤 706: 求最后被检测的 m个发射符号组 ^，…，^，^对应的 LDL 分解因子矩阵和 ^DiS。

系递推求和 ^fc) , 递推方法如下所

首先定义^™> 是在 ^KD的基础上增加一行和一列得到的矩阵，下面求满足 !M!) ( Z ) = ( )) ) 关系的 Λ^ Lr))、和 i一 Α D'„)。

而和 DD 可以由 L D 0 1

）和 -c^得 ί

o ! 即在^£))和¾))的基础上增加一行和一列，得到 ^L¾和

D ΰ中所增加的一行为 [^{G !}], 该行向量为除最后一项以外其它的项全部为零的向量；所增加的一列为

, 可以由 ^L 相对于 ^LU增加的一列

得到。更具体的，假设必然为 μ₂

s

2m— 2

0

1

多一项。

步骤 707: m的值增加 1, 即 111 = 111+1, 然后转到步骤 704, 以递推计算最后被检测的 _m个发射符号组 ^，…，^，^对应的 LDL^T分解因子矩阵和 ^D 的值。

步骤 708:得到所有 M个发射符号组 ^-1，… ，…， ^对应的 LDL^T 分解因子矩阵

的值。步骤 709:根据和《)计算 P^1/2的初始值，其步骤是：首先根据

Ί\(Μ)/2 _η(Μ)/2 D (M) (M)/2

矩阵得到满足 ^D^ 关系的对角矩阵¹^^— ,然后计算 P^1/2的

η(Μ)/2 τ(Μ) _η(Μ)/2 (M)/2

初始值为 ^(t« ) = ^(t« ) ' ^(t« ) ^ 就是信号检测过程中决定一个最优检测顺序，且依照所述最优检测顺序并使用干扰消除的方法逐次检测各个发射符号组时，所使用的矩阵 P^1/2的初始值，记 P^1/2 = ^P )^/2。

根据以上图 7所述的步骤得到 P^1/2初始值后，可以根据图 5所示的步骤进行对发射符号的检测，即转到图 5的 a中。

在检测信号的过程中，当实际检测顺序和求 P^1/2初始值时所设定的最优检测顺序相同时，由前所述，不用对待检测发射符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵进行正交变换，直接计算检测信号时所需的信号检测向量。

而当实际检测顺序和求初始值和时所设定的最优检测顺序相同时，按照所假设的最优检测顺序检测信号时，得到所有发射符号的估计误差协方差矩阵的 LDL^T分解因子矩阵矩阵和《)矩阵后，不用计算所有发射符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵 P^1/2的初始值，直接利用矩阵和《)矩阵就能够得到检测信号时所需的信号检测向量，具体的方法如图 8所示流程。

在图 7所示流程中，步骤 708所述得到所有发射符号的估计误差协方差矩阵的 L、 D矩阵后，跳过步骤 709, 进入图 8所示检测信号的流程中，即步骤 708之后，转到图 8所示的 b。

图 8的信号检测流程从 b开始。在 m个发射符号组中检测一个符号组时，这 m个待检测发射符号组的估计误差协方差矩阵的 LDL^T分解因子矩阵 L矩阵和 D矩阵分别记为和 ^D("°。图 8所示的检测信号流程包括以下几个步骤：

步骤 800: 用于信号检测过程中迭代的 L和 D的初始值记为 ^L(M)和 τ

D ； ^L 和 D 对应的扩展信道矩阵就是 , 记为 ^{H H} « ；而相应的发射符号组的索引仍然是向量 ^{f = [ l}，²，… ，…，^-¹，^] 。对接收到的信号 [^ ，/^，/^，…，^， ^进行预匹配滤波变换，得到接收信号向量 _r 的预匹配滤波结果 ⁼(^Η ) ^Γ, 其中，（^H ) 为匹配滤波器。让检测信号的变量 m等于 M之后，转到步骤 801。

步骤 801: 判断是否检测最后一个发射符号组，即判断 m是否小于 2, 如果是，则转到步骤 809; 否则，执行步骤 802。

步骤 802:确定在 m个发射符号组中，当前被检测的发射符号组是它在或 ^D("°矩阵中对应的是第 2m- 1行和第 2m行,即最后的两行。

步骤 803: 由

直接得到下一次迭代所需要的和 , 以及计算信号检测向量所需要的的最后两列和 ^, 即使用 lT—¹), ^ ¹和^^就可以计算信号检测向量。其中，由^^^可以得到^ 反之亦然。然后转到步骤 804。

