專利名稱：基于ldpc-mimo通信系統(tǒng)的接收檢測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測 方法和裝置。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，保障信息數(shù)據(jù)在無線信道中傳輸可靠性及其抗干擾能力，通 常采用信道編碼技術(shù)。在目前諸多信道編碼技術(shù)中，LDPC碼是糾錯性能最優(yōu)秀的方法之一。 在IEEE802. 16標準、CMMB標準中獲得采納和應用，在未來無線通信系統(tǒng)標準4G制定過程 中，非常有希望替代Turbo碼，成為數(shù)據(jù)業(yè)務的首選信道編碼解決方案。此外，MIMO技術(shù)是當前及未來提高無線通信性能的關(guān)鍵性技術(shù)之一，在WCDMA、 IEEE802. 16、3GPP LTE等標準協(xié)議中廣泛采用，成為未來無線通信標準制定過程中不可或 缺的關(guān)鍵性技術(shù)之一。MIMO技術(shù)能夠提供分集增益和空間復用增益，在帶寬和發(fā)射功率不 變的前提下，利用MIMO分集增益能夠有效改善信息數(shù)據(jù)傳輸可靠性，并且利用MIMO空間復 用增益能夠有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在LDPC-MIM0通信系統(tǒng)中，提高接收機檢測性能是接收機檢測算法設計中非常關(guān) 注的方面。格約簡(Lattice reduction)輔助ΜΙΜΟ檢測基于常規(guī)ΜΙΜΟ檢測算法，通過獲 取給定格空間中更“短”、更“正交”的基矢量組，從而使得格約簡算法轉(zhuǎn)換后的信道矩陣具 有更好的正交性能和條件數(shù)，從而降低發(fā)射信號之間的干擾，改善MIMO檢測性能。目前， LLL算法是應用最為廣泛的一種格約簡算法，具有復雜度低、普遍適用各類型矩陣等特點。 然而，由于格約簡算法具有非線性量化的特性，格約簡算法輔助的MIMO檢測方法一般無法 提供軟判決信息，從而顯著限制了軟判決信道譯碼器性能的充分發(fā)揮。針對相關(guān)技術(shù)中格約簡算法輔助的MIMO檢測方法無法提供軟判決信息，使得信 道譯碼性能降低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中格約簡算法輔助的MIMO檢測方法無法提供軟判決信息，使得 信道譯碼性能降低的問題而提出本發(fā)明，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于 LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法和裝置，以解決上述問題至少之一。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于LDPC-MIM0通信系 統(tǒng)的接收檢測方法。根據(jù)本發(fā)明的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法包括在獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符 號向量估計之后，根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合；根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送 符號向量集合與轉(zhuǎn)換矩陣，獲得發(fā)送符號向量，并對發(fā)送符號向量進行星座圖有效性檢測， 得到有效發(fā)送符號向量，其中，轉(zhuǎn)換矩陣為對信道矩陣采用格約簡算法得到的；根據(jù)有效發(fā) 送符號向量計算比特對數(shù)似然比；采用軟判決LDPC譯碼算法對比特對數(shù)似然比進行譯碼， 獲取發(fā)送信息序列。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測裝置。根據(jù)本發(fā)明的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測裝置包括獲取模塊，用于對 信道矩陣采用格約簡算法來獲取轉(zhuǎn)換矩陣和轉(zhuǎn)換信道矩陣，并對轉(zhuǎn)換信道矩陣和接收到的 信號向量采用MIMO檢測算法獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計；第一生成模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā) 送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合；第二生成模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量 集合與轉(zhuǎn)換矩陣，生成發(fā)送符號向量；檢測模塊，用于對發(fā)送符號向量進行星座圖有效性檢 測，得到有效發(fā)送符號向量集合；計算模塊，用于根據(jù)有效發(fā)送符號向量集合計算比特對數(shù) 似然比；譯碼模塊，用于采用軟判決LDPC譯碼算法對比特對數(shù)似然比進行譯碼，獲取發(fā)送 信息序列。