WO2010121508A1 - 基于部分干扰消除的分组译码方法和接收机 - Google Patents
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Definitions
- the packet decoding method based on partial interference cancellation includes: performing triangulation on a channel correlation matrix, and inverting the decomposed matrix;
- a receiving unit configured to receive a signal
- FIG. 1 is a flowchart of a packet decoding method based on partial interference cancellation according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 2 is a schematic diagram of complexity comparison between a second embodiment and a basic PIC packet decoding method according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 4 is a schematic diagram of a packet decoding apparatus based on partial interference cancellation according to Embodiment 4 of the present invention
- FIG. 5 is a schematic structural diagram of an acquisition unit according to Embodiment 4 of the present invention.
- step 100 grouping the transmitted signals.
- Step 140 Obtain a sub-matrix related to the group of signals from the inverted matrix F for one of the groups of signals (eg, the sum), for example, the sub-matrix obtained from the matrix F for the k-th group of signals
- the matrix is, where: o ⁇ "Ni, w is the number of groups into which the transmitted signal is divided.
- Step 160 Obtain a received signal vector corresponding to the kth group after eliminating inter-group interference by using the orthogonally decomposed ⁇ matrix ⁇ and the lower triangular matrix of the k-th sub-matrix, and the equivalent channel matrix corresponding to the k-th group .
- y is the vector of the signal received by the receiver, that is, the original received signal vector.
- the lower triangular matrix after the orthogonal decomposition of the submatrix is the conjugate transpose of the matrix, which is the inverse matrix after the conjugate transpose of the matrix.
- Step 170 Perform multiple input multiple output detection according to the received signal vector corresponding to the kth group and the equivalent channel matrix corresponding to the kth group to detect a transmission vector of the kth group of signals.
- Multiple input multiple output detection can use maximum likelihood criterion operation, or class maximum likelihood criterion operation or other algorithms.
- the multiple input multiple output detection is the maximum likelihood criterion operation
- the processing operations of the groups are sequentially performed according to the magnitude of the signal-to-noise ratio of each group of signals, after the processing operation on one group is completed, the group of signals completed by the current processing operation and the other undetected emission vectors may be eliminated.
- the location of the grouping operation for the transmitted signal can be adjusted, for example, the grouping operation can be placed after any of the steps before step 140.
- the above-mentioned maximum likelihood method is a 1- port sphere decoding.
- the decoding performance of the decoding method of the first embodiment is superior to the performance of the existing PIC decoding method in decoding performance. It has not been affected, as follows:
- a triangulation matrix of ⁇ such as Cholesky decomposition matrix
- the relationship with N is similar to the relationship with G
- 7 ⁇ due to M ⁇ 7 and the lower order of the two matrices thereby reducing implementation complexity of the decoding packet, the receiver saves processing resources, particularly of large dimensions complexity space-time codes can be greatly reduced.
- Embodiment 2 of the present invention provides a PIC-based packet decoding method, where the method includes the following steps:
- Step 1 Calculate and determine the channel correlation matrix of the multiple input multiple output system according to the formula ⁇ where G is the equivalent channel matrix of the multiple input multiple output system, and G FF represents the conjugate transpose of the equivalent channel matrix G.
- Step 2 Perform Cholesky decomposition on the channel correlation matrix.
- Step 3 Perform an inversion operation to obtain / ⁇ - 1 .
- Step 4 Obtain v according to the formula FG ⁇ , where F is the inverse matrix of the lower triangular matrix, and ( ⁇ ) represents the conjugate transpose of the equivalent channel matrix G, which is the original received signal vector.
- the second embodiment is an improvement of the basic PIC packet decoding method in the prior art.
- the complexity of the basic PIC packet decoding method in the prior art is as shown in Table 1:
- N in Table 1 is the number of transmission signals divided into groups, w is the product of the number of transmission slots of the space-time code and the number of receiving antennas, "the number of transmitted symbols of the space-time code, that is, the space-time code length, Group The number of symbols inside.
- the basic PIC packet decoding of the prior art increases with the increase of the space-time code length.
- the complexity of the method and the complexity of the PIC-based packet decoding method of the second embodiment are shown in FIG. 2.
- Step 8 Obtain an equivalent channel matrix corresponding to the kth group after canceling inter-group interference, for example, for o ⁇ N G , perform an inverse operation to obtain '.
- the third embodiment is an improvement of the PIC-SIC packet decoding method in the prior art.
- the complexity of the PIC-SIC packet decoding method in the prior art is shown in Table 3:
- N is the number of groups to be divided, the product of W number of time slots and the number of transmission antennas is received space-time code, w is the number of space-time code symbol transmitted, i.e., space-time code length of Group The number of symbols inside.
- the receiver 400 of FIG. 4 includes: a receiving unit 410, a decomposition inversion unit 420, a sub-matrix unit 430, an obtaining unit 440, and a detecting unit 450.