步骤 804: 利用步骤 803中所获得的 ^£2^)和计算信号检

测向量和 G ，即

, 推导如下: 信号检测向量是两行，

的最后两

行

，即 ^U2 -1) 0

1 0

,、 0

L2^(m-^l) 0 1

因此信号检测向量和 " G_29mm分别为

步骤 805: 根据所得到的信号检测向量和接收信号的预匹配滤波结果得到当前被检测发射符号组在两个符号周期内的两个符号的估计值，如果当前被检测的是通过 Alamouti 空时分组码编码器的符号组，那么

；如果当前被检测的是没有通过 Alamouti空时分组码编码器的符号组，那么

，再由此得到对发射符号组中两个符号的估计值^和。

步骤 806:根据给定的符号星座，对估计值 ^和 ~ 进行量化（ slicing ), 得到和^。

步骤 807: 从接收信号向量的预匹配滤波结果中消除当前检测到的发射符号组中两个符号的影响，通过干扰消除技术将下一次信号检测问题变为 m - 1个发射符号组的检测，具体方法是：删除有 2m项的列向量 ^z™的最后 2项得到有 2(m - 1)项的列向量 (zJ ；从 (zJ 中消除当前被检测到的发射符号组中两个符号的干扰，如果当前被检测的是进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么得到 L -」；如果当前被检测的是没有进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么得

」。其中 t是矩阵 Φ )的最后 2列即第 2m - 1 列和第 2m列的头 2m - 2行。

步骤 808: 步骤 803中所获得的 L ¹)和用于下一次的迭代。删除矩阵 Φ )的最后 2行和最后 2列，即删除 Φ )的第 2m _ 1行和第 2m 行，以及第 2m - 1列和第 2m列，得到用于下一次迭代的 Φ ^。

然后，让 m的值减 1 , 即 m = m - 1 , 转到步骤 801 , 进入下一次迭代。

步骤 809: 与最后一个被检测发射符号组对应的两个信号检测向量 b b₂为

步骤 810: 得到当前被检测发射符号组在两个符号周期内的两个符号的估计值，如果当前被检测的是进行 Alamouti空时分组码编码的符号组，那么

, 再由此得到对发射符号组中两个符号的估计值^和。

步骤 811 :根据给定的符号星座，对估计值和进行量化（ slicing ), 得到和结束本流程。

在本实施例三中，通过图 7和图 5所示的流程，或者通过图 7和图 8所示的流程，完成了 L组 Alamouti空时分组码外加 K组符号的检测。上述本实施例三的检测方法可以在图 6所示的接收机中进行实施。其中，在分解因子矩阵计算单元中应用本实施例三中的方式递推求得分解因子矩阵。

根据上述实施例中图 3和图 6所示接收机的具体实施方式，可以得出本发明提供的接收机总体结构图。如图 9所示，该接收机包括：接收单元 910、信道估计单元 920、分解因子矩阵计算单元 930和符号检测单元 940。

在该接收机中，接收单元 910, 用于接收信道信号，获得至少两个接收信号。

信道估计单元 920, 用于根据接收单元 910获得的接收信号进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵，传送给分解因子矩阵计算单元 930。

分解因子矩阵计算单元 930, 用于利用信道估计单元 920进行信道估计所得到的信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并利用所述部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，递推求得包括所述部分符号且个数多于所述部分符号个数的符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并将获得的分解因子矩阵传送给符号检测单元 940。

符号检测单元 940, 用于接收分解因子矩阵，并利用分解因子矩阵，在接收单元 910获得的接收信号中检测发送端发送的至少两个符号中的至少一个。

由上述三个实施例的具体实施方式可以看出，采用本发明的方法和接收机检测信号时，筒化了检测信号的计算复杂度，提高了计算稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种多天线数字无线通信系统中信号检测的方法，在多入多出 MIMO系统中检测发射端发射的至少两个符号，其中所述至少两个符号中的至少一个符号在发射端由一个编码器进行信道编码后再由至少一个发射天线发射；所述编码器利用符号重复的方式对输入符号进行信道编码得到信道信号，所述信道信号包括一个原输入符号，或者包括一个输入符号的负数值，或者包括一个输入符号的复数共轭值，或者包括一个输入符号的负的复数共轭值，所述编码器输出的信道信号通过至少一个发射天线发射并通过至少两个不同的信道到达接收端；信号检测的方法，其特征在于，该方法包括：