本文提到的LDPC(Low Density Parity Check)-ΜΙΜΟ(Multiplelnput Multiple Output)通信系統(tǒng)指的是低密度奇偶校驗-多輸入多輸出通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，在接收 端，將格約簡算法和MIMO檢測算法進行結(jié)合，并采用軟判決LDPC譯碼，實現(xiàn)軟比特信息的 輸出，提高了軟判決LDPC譯碼性能，從而顯著改善了基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收機檢 測性能。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法的流程圖；圖2是圖1中的生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的發(fā)射機的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收機的框圖；圖5是是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測裝置的結(jié)構(gòu) 圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的 情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。功能概述針對相關(guān)技術(shù)中格約簡輔助MIMO檢測方法無法提供軟判決信息，使得信道譯碼 性能降低的問題，本發(fā)明提供了一種基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法和裝置，其 基本方案為，在接收端，將格約簡算法和MIMO檢測算法進行結(jié)合，并采用軟判決LDPC譯碼， 實現(xiàn)軟比特信息的輸出，提高了軟判決LDPC譯碼性能，從而顯著改善了基于LDPC-MIM0通 信系統(tǒng)的接收機檢測性能。方法實施例根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法的流程圖。 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法主要包括如下 的步驟S102至步驟Sl 12
步驟S102，對信道矩陣(或者擴展信道矩陣)采用格約簡算法，生成酉矩陣、上三 角矩陣、轉(zhuǎn)換矩陣和轉(zhuǎn)換信道矩陣；步驟S104，對接收到的信號向量(或者擴展接收信號向量)和轉(zhuǎn)換信道矩陣，采用 常規(guī)MIMO檢測算法進行檢測，獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計；步驟S106，采用寬度優(yōu)先搜索策略，根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符 號向量集合；步驟S108，根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合與轉(zhuǎn)換矩陣，生成發(fā)送符號向量，并對 所述發(fā)送符號向量進行星座圖有效性檢測，得到有效發(fā)送符號向量；步驟S110，根據(jù)有效發(fā)送符號向量，計算比特對數(shù)似然比；步驟S112，采用軟判決LDPC譯碼算法對輸入的比特對數(shù)似然比進行譯碼，獲取發(fā) 送信息序列。在上述的步驟S102中，MIMO檢測算法主要有兩大類基于迫零(ZF)的 MIMO檢測算法和基于最小均方誤差(MMSE)的MIMO檢測算法。采用基于ZF的MIMO 檢測算法時，實數(shù)LLL格約簡算法直接作用于實數(shù)信道矩陣H，生成酉矩陣Q、上三 角矩陣R、轉(zhuǎn)換矩陣T和轉(zhuǎn)換實數(shù)信道矩陣H。其中，轉(zhuǎn)換實數(shù)信道矩陣H滿足關(guān)系 式H = HT = QR;采用基于匪SE的MIMO檢測算法時，實數(shù)LLL格約簡算法作用于 實數(shù)擴展信道矩陣H，生成酉矩陣0、上三角矩陣R、轉(zhuǎn)換矩陣f和轉(zhuǎn)換實數(shù)擴展信道 矩陣H。其中，轉(zhuǎn)換實數(shù)擴展信道矩陣H滿足關(guān)系式Η = = 。在上述描述中，
_Re{Hj -ImiH } 「w σ"ΓΓ η
Η = ^|η；} Re{H；} J ‘ Β = Γ ^1-J ’ 1^=Mw是聊^復系數(shù)
信道矩陣，Ne為接收天線數(shù)，Nt為發(fā)射天線數(shù)，h.j代表從第j根發(fā)送天線到第i根接收天 線的信道衰落系數(shù)，ο 2表示高斯白噪聲分量的方差，I為單位矩陣。特別，采用實數(shù)LLL格