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Description
基于部分干扰消除的分组译码方法和接收机
本申请要求于 2009年 4月 20日提交中国专利局、 申请号为 200910082269.8、发明名称为"基于部分干扰消除的分组译码方法和接收机" 的中国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及网络通讯技术领域, 具体涉及基于部分干扰消除的分组译 码方法和接 J]史机。 背景技术
Partial Interference Cancellation (部分干扰消除, PIC )分组译码方法的 实现原理为:
设定空时码持续时间为^发射天线数为 以及接收天线数为 , MIMO (多输入多输出) 系统模型可写为如下等效形式:
y = Gx + w. 其中, 是原始接收信号向量且 C , G是等效信道矩阵且 Gee " , 是发射信号向量且 , ^为星座符号集, w是高斯白噪声且 We , C为 复数域。
如果 n个信息符号的序号集为 ^ K^-1}, 将发射信号分为 N个组即 '^-ι, 则第 组包含的 个信息符号的序号集合为 = , , κ, - , 第 组发射信号向量为 ¾
, 第 组对应的等效信道矩阵为
G = [g。,gi,K,g"- 1]且 G = [ 。, ,K,g -、 ], 此时, 分组后的系统模型可写为如下 形式: y = 1∑d Gii xii + w 为了获得第 且信号的信号向量 , 需要将接收信号左乘一个矩阵 , 以消除其他组对第 且的干扰, p 需满 p GI'=Q'i≠k。 该过程消除了组间干
扰, 但组内干扰依然存在。 消除组间干扰后的输出可以表示为 可找到满足 A=0,Z'≠ 的 , 即 = _ (^)"¾)— '^ ,其中: 为 在(?中的补集, 即 =[ , ,Κ, — G/w'K'G — J; 因此, 可推导出: ¾ =PIky = PI GI x + W。在消除组间干扰后,可以利用 Multi_Input_Multi_0utput
(多输入多输出, MIMO )检测方式检测各组信号的发射向量。 MIMO检测 方式如最大似然 (ML) 准则或者类 ML准则或者其它算法等。
基于上述实现原理, 目前两种主要的 PIC分组译码方法的实现过程如 下:
方法一、 基本 PIC分组译码方法(可称为 PIC算法), 该方法包括: 针对发射信号划分为 N个组, 针对第 Ida,将其它组对第 k组的干扰矩阵
A 进行 Cholesky (乔累斯基 )分解 ^ = , 其中^ =^"° , 为第 k 组对应的干扰信道矩阵。 然后, 计算第 k组的接收滤波矩阵 = ίΒ_^ , 为 WXW的单位阵, C =Gc、L 。 之后, 根据尸4计算¾=¾¾和 = ^, 其 中: 是第 k组对应的等效信道矩阵, ¾是第 k组对应的接收信号向量。 最 后, 利用 ^和 并根据最大似然准则检测第 k组信号的发射向量 , J7 = argmin z7 -Ej x7 _
k ΈΆ k 4 4 , 其中, 为第 k组信号对应的可能的发射向量。
方法二、 PIC-SIC分组译码方法。 该方法引入了 Successive Interference Cancellation (串行干扰消除器, SIC)技术, 需要对每个组的信噪比进行 排序, 消除组间干扰并检测信噪比最高的一组信号的发射向量(该过程与 方法一过程类似, 不再重复说明), 然后, 消除信噪比最高的一组对其他组 的干扰, 之后再针对下一组进行组间干扰消除及检测发射向量操作, 依此 类推, 直到最后一组。 该方法可称为 SIC-PIC算法。
发明人发现上述现有技术至少存在如下问题: 由于在最大似然准则中 采用了维数高的矩阵进行运算, 现有的分组译码的实现复杂度高。
发明内容 本发明实施方式提供的基于部分干扰消除的分组译码方法和接收机, 通过降低译码过程中矩阵的维数, P争低了分组译码的实现复杂度。
本发明实施方式提供的基于部分干扰消除的分组译码方法, 包括: 对信道相关矩阵进行三角分解, 并对分解后的矩阵求逆;
针对发射信号被划分成组中的每一组, 从所述求逆后的矩阵中提取与 该组信号相关的子矩阵;
才艮据所述子矩阵的正交分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后该组对应 的接收信号向量以及该组对应的等效信道矩阵;
根据所述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以及该组对应的等 效信道矩阵, 利用多输入多输出检测方式检测该组信号的发射向量。
本发明实施方式提供的接收机, 包括:
接收单元, 用于接收信号;
分解求逆单元, 用于对信道相关矩阵进行三角分解, 并对分解后的矩 阵求逆;
子矩阵单元, 用于针对发射信号被划分为组中的每一组, 从所述求逆 后的矩阵中提取与所述该组信号相关的子矩阵;