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，

所述编码器为空时分组码编码器；

发射端发射至少两组符号，所述一组符号包括至少两个符号；其中至少一组符号由空时分组码编码器进行信道编码得到信道信号，然后信道信号在一个空

射天线发射；

步骤 C所述利用信道矩阵计算出所述至少两个符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵为：利用信道矩阵计算出所述一个的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵。

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，

所述空时分组码编码器为 Alamouti空时分组码编码器；

发射端至少有 3个发射天线，发射端分别发射至少两组符号，其中一组符号包括两个符号；其中至少一组符号由 Alamouti空时分组码编码器进行信道编码得到信道信号，然后所述信道信号在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内由 2个发射天线发射；

步骤 c所述利用信道矩阵计算出所述一个空时分组码周期所包括的方差矩阵的分解因子矩阵为：利用信道矩阵计算出所述一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号中的部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵。

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述发射端发射的至少两组符号中，除了通过 Alamouti空时分组码编码器编码后发射的符号之外的符号，在所述一个 Alamouti空时分组码的两个符号周期内直接通过发射天线发射。

5、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，

所述步骤 b和 c之间进一步包括：利用所得到的信道矩阵，得到在所述一个 Alamouti 空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号与接收信号之间的信道系数组成的扩展信道矩阵；步骤 C所述的信道矩阵为扩展信道矩阵。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，

步骤 c 所述的包括部分符号且个数多于所述部分符号个数的符号为：在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号；

所述步骤 d为：利用步骤 c所得到的分解因子矩阵，检测发射端发射的所有符号。

7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，步骤 c所述利用部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵递推求得所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的步骤包括：以部分符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵作为子矩阵，递推求得所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵。

8、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，

所述步骤 b和步骤 c之间进一步包括：设置检测发射端发射的符号组的先后顺序；

所述步骤 c包括：

c21.利用所设置的检测顺序中最后被检测的一个符号组对应的信道矩阵，计算所述最后被检测的一个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；

c22. 利用与所设置的检测顺序中最后被检测的 m个符号组对应的扩展信道矩阵，并以上一次递推或者步骤 c21得到的最后被检测的 m - 1 个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵作为子矩阵，递推所述最后被检测的 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，如果已得到所有符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，则结束本步骤，否则 m的值加 1 , 返回步骤 c22; 其中， m的初始值设为 2。

9、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述发射端有 2L + K个发射天线，其中 L大于等于 1 , K大于等于 0,且 L + K大于等于 2, 在一个 Alamouti空时分组码周期内的 2个符号周期内，发射端产生 2L + 2K个符号，并使用 2L个发射天线发射 L组符号通过 Alamouti空时分组码编码器编码得到的信道信号和使用 K个发射天线直接发射 K组符号；所述接收端有 N个接收天线；

所述设置检测发射端发射的符号组的先后顺序的步骤包括：对发射端发射的 L + K组符号重新排序得到所述先后顺序，用符号组的序号表

^为 ^L+K， ^L+K-l，…， ^L+l， ^， · · Ά，，

所述步骤 c21 包括：利用符号组 ^对应的扩展信道矩阵 [h ]得到该符号组所包括的两个符号的估计误差协方差矩阵的逆矩阵1¾ , 并根据符号组 ^的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵与矩阵满足的关系得到符号组 ^的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；

所述步骤 c22 包括：利用 m 个符号组^ 对应的扩展信道矩阵 [h h_: ...h_:im ]得到所述 m个符号组的估计误差协方差矩阵的逆矩阵 Ri¾ 中不包含在中的部分项，并根据所述 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵与满足的关系，以及利用所得到的 m _ l 个符号组 Hi的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，递推 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，如果已得到 L + K个被检测符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，则结束本步骤；否则 m的值加 1 , 返回执行步骤 c22;

其中， h_¾表示扩展信道矩阵 H中与符号组 ^的两个符号对应的两个列向量， ί· = 1· · · Μ。

10、根据权利要求 9所述的方法，其特征在于，

步骤 c21所述的！^^ ^^！^+^，其中《为与符号组的信噪比相关的常数；

步骤 c22所述中不包含在 RfJ中的部分项为：一个 2行 2列的矩阵块 ™)和一个 2(m- 1 )行2列的矩阵块

.h_:i +a,

步骤 c22所述递推得到的 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵为：在 m- 1个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的基础上，增加两行和两列得到的矩阵。