約簡算法時，轉(zhuǎn)換矩陣T或^是由整數(shù)元素構(gòu)成的單模矩陣，滿足、|det(T)| = |det(f)| = U在上述的步驟S104中，如果采用基于ZF的MIMO檢測算法，則利用實數(shù)接收信號 向量y和轉(zhuǎn)換實數(shù)信道矩陣g，獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計‘，其中^=(SrS)-1 firy; 如果采用基于匪SE的MIMO檢測算法，則利用擴展實數(shù)接收信號ι和轉(zhuǎn)換實數(shù)擴展信 道矩陣fi’獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計其中iMMS￡ =OarS^ fi、。在上述描述中，
y = [y" Olx2wJw, y=，y。*NKxi維復數(shù)接收信號向量。圖2是圖1中的根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合的流 程圖。如圖2所示，上述步驟S106中根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向 量集合的方法可以進一步包括以下步驟步驟S202，設置檢測行號為k，格點量化步驟S104中獲取的轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估 計的第k行符號(看作為底層符號)，并根據(jù)量化后的第k行符號，生成第k行測試符號集 合；步驟S204，以轉(zhuǎn)換信道矩陣列向量和噪聲方差為參數(shù)，計算第k行測試符號集合 中各符號對應的分支度量，選取K個最小分支度量對應的符號作為所需輸出的K個轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量的第k行符號，并對全局累積度量進行初始化，即，將該K個最小分支度量設為 全局累積度量；步驟S206，更新檢測行號，令k = k-Ι，即指向上一行，獲取轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計 中當前行符號，格點量當前行符號，并根據(jù)格點量化后的符號生成第k行測試符號集合；步驟S208，計算第k行測試符號集合中各符號對應的分支度量，根據(jù)第k行分支度 量和全局累積度量，計算第k行累積度量。在第k行累積度量中選取K個最小累積度量，并 將K個最小累積度量對應的第k行測試符號集合中的符號分別作為最終所需輸出的K個轉(zhuǎn) 換發(fā)送符號向量的第k行符號，并將全局累積度量更新為K個最小第k行累積度量；步驟S210，判斷當前檢測行號是否為1，若不是，轉(zhuǎn)到步驟S206 ；若是，輸出K個轉(zhuǎn) 換發(fā)送符號向量作為轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合。在上述的步驟S108中，轉(zhuǎn)換過程滿足關(guān)系式x-Ti，其中，T為格約簡算法生成的 轉(zhuǎn)換矩陣，i為步驟S106獲得的轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合中的向量，χ為求取的發(fā)送符號向 量。發(fā)送符號向量需要經(jīng)過有效性檢測，以得到有效發(fā)送符號向量集合，這里，有效性檢測 是指判斷發(fā)送符號向量中各符號是否為有效星座點符號。本發(fā)明實施例可以對于包含無效 星座點符號的發(fā)送符號向量采取舍棄操作。在上述的步驟SllO中，以步驟S108中獲得的有效發(fā)送符號向量集合計算比特對 數(shù)似然比信息。在上述的步驟S112中，采用支持軟比特輸入的軟判決LDPC譯碼器，從而提高LDPC 譯碼性能。下面將結(jié)合實例對本發(fā)明實施例的實現(xiàn)過程進行詳細描述。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的發(fā)射機的框圖。如圖3所示，在 發(fā)射側(cè)，首先對發(fā)送的二進制信息比特數(shù)據(jù)序列i = [i1;i2，…，iK]進行LDPC編碼，編碼后 二進制LDPC碼字比特序列為c = [ci; C2,…，cN]，LDPC編碼碼率為R = K/N。然后，按照系統(tǒng) 確定的調(diào)制方式進行調(diào)制，調(diào)制后符號序列為S= [si，s2，…，sj，調(diào)制階數(shù)M = N/L。調(diào)制 后的符號序列s經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，分別送入多個發(fā)射天線進行發(fā)射。在某時刻，復數(shù)發(fā)送信號
向量 (γ其中Nt為發(fā)射天線數(shù)。與此對應，實數(shù)發(fā)送信號向量X= fCiXej。
xC = (w..，、)’l_ImW_
在本實施例中，發(fā)送信號采用QAM類星座圖調(diào)制，則實數(shù)發(fā)送信號向。其中，Ω ={ω I ω = α s+β , s = 0,1, -,2W2~l} ,a = ^6/[(2Μ -l)] , β = -(α/2) (2Μ/2-1) 0圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收機的框圖。如圖4所示， 在接收側(cè)，復數(shù)接收信號向量>1；=(力,少2,-，；^)7\其中隊為接收天線數(shù)。復數(shù)信道矩陣