获取单元, 用于对所述子矩阵进行正交分解, ^据所述子矩阵的正交 分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后的该组对应的接收信号向量以及该组 对应的等效信道矩阵;
检测单元, 用于根据所述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以 及该组对应的等效信道矩阵, 利用多输入多输出检测方式检测该组信号的 发射向量。
通过上述技术方案的描述可知, 通过对信道相关矩阵进行三角分解后
的矩阵求逆, 并从求逆后的矩阵中获取与一组信号相关的子矩阵, P争低了 利用该子矩阵获得的该组对应的接收信号向量的维数、 以及该组对应的等 效信道矩阵的维数, 由于该组对应的接收信号向量和该组对应的等效信道 矩阵的维数均得到了降低, 因此, 在利用多输入多输出方式检测该组的发 射向量时能够采用低维度的矩阵运算, 最终降低了分组译码的实现复杂度。 附图说明
图 1是本发明实施例一的基于部分干扰消除的分组译码方法流程图; 图 2是本发明实施例二与基本 PIC分组译码方法的复杂度对比示意图; 图 3是本发明实施例三与 PIC-SIC分组译码方法的复杂度对比示意图; 图 4是本发明实施例四的基于部分干扰消除的分组译码装置示意图; 图 5是本发明实施例四的获取单元的结构示意图;
图 6是本发明实施例四的获取单元的另一种结构示意图。 具体实施方式
本发明实施例一提供一种基于 PIC的分组译码方法。 该方法的流程如附 图 1所示。
图 1中, 步骤 100、 针对发射信号进行分组。
步骤 110、 估计多输入多输出的等效信道矩阵, 并根据公式 ^获取 多输入多输出系统的信道相关矩阵 ^,其中的 G为多输入多输出系统的等效 信道矩阵, Gff表示等效信道矩阵 G的共轭转置。
步骤 120、 对多输入多输出系统的信道相关矩阵 进行三角分解, 该三 角分解如 Cholesky (乔累斯基)分解等, 对信道相关矩阵 的 Cholesky分解 结果可以表示为: A = LL"; 其中, 为对 ^进行 Cholesky分解后获得的下三 角矩阵, ^表示矩阵 的共轭转置。
步骤 130、 对上述分解后获得的下三角矩阵进行逆运算, 以获得求逆后
的矩阵 F, F = L
步骤 140、针对各组信号中的其中一组(如第 且) , 从求逆后的矩阵 F 中获取与该组信号相关的子矩阵, 例如, 针对第 k组信号从矩阵 F中获得的 子矩阵为 , 其中: o≤" N-i, w为发射信号被划分的组数。
从矩阵 F中获取与该组信号相关的子矩阵 的一个具体的例子为: 从 矩阵 F中选取与该组信号具有相同列的部分, 从而获得子矩阵 。
步骤 150、对第 k组的子矩阵 进行正交分解, ? F = M K ,其中: M 为酉矩阵, t为下三角矩阵。 步骤 160、利用该第 k组的子矩阵 的正交分解后的酉矩阵^ 和下三角 矩阵 获取消除组间干扰后的第 k组对应的接收信号向量 , 以及第 k组对 应的等效信道矩阵 。
获取第 k组对应的接收信号向量"4的一个具体例子为: 利用公式 = M 获得第 k组信号的接收向量 , 其中, M 为第 k组信号的子矩阵 的正交分解后的酉矩阵, ^ 为^^的共轭转置, V的一个具体例子为: v = NGHy , y为接收机接收到的信号的向量, 即原始接收信号向量。
获取消除组间干扰后的第 k组对应的等效信道矩阵 τ 的一个具体例子 为: 利用公式7^ = ( )_ 1获得第 k组对应的等效信道矩阵 ^, 其中 为第 k组 的子矩阵 的正交分解后的下三角矩阵, 为矩阵 的共轭转置, 为矩阵」 的共轭转置后的逆矩阵。
步骤 170、 根据第 k组对应的接收信号向量、 以及第 k组对应的等效信道 矩阵进行多输入多输出检测, 以检测第 k组信号的发射向量 。 多输入多输 出检测可以采用最大似然准则运算, 也可以采用类最大似然准则运算或其 它算法。
在多输入多输出检测为最大似然准则运算时, 一个检测第 t组信号的发 射向量的具体例子为: 利用公式 xIk = argmin| - ^ ^ I检测第 组信号的发射向 量, 其中, 为第 k组对应的接收信号向量, 为第 t组对应的等效信道矩 阵, 为可能的发射向量。 可能的发射向量可以为预先设置的多个发射向 在上述流程中需要说明的是, 针对发射信号划分的各组都需要进行从 步骤 140到步骤 170的处理操作; 而且, 针对各组的处理操作可以并行进行, 即针对各组同时进行从步骤 140到步骤 170的处理操作。 另外, 针对各组的 处理操作也可以顺序进行, 即先针对某一组进行从步骤 140到步骤 170的处 理操作,针对该组的处理操作完成后,再对另一组进行从步骤 140到步骤 170 的处理操作, 依次类推, 直到完成对最后一组的处理操作。