11、根据权利要求 10所述的方法，其特征在于，

所述分解因子矩阵为平方根矩阵；所述平方根矩阵与其共轭转置矩阵之积为估计误差协方差矩阵；

步骤 c22所述在 m- 1个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的基础上，增加两行和两列得到 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的步骤为：在 m- 1个符号组的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵

以及标量^ 组成的一列和一行，得到 ¾¾^/2, 其中，在的基础上所增加的一列和一行相交的项是标量 ^，一列的其它项由向量组成，一行的其它项由向量 ( ― ^组成；然后在 ^/2的基础上，增加由向量^、 ^以及标量^ )组成的一列和一行，得到 m个符号组的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵

其中，在¾^^/2的基础上所增加的一列和一行相交的项是标量 ―™，一列的其它项由向量组成，一行的其它项由向量组成，其中，由和标量：构成的列向量是根据由和标量构成的列向量得到；

其中， PU²为步骤 c22上一次递推的结果或步骤 c21中得到的1¾^/2 , 由 β^β^ = —_Η 计算得到任意一个满足所述等式的 , = (P₍ ⁽i T ^y( , (0_m_! )^H为具有 m - 1 项的零行向量；

或者，

所述分解因子矩阵为 LDL^T分解因子矩阵 L、 D矩阵；所述 L矩阵与 D矩阵与 L矩阵的共轭转置矩阵之积为估计误差协方差矩阵；

步骤 c22所述在 m - 1个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的基础上，增加两行和两列得到 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的步骤为：在 m - 1个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵矩阵的基础上，增加由向量 μΐ;™—、 ( ― 和标量 1构成的一行和一列，得到其中，在阵的基础上所增加的一行和一列相交的项是标量 1 , 一行的其它项由向量 ( ―^组成，一列的其它项由向量组成；然后，在矩阵的基础上，增加由向量 —、

和标量 1构成的一行和一列，得到 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵1^ , 其中， Lt— 矩阵的基础上所增加的一行和一列相交的项是标量 1 , 一行的其它项由向量 ( ―^组成，一列的其它项由向量 ^」组成，其中，由向量^ ^和标量 1构成的列向量是根据由向量和标量 1构成的列向量得到；在 m - 1个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵 D^?矩阵的基础上，在对角线上增加 £^一项，在 D^?矩阵的基础上所增加的一项所在的行和列中除所述一项之外元素为零，得到¾ 在¾ ^的基础上，在对角线上增加一项，在¾^矩阵的基础上所增加的一项所在的行和列中除所述一项之外元素为零，得到 m个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵 D ; 其中， 1^ 、？为步骤 c22上一次递推的结果或步骤 c21 中得到的、 μ^ = -«ΒΚ (ΐ¾:!ϊ) Υ^, (0„ 为具有 m - 1项的零行为 ™)的第一

行第一列的项， Υ1¾为 ΫΙ:™」的第一列。

12、根据权利要求 11 所述的方法，其特征在于，所述为一个正实数；

― ) - ((p£— rra ) ((C Y^

所述由

和标量构成的列向量是根据由 vl¾和标量构成的列向量得到为：对 vl¾和标量;^ 中的项取共轭或者取负，由所述 _ν^」和标量; 中的原项、原项的共轭、原项的负得到和：

13、根据权利要求 11所述的方法，其特征在于，

步骤 c22所述符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵为平方根矩阵，所述平方根矩阵为完全块三角形矩阵；

或者，

所述分解因子矩阵为 LDL^T分解因子矩阵 L、 D矩阵；所述 L矩阵与 D矩阵与 L矩阵的共轭转置矩阵之积为估计误差协方差矩阵；步骤 c22所述符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵为 L矩阵，所述 L矩阵为完全块三角形矩阵；

步骤 c22所述符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵为 D矩阵，所述 D矩阵为对角线以下和以上部分的元素全为零的对角矩阵。