在针对各组顺序进行处理操作的情况下, 可以依照针对发射信号被划 分成组的顺序对各组先后进行处理操作, 也可以依照其它顺序对各组先后 进行处理操作, 这里的其它顺序如各组信号的信噪比大小顺序等。 上述信 噪比可以通过 = 1 L或其他形式来表示。
在依照各组信号的信噪比大小顺序对各组先后进行处理操作的情况 下, 可以在对一组进行处理操作完成后, 消除当前处理操作完成的该组信 号对其它未检测发射向量的各组信号的干扰, 然后, 再对下一组信号进行 消除组间干扰和消除组内干扰的处理操作。 消除当前处理操作完成的该组 信号对其它未检测发射向量的各组信号的干扰的一个具体的例子为: 根据 公式 ^ ^^来消除第 i组信号对其它未检测发射向量的各组信号的干 扰, 其中: 为当前刚处理完成的第 i组信号的发射向量, 为 w中与第 i 组信号对应的部分, 和 的关系与 和 的关系类似, 且 R = LH , 为 酉矩阵, U可以使 R'=U 。 由于 不一定为上三角矩阵, 因此,通过右乘 t/,
可以使?'为一个上三角矩阵,在进行下一次迭代计算之前,可以将L ^的值 赋给 , 将 '的值赋给 使 成为一个上三角矩阵, 即 应用于下 一次循环叠代过程中获得子矩阵的过程。
另外需要说明的是, 针对发射信号进行分组操作的位置可以调整, 例 如, 可以将分组操作放在步骤 140之前的任一步骤的后面。 上述类最大似然 法贝1 口 sphere decoding等。
从上述实施例一的描述可知,实施例一通过从求逆后的矩阵 F中获取与 一组信号相关的子矩阵, 并利用该子矩阵进行后续的处理操作, 消除了后 续矩阵运算中相对于一组信号的冗余信息, 从而使后续矩阵运算中的部分 维度高的大矩阵被简化为维度低的小矩阵(如维度较低的^和7^ ), P争低 了分组译码过程中矩阵运算的复杂度, 最终降低了分组译码的实现复杂度, P争低了接收机的处理复杂度。
虽然本实施例利用了维度低的小矩阵来实现分组译码, 但是, 在译码 性能上, 相对于现有的 PIC译码方法的性能来说, 实施例一的译码方法的译 码性能并没有受到影响, 下面对此进行证明:
首先介绍一个引理:
引理: beCm,ae^^Cm , M,UeCmxn,m≥n ? M, [/可表示为 M = [w0,K 和 U = [uo,^ ,u„- l , 如 果 C/ 满 足 如 下 两 个 条 件 , 则 可 获 得
条件 1、 列正交特性, 即" ^";
条 件 2 、 的 列 空 间 与 M 的 列 空 间 相 同 , 即 span{m0,ml,K , mn_x } = span{ 0 , ux ,Κ ,un_x) 在介绍了上述引理后, 如果可证明
, 而且,
满足上
述引理的两个条件,由此可以推导出: ΜΆΗΡ = M^GH, ΜΆΗΡΆ = 从该推导出的内容可以获知:
Xj = argmin z7 - Ej x7
其中: 为 ^的三角分解矩阵如 Cholesky分解矩阵, M 为 对应的 的 子矩阵 进行正交分解 = Mh Kh得到的 u阵, 与 N的关系类似于 与 G 的关系, 而7^ 由于 M 和7 ^两个矩阵的阶数较低, 因而降低了分组 译码的实现复杂度, 节约了接收机处理资源, 特别是维度较大的空时码的 复杂度能够得到极大的降低。
本发明实施例二提供一种基于 PIC的分组译码方法, 该方法包括如下步 骤:
步骤 1、根据公式 ^计算并确定多输入多输出系统的信道相关矩阵 ^其中的 G为多输入多输出系统的等效信道矩阵, GFF表示等效信道矩阵 G 的共轭转置。
步骤 2、 对信道相关矩阵 ^进行 Cholesky分解, 分解的结果为: a = llH , 其中 为对信道相关矩阵 进行 Cholesky分解后获得的下三角矩阵, LH表示 下三角矩阵 的共轭转置。
步骤 3、 对 进行求逆运算, 获得 /^ -1。
步骤 4、 根据公式 FG^获得 v, 其中, F为下三角矩阵 的逆矩阵, (^表示等效信道矩阵 G的共轭转置, 为原始接收信号向量。
步骤 5、针对发射信号分为 N个组,针对每一个组如第 且, o,i,K,N-i, 对子矩阵 ^进行正交分解, 正交分解的结果可以为: F = M K 其中, 子 矩阵 为从求逆后的矩阵 F中获取的与该组信号相关的子矩阵, F!和 F的
关系类似于 和 G的关系, Mt是一个酉矩阵, t是一个下三角矩阵。 步骤 6、 针对每一个 计算" 4=M^, (),1,K,N-1。 步骤 7、 针对每一个 , 进行 的逆运算, 获得7 ^( )
Xj = argmin w7 -Tj x7 步骤 8、 针对每一个 根据最大似然准则检测^, " k k ' 在上述实施例二的描述中, 步骤 5至步骤 8中针对每一个 的操作是并行 进行的,也可以变换为根据组的顺序依次顺序执行,如针对第一组进行了 FA 的正交分解、 计算 、 获得 ^、 以及根据最大似然准则检测获得 之后, 再针对第二组进行 的正交分解、 计算^、 获得 T 以及根据最大似然准 则检测获得 , 以此类推, 直到对第 w-i组进行 ^的正交分解、 计算 M ,、 获得 、 以及根据最大似然准则检测获得
实施例二是对现有技术中的基本 PIC分组译码方法的改进, 现有技术中 的基本 PIC分组译码方法的复杂度如表 1所示:
表 1
表 1中的 N为针对发射信号被划分成组的数量, w为空时码的发送时隙 数与接收天线数的乘积, "为空时码的发送符号数, 即空时码长度, 为组
内符号数。
表 1中的复数乘法 ( Complex multiplications ) 、 复数力口法 ( Complex additions ) 、 模方 ( Absolute-squares ) 、 实数力口 ( Real additions ) 、 复数除 实数(CR divisions )和平方根(Square-roots )都是衡量复杂度的指标。
实施例二的基于 PIC的分组译码方法的复杂度如表 2所示:
表 2
表 2中的 w为空时码的发送时隙数与接收天线数的乘积, η空时码的发送 符号数, 即空时码长度, ^为组内符号数。
通过对比表 1和表 2中衡量复杂度的指标可明确得知, 现有技术中的基 本 PIC分组译码方法的复杂度高于实施例二的基于 PIC的分组译码方法的复 杂度。
在组内符号数 ^ = 2且空时码的发送时隙数与接收天线数的乘积/„ = 5的 情况下, 随着空时码长度《的增加, 现有技术的基本 PIC分组译码方法的复 杂度和实施例二的基于 PIC的分组译码方法的复杂度的变化曲线如附图 2所 示。
图 2中, 带圆圏的曲线为现有技术的基本 PIC分组译码方法的复杂度随 着《的变化而变化的曲线, 带菱形的曲线为实施例二的基于 PIC的分组译码 方法的复杂度随着《的变化而变化的曲线。 从图 2的两条曲线可明显看出,
在 = 2且/« = 5的情况下, 随着《的增加, 现有技术的基本 PIC分组译码方法 的复杂度与实施例二的复杂度之间的差距逐渐增加。 因此, 相对于现有技 术的基本 PIC分组译码方法而言, 由于实施例二的基于 PIC的分组译码方法 降低了分组译码方法的复杂度,因此,实施例二的方法可称为高效 PIC算法。
本发明实施例三提供一种基于 PIC的分组译码方法, 该方法包括如下步 骤:
步骤 1、 设置变量 = w, = o, ζ· = ο , 其中: w为针对发射信号划分成 组的数量。
步骤 2、根据公式 = ^计算确定多输入多输出系统的信道相关矩阵^ 其中的 G为多输入多输出系统的等效信道矩阵, 表示等效信道矩阵 G的 共轭转置。
步骤 3、 对信道相关矩阵 进行 Cholesky分解, 分解的结果为: a = llH , 其中 为对 进行 Cholesky分解后获得的下三角矩阵, 表示矩阵 的共轭 转置。
步骤 4、 对分解后的矩阵 进行求逆运算,
步骤 5、 根据公式 FG^ , 进行计算获得 v, 其中, y为原始接收信号 向量, 即接收端接收到的信号向量。
步骤 6、 令 R = LH。
步骤 7、 针对所有满足 G≤ 的第 且进行的计算为: 对子矩阵 进行 正交分解: F = M K , 以消除组间干扰, 其中的子矩阵 为从求逆后的矩 阵 F中获取的与该组信号相关的子矩阵, 和 F的关系类似于 和 G的关 系, M 为分解后的酉矩阵, J ^为分解后的下三角矩阵。
步骤 8、 获取消除组间干扰后第 k组对应的等效信道矩阵, 例如针对 o≤ NG, 对 进行逆运算, 获得 '。
步骤 10、 获取消除组间干扰后信噪比最大的一组对应的接收信号向量, 例如,根据公式 = M 计算消除组间干扰后信噪比最大的第 i组对应的接收 信号向量 。
步骤 11、 根据最大似然准则检测信噪比最大一组第 i组信号的发射向量 argmin w7 - 7 步骤 12、 W , 如果 = G, 则表明所有组都进行了发射向量检测, 本实施例结束, 否则, 到步骤 13。
步骤 13、 消除信噪比最大的第 i组信号对其它未检测发射向量的组的信 号干扰, 即根据公式 ν = ν-^Λ进行计算。 步骤 14、 找到一个酉阵 , 使得 Λ = υ , 并计算 v= c v, 令 R = R' , 其中的 为 R的下三角矩阵, 为 w中与第 i组对应的部分, 和 的关系与 和 之间的关系类似, 同时,
, 再对剩余的 个组重新进行顺序 编号, 得到新的 。 到步骤 7, 此时, 由于 发生了变化, 因此步骤 7中的 发生了变化。
实施例三是对现有技术中的 PIC-SIC分组译码方法的改进, 现有技术中 的 PIC-SIC分组译码方法的复杂度如表 3所示:
模方 , \ K N2 , \ N2 I N Ν2
(—— +— +—— + (—— +—— )、m、 ,
)n + { +—— )n + { Λ—N ΛΤ 1
n +— n - Κή) 卞 2 2
实数加
复数除
(2+ K N2 + ( A + N2)m)n + { 3 N+ 3N )n2
实数 †丁>
平方根 (N2— 1)"
卞
1 表 3中的 N为针对发射信号被划分成组的数量, w为空时码的发送时隙 数与接收天线数的乘积, w为空时码的发!叫—