14、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述步骤 d包括： dl )在待检测符号中选择当前被检测的在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内的一个符号组中两个符号，利用步骤 c得到的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵、扩展信道矩阵以及接收信号得到对所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值；

d2 )利用步骤 dl得到的当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值计算对检测后续待检测符号的干扰值，消除所述当前被检测的一个符号组中两个符号对检测后续待检测符号的干扰；

d3 )重复步骤 dl、 d2, 直到检测到所有符号。

15、根据权利要求 14所述的方法，其特征在于，

所述步骤 dl之前进一步包括：利用扩展信道矩阵 H对接收信号进行预匹配滤波变换；计算扩展信道矩阵 H的互相关矩阵 Φ , Φ = Η^Η · Η ;

步骤 dl 所述得到对当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值的步骤包括：利用待检测一个符号组的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵和所述接收信号的预匹配滤波结果得到所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值；

所述步骤 d2包括：利用所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值和扩展信道矩阵 H的互相关矩阵 Φ计算已检测的符号对检测后续符号的干扰值，并从所述接收信号的预匹配滤波结果中消除已检测的符号的干扰，得到修正的接收信号的预匹配滤波结果。

16、根据权利要求 15所述的方法，其特征在于，所述计算扩展信道矩阵 H的互相关矩阵 Φ的步骤包括：利用扩展信道矩阵 H 计算所有符号的估计误差协方差矩阵的逆矩阵 R , 利用 Φ = Η^Η · H和 R = H^H · H + al_MxM的关系，得到 Φ。

17、根据权利要求 15所述的方法，其特征在于，

所述利用扩展信道矩阵 H对接收信号进行预匹配滤波变换的步骤包括：将扩展信道矩阵 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；

步骤 dl 所述利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵和所述接收信号的预匹配滤波结果得到当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵计算对应当前被检测的一个符号组中两个符号的两个信号检测向量，然后分别与接收信号的预匹配滤波结果相乘得到所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值；

所述步骤 d2包括：根据所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值和所述扩展信道矩阵 H的互相关矩阵 Φ中与当前被检测的一个符号组中两个符号对应的元素组成的向量的乘积得到已检测的符号对检测后续符号的干扰值，然后从接收信号的预匹配滤波结果中删除已检测符号对应的两项，再从所述删除两项后的接收信号的预匹配滤波结果中消除所述干扰得到修正的接收信号的预匹配滤波结果。

18、根据权利要求 17所述的方法，其特征在于，

步骤 dl 所述在待检测符号中选择当前被检测的一个符号组中两个符号的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵查找当前被检测的一个符号组中两个符号；步骤 dl 所述计算对应当前被检测的一个符号组中两个符号的两个信号检测向量的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵计算信号检测向量。

19、根据权利要求 17所述的方法，其特征在于，

步骤 c所述分解因子矩阵为 LDL^T分解因子矩阵 L、 D矩阵；所述 L 矩阵与 D矩阵与 L矩阵的共轭转置矩阵之积为估计误差协方差矩阵；所述步骤 dl之前进一步包括：利用步骤 c得到的估计误差协方差矩阵的 L矩阵与 D矩阵计算估计误差协方差矩阵的平方根矩阵；

步骤 dl 所述在待检测符号中选择当前被检测的一个符号组中两个符号的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵查找当前被检测的一个符号组中两个符号；

步骤 dl 所述计算对应当前被检测的一个符号组中两个符号的两个信号检测向量的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵计算信号检测向量。

20、根据权利要求 18或 19所述的方法，其特征在于，

步骤 dl 所述利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵查找当前被检测的一个符号组中两个符号的步骤包括：待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中的两个最小长度行向量对应的两个符号为当前被检测的一个符号组中两个符号；

步骤 dl 所述计算对应当前被检测的一个符号组中两个符号中一个符号的信号检测向量的步骤包括：判断所述一个符号对应的最小长度行向量是否只有一项为非零，如果是，则利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中的最小长度行向量唯一的非零项和该非零项所在的列向量计算信号检测向量；否则，对所述待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵使用正交变换，使最小长度行向量中只有一项为非零，其余项为零，然后从所述正交变换后的待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中，利用最小长度行向量唯一的非零项和该非零项所在的列向量计算信号检测向量；

所述步骤 d2和 d3之间进一步包括：从所述当前被检测的一个符号组中两个符号对应的两个最小长度行向量中只有一项为非零的待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中，删除所述两个最小长度行向量和所述两个最小长度行向量唯一的的非零项所在的两个列向量后得到的子矩阵作为下一次重复步骤 dl、 d2 时，待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵。