叫送 ^∞符号数, 即空时码长度, K为组 1 >°
内符号数。
实施例三的基于 PIC的分组译码方法的复杂度如表 4所示:
1J一
1
通过对比表 3和表 4中衡量复杂度的指标可明确得知, 现有技术中的 PIC-SIC分组译码方法的复杂度高于实施例三的基于 PIC的分组译码方法的 复杂度。
在组内符号数 κ = 2且空时码的发送时隙数与接收天线数的乘积 w =„的 情况下, 随着空时码长度《的增加, 现有技术的 SIP-PIC分组译码方法的复 杂度和实施例三的基于 PIC的分组译码方法的复杂度的变化曲线如附图 3所 示。
图 3中,带圆圏的曲线为现有技术的 SIP-PIC分组译码方法的复杂度随着 n的变化而变化的曲线, 带菱形的曲线为实施例三的基于 PIC的分组译码方 法的复杂度随着《的变化而变化的曲线。 从图 3的两条曲线可明显看出, 在 = 2且 w = «的情况下, 随着《的增加,现有技术的 SIP-PIC分组译码方法的复 杂度与实施例三的复杂度之间的差距逐渐增加。 因此, 相对于现有技术的 SIP-PIC分组译码方法而言,由于实施例三的基于 PIC的分组译码方法降低了 分组译码方法的复杂度, 因此, 实施例三的方法可称为高效 SIP-PIC算法。
本发明实施例四提供一种基于 PIC的分组译码装置, 该装置可以为接收 机。 该接收机的结构如附图 4所示。
图 4中的接收机 400包括: 接收单元 410、 分解求逆单元 420、 子矩阵单 元 430、 获取单元 440和检测单元 450。
接收单元 410用于接收信号。
分解求逆单元 420用于估计多输入多输出系统的等效信道矩阵, 根据该 等效信道矩阵获取多输入多输出系统的信道相关矩阵 ^, 信道相关矩阵 A = GHG , 其中的 G为多输入多输出系统的等效信道矩阵, (^表示等效信道 矩阵 G的共轭转置。 分解求逆单元 420对信道相关矩阵 ^进行三角分解如乔 累斯基分解,对信道相关矩阵 ^的分解结果的一个具体的例子为:分解求逆 单元 420根据公式 = LL"进行乔累斯基分解;这里的 为对信道相关矩阵 ^进
行乔累斯基分解后获得的下三角矩阵, ^表示下三角矩阵 的共轭转置。 分解求逆单元 420对分解后的矩阵 求逆, 求逆后的矩阵为 F , 且 F = 1。
针对发射信号被划分为组中的每一组(如第 组) , 子矩阵单元 430用 于从求逆后的矩阵 F中获取与该组信号相关的子矩阵。 例如, 针对第 组信 号, 子矩阵单元 430获得的子矩阵为 , 其中: Q≤k≤N- l , N为针对发射信 号被划分成组的数量。 子矩阵单元 430可以从矩阵 F中选取与该组信号具有 相同列的部分, 从而获得子矩阵 。
需要说明的是, 针对发射信号划分为组的操作可以由接收单元 410执 行, 也可以由子矩阵单元 430执行, 还可以由其他单元或设备执行, 如可以 由发射端执行等。 获取单元 440用于对子矩阵单元 430获取的子矩阵 进行正交分解, 即 其中: M4为酉矩阵, 」 为下三角矩阵。 获取单元 440还用于 根据子矩阵的正交分解后的酉矩阵 M 和下三角矩阵 K 获取肖除组间干扰 后的第 组对应的等效信道矩阵7^和第 t组对应的接收信号向量 , 其中, u = M k FGH y , 检测单元 450用于根据第 t组对应的接收信号向量" 和第 t组对应的等 效信道矩阵 Τ进行多输入多输出检测, 以检测第 t组信号的发射向量 。 这里的多输入多输出检测方式可以为最大似然准则运算, 也可以为类最大 似然准则运算或其它算法。检测单元 450检测第 组信号的发射向量 的一 个具体的例子为:
在多输入多输出检测方式为最大似然准则运算时, 检测单元 450 可以
Xj = argmin Uj - Tf xf H _x 利用公式 * —ΧΆ K 4 i检测出第 t组信号的发射向量,其中: 为各种可能的发射向量。 可能的发射向量可以为预先设置的发射向量。
子矩阵单元 430、 获取单元 440和检测单元 450针对各组信号的处理操作 可以并行进行, 也可以顺序进行。 并行进行和顺序进行的含义如上述方法 实施例中的描述。 不论是并行进行还是顺序进行, 获取单元 440的结构的一 个具体例子如附图 5所示。
图 5中的获取单元 440包括: 第一获耳 莫块 441和第二获耳 莫块 442。 第一获取模块 441用于根据公式7^ = ( )_1获取消除组间干扰后第 k组 对应的等效信道矩阵 ^, 其中, ^ ^为第 k组的子矩阵 的正交分解后的下 三角矩阵, Q≤k≤N- l , N为针对发射信号划分成组的数量。 第一获取模块
441可以通过执行对第 k组的子矩阵 进行正交分解操作获得^。 需要说 明的是, 对第 k组的子矩阵 进行正交分解的操作也可以由第二获取模块
442来执行, 此时, 第一获取模块 441可以从第二获取模块 442处获取 。 另外, 第一获取模块 441和第二获取模块 442也可以均执行对第 k组的子 矩阵 进行正交分解的操作,第一获取模块 441根据自身执行结果获取 , 第二获取模块 442根据自身执行结果获取 M 。
第二获取模块 442用于根据公式 ¾ = M t FGHy获取消除组间干扰后的第 k 组对应的接收信号向量 ; 其中: M4为第 k组的子矩阵 的正交分解后 的酉矩阵, 0≤k≤N-l , N为针对发射信号划分成组的数量, F为对矩阵 £求 逆后的矩阵, ^^为多输入多输出系统的等效信道矩阵的共轭转置, y为原 始接收信号向量。
第一获取模块 441和第二获取模块 442针对各组的操作可以并行执行, 也可以按照某种顺序依次对各组顺序进行处理操作。
在针对各组顺序进行处理操作的情况下, 可以依照针对发射信号被划 分成组的顺序对各组信号先后进行处理操作, 也可以依照其它顺序对各组 先后进行处理操作, 这里的其它顺序如各组信号的信噪比大小顺序等。 上
述信噪比可以通过 I 来表示。 在依照各组信号的信噪比大小顺序对各 组信号先后进行处理操作的情况下, 上述获取单元 440的结构的另一个具体 例子如附图 6所示。
图 6中的获取单元 440包括: 信噪比模块 443、 获取模块 444和消除模块
445。
信噪比模块 443用于根据未检测发射向量的各组信号的子矩阵的正交 分解后的矩阵 获取未检测信号向量的各组信号的信噪比, 该信噪比可以 表示为 ¾=|T4|F, 其中的 7 =( )人 信噪比模块 443选出信噪比最大的一组。
针对信噪比模块 443选出的信噪比最大的一组信号, 获取模块 444用 于对该组信号的子矩阵进行正交分解, 并才 据该组信号的子矩阵的正交分 解后的矩阵获取消除组间干扰后的该最大的一组对应的等效信道矩阵、 以 及该最大的一组对应的接收信号向量。 设定信噪比最大的一组为第 k组, 则获取模块 444对子矩阵 进行正交分解, 即 F =M ,其中: M4为酉 矩阵, 」 为下三角矩阵, 并^^据子矩阵 的正交分解后的酉矩阵 M 和下 三角矩阵 获取消除组间干扰后的第 k组对应的等效信道矩阵7^和第 k组 对应的接收信号向量 ^, 其中, "4=M , v = FGH y, T = 、- 获 莫块 444的结构的一个具体例子如图 5所示, 在此不再重复说明。
消除模块 445 用于消除检测出的信噪比最大的一组信号对未检测发射 向量的各组信号的干扰, 例如, 消除模块斗斗 用于根据公式^^^— ^^来 消除第 组对其它未检测发射信号向量的各组信号的干扰, 其中: 为酉矩 阵, U可以使 κ = υ , 为当前刚处理完成的第 组信号的发射向量, 为 w中与第 ζ组信号对应的部分, 和 的关系与 和 的关系类似,且 w的 初始值为 w
F =UF , 其中的 ?'为 的下三角矩阵。 消除
模块 445还用于将^提供给获取模块 444,获取模块 444接收^,并利用 ^ 针对未检测发射信号向量的各组子矩阵进行正交分解。
通过以上的实施方式的描述, 本领域的技术人员可以清楚地了解到本 发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现, 当然也可以全部通过硬 件来实施, 但很多情况下前者是更佳的实施方式。 基于这样的理解, 本发 明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式 体现出来, 该计算机软件产品可以存储在存储介质中, 如 ROM/RAM、 磁 碟、 光盘等, 包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机, 服务器, 或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分 所述的方法。
虽然通过实施例描绘了本发明, 本领域普通技术人员知道, 本发明有 许多变形和变化而不脱离本发明的精神, 本发明的申请文件的权利要求包 括这些变形和变化。
Claims
1、 一种基于部分干扰消除的分组译码方法, 其特征在于, 包括: 对信道相关矩阵进行三角分解, 并对分解后的矩阵求逆;
针对发射信号被划分成组中的每一组, 从所述求逆后的矩阵中提取与 该组信号相关的子矩阵;
才艮据所述子矩阵的正交分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后该组对应 的接收信号向量以及该组对应的等效信道矩阵;
根据所述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以及该组对应的等 效信道矩阵, 利用多输入多输出检测方式检测该组信号的发射向量。
2、 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述三角分解为乔累斯基 分解, 所述对信道相关矩阵进行三角分解, 并对分解后的矩阵求逆包括: 对所述信道相关矩阵 A进行乔累斯基分解的结果为: ^ =ζζ",对所述 求 逆, 求逆后的矩阵为 F,