21、根据权利要求 20所述的方法，其特征在于，

步骤 dl 所述利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中的最小长度行向量唯一的非零项和该非零项所在的列向量计算信号检测向量的步骤包括：待检测符号的估计误差协方差矩阵的平方根矩阵中的最小长度行向量唯一的非零项和该非零项所在的列向量的转置共轭的乘积。

22、根据权利要求 20所述的方法，其特征在于，所述正交变换为：利用平方根矩阵的对称性的一系列的 Givens变换。

23、根据权利要求 22所述的方法，其特征在于，所述一系列的 Givens 变换包括：

对平方根矩阵中具有对称性且位于最小长度的两行的 4项元素都非零的每两列，使用 Givens变换，把所述每两列中位于最小长度的两行的 4项元素中的位于不同的行和列的两项变换为零；

对平方根矩阵中不具有对称性且位于最小长度的两行中的特定一行的 2项元素都非零的每两列，使用 Givens变换，把所述特定一行变换成只有 1个元素非零；然后利用平方根矩阵中受所述 Givens变换影响的各列在变换后的结果，并利用所述平方根矩阵的对称性，得到在最小长度两行中除所述特定一行以外的其它一行也为只有 1个元素非零的平方根矩阵。

24、根据权利要求 17所述的方法，其特征在于，

步骤 dl 所述在待检测符号中选择当前被检测的一个符号组中两个符号的步骤包括：待检测符号的估计误差协方差矩阵的 L矩阵中只有一号；

步骤 dl所述计算信号检测向量的步骤包括：利用待检测符号的估计误差协方差矩阵的 L矩阵和 D矩阵计算信号检测向量。

25、根据权利要求 24所述的方法，其特征在于，

步骤 dl所述利用 L矩阵和 D矩阵计算当前被检测的一个符号组的两个符号中一个符号的信号检测向量的步骤包括： D矩阵的对应所述一个符号的对角线元素和 L矩阵的对应所述一个符号的列的共轭转置向量的乘积。

26、一种多天线数字无线通信系统中的接收机，其特征在于，该接收机包括接收单元、信道估计单元、分解因子矩阵计算单元和符号检测单元，其中，

27、根据权利要求 26所述的接收机，其特征在于，

所述接收单元接收的信号为经过 Alamouti 空时分组码编码后形成的；

所述信道估计单元，进一步用于利用所得到的信道矩阵，得到在所有符号与接收信号之间的信道系数组成的扩展信道矩阵，并将该扩展信道矩阵作为信道矩阵传送给所述分解因子矩阵计算单元。

28、根据权利要求 26或 27所述的接收机，其特征在于，所述符号检测单元包括检测子单元和干扰消除子单元，

所述分解因子矩阵单元，进一步用于递推求得在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内发射端所发射的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵，并传送给所述符号检测单元中的检测子单元；

所述检测子单元，用于在待检测符号中选择当前被检测的在一个 Alamouti空时分组码周期的两个符号周期内的一个符号组作为当前被检测的一个符号组，根据接收到的所有符号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵、信道矩阵以及接收信号得到对所述当前被检测的一个符号组中两个符号的估计值，并将该估计值传送给所述干扰消除子单元；所述干扰消除子单元，用于根据接收到的估计值计算对检测后续待检测符号的干尤值，消除当前被检测的一个符号组中两个符号对检测后续待检测符号的干扰，并将消除干扰后的发送给所述检测子单元。

29、根据权利要求 28所述的接收机，其特征在于，所述接收机进一步包括预匹配滤波单元，用于接收所述扩展信道矩阵和所述接收信号，利用扩展信道矩阵对接收信号进行预匹配滤波，发送给所述检测子单元，并计算扩展信道矩阵的互相关矩阵，将预匹配滤波结果和所述互相关矩阵发送给所述干扰消除子单元；

所述检测子单元，进一步用于根据所述预匹配滤波结果检测所述当前被检测的一个符号组中的两个符号的估计值；

所述干扰消除子单元，进一步用于根据所述扩展信道矩阵的互相关矩阵计算所述对检测后续待检测符号的干扰值，并从所述预匹配滤波结果中消除已检测符号的干扰，得到修正的预匹配滤波结果，发送给所述检测子单元。