其中, GHG , G为多输入多输出系统的等效信道矩阵。
3、 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 根据所述子矩阵的正交分 解后的矩阵获取消除组间干扰后该组对应的接收信号向量包括:
根据 = FG"y获取消除组间干扰后的第 k组对应的接收信号向量 "4; 其中: G为等效信道矩阵, F为信道相关矩阵 ^进行乔累斯基分解得到 的三角矩阵 Z的逆矩阵, M 为矩阵 F第 组的子矩阵 ^的正交分解后的酉矩 阵, 0≤A:≤N- 1, N为组的数量, 为原始接收信号向量。
4、 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述子矩阵的正 交分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后该组对应的等效信道矩阵包括: 根据 = ( )_ 1获取消除组间干扰后第 组对应的等效信道矩阵; 其中, ^ ^为第 k组的子矩阵 的正交分解后的下三角矩阵, 0≤A:≤N-1,
W为组的数量。
5、 如权利要求 1或 2或 3或 4所述的方法, 其特征在于, 所述 ^居所 述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以及该组对应的等效信道矩 阵, 利用多输入多输出检测方式检测该组信号的发射向量包括:
根据所述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以及该组对应的等 效信道矩阵, 利用最大似然准则或类最大似然准则检测该组信号的发射向 量。
6、 如权利要求 5所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述消除组间干 扰后该组对应的接收信号向量以及该组对应的等效信道矩阵, 利用最大似 然准则检测该组信号的发射向量包括:
argmin - Tj
根据 * ^ k * *检测第 组信号的发射向量 其中: 为消除组间干扰后的第 且对应的接收信号向量, 为消除组 间干扰后的第 且对应的等效信道矩阵, 为第 k组信号对应的可能的发射 向量, 0 < A < N - 1 , N为组的数量。
7、 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述子矩阵的正 交分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以及该组 对应的等效信道矩阵包括:
根据未检测发射向量的各组的子矩阵的正交分解后的矩阵估计所述未 检测发射向量的各组的信噪比, 并选出信噪比最大的一组;
才艮据所述选出的信噪比最大的一组的子矩阵的正交分解后的矩阵获取 消除组间干扰后的该最大的一组对应的接收信号向量以及该最大的一组对 应的等效信道矩阵, 并消除该最大的一组对未检测发射向量的各组的信号 干扰。
8、 一种接收机, 其特征在于, 包括:
接收单元, 用于接收信号;
分解求逆单元, 用于对信道相关矩阵进行三角分解, 对分解后的矩阵 求逆;
子矩阵单元, 用于针对发射信号被划分为组中的每一组, 从所述求逆 后的矩阵中提取与所述该组信号相关的子矩阵;
获取单元, 用于对所述子矩阵进行正交分解, ^据所述子矩阵的正交 分解后的矩阵, 获取消除组间干扰后的该组对应的接收信号向量以及该组 对应的等效信道矩阵;
检测单元, 用于根据所述消除组间干扰后该组对应的接收信号向量以 及该组对应的等效信道矩阵, 利用多输入多输出检测方式检测该组信号的 发射向量。
9、 如权利要求 8所述的接收机, 其特征在于, 所述获取单元包括: 信噪比模块, 用于根据未检测发射向量的各组的子矩阵的正交分解后 的矩阵估计所述未检测发射向量的各组的信噪比, 并选出信噪比最大的一 组;
获取模块, 用于对所述选出的信噪比最大的一组的子矩阵进行正交分 解, 并 ^据正交分解后的矩阵获取消除组间干扰后的该最大的一组对应的 接收信号向量以及该最大的一组对应的等效信道矩阵;
消除模块, 用于消除该最大的一组对未检测发射向量的各组的信号干 扰。
10、 如权利要求 8所述的接收机, 其特征在于, 所述获取单元包括: 第一获取模块,用于根据 u = M"FG"y获取消除组间干扰后的第 k组对应 的接收信号向量 , 其中: G为等效信道矩阵, 为信道相关矩阵 ^进行乔 累斯基分解得到的三角矩阵 的逆矩阵, M 为矩阵 第 :组的子矩阵 ^的正 交分解后的酉矩阵, 0≤ :≤N- 1, N为组的数量;
第二获取模块,用于根据 Τ = {Κ"Υ1获取消除组间干扰后第 k组对应的等 效信道矩阵, 其中, 4为第 组的子矩阵 的正交分解后的下三角矩阵,
0<A:<N-1 , W为组的数量。
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