Hc =[ ] >^是NkXNt維平坦Rayleigh衰落信道系數(shù)矩陣，其中元素代表從第j根發(fā) 送天線到第i根接收天線的信道衰落系數(shù)，為均值0、方差1的獨立同分布復高斯變量。此時，收發(fā)端之間信號可以建模為y。= H。x。+n。。其中，He ， ，…,^廣為高斯
白噪聲分量，其元素是均值為0、方差為σ 2的獨立同分布復高斯變量。假設本實施例中采用實數(shù)LLL格約簡算法和基于匪SE的MIMO檢測算法，如同圖 1所示的步驟，基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測方法主要包括以下步驟
步驟S402，擴展實數(shù)信道矩陣
權(quán)利要求
1.一種基于低密度奇偶校驗LDPC-多輸入多輸出MIMO通信系統(tǒng)的接收檢測方法，其特 征在于，在獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計之后，所述方法還包括根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合； 根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合與轉(zhuǎn)換矩陣，生成發(fā)送符號向量，并對所述發(fā)送符號 向量進行星座圖有效性檢測，得到有效發(fā)送符號向量集合，其中，所述轉(zhuǎn)換矩陣為對信道矩 陣采用格約簡算法得到的；根據(jù)所述有效發(fā)送符號向量集合計算比特對數(shù)似然比；采用軟判決LDPC譯碼算法對所述比特對數(shù)似然比進行譯碼，獲取發(fā)送信息序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計包括 對信道矩陣采用格約簡算法，生成酉矩陣、上三角矩陣、所述轉(zhuǎn)換矩陣和轉(zhuǎn)換信道矩陣；對接收到的信號向量和所述轉(zhuǎn)換信道矩陣，采用MIMO檢測算法進行檢測，獲得所述轉(zhuǎn) 換發(fā)送符號向量估計。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述MIMO檢測算法為基于迫零的MIMO檢 測算法或基于最小均方誤差的MIMO檢測算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生 成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合包括步驟一設置檢測的行號為k，從所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計中選取第k行符號，其中， k根據(jù)發(fā)射天線的數(shù)目來獲得；步驟二 對所述第k行符號進行格點量化，并根據(jù)量化后的第k行符號，生成第k行測 試符號集合；步驟三計算第k行測試符號集合中各符號對應的分支度量，選取K個最小分支度量作 為當前全局累積度量，并將K個最小分支度量所對應的第k行測試符號集合中的符號分別 作為所需輸出的K個轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量中的第k行符號，其中K為自然數(shù)；步驟四如果k= 1，則輸出所述K個轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量作為所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集 合，否則，轉(zhuǎn)至步驟五；步驟五令k = k-Ι，從所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計中選取第k行符號； 步驟六對第k行符號進行格點量化，并根據(jù)量化后的第k行符號，生成第k行測試符 號集合；步驟七計算第k行測試符號集合中各符號對應的分支度量； 步驟八根據(jù)當前全局累積度量和第k行測試符號集合中各符號對應的分支度量，計 算第k行累積度量；步驟九從第k行累積度量中選取K個最小累積度量，將當前全局累積度量更新為選取 的K個最小累積度量，并將K個最小累積度量所對應的第k行測試符號集合中的符號分別 作為所需輸出的所述K個轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量中的第k行符號，轉(zhuǎn)至步驟四。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式來計算所述分支度量次善H娘;H2’1 =-N，…，N其中，^為H的第k列向量， = QR，Q為對信道矩陣采用格約簡算法得到的酉矩陣，R 為對信道矩陣采用格約簡算法得到的上三角矩陣； σ 2表示高斯白噪聲分量的方差；之表示所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計中選取的第k行符號，Q( ·)表示格點量化操作； ex = IX α，其中，N 取自然數(shù)，α =,M = N1A'N1表示位于發(fā)送端的編碼后二進制LDPC碼字比特序列的元素個數(shù)，L表示位于發(fā)送端 的調(diào)制后的符號序列的元素個數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算當前第k行累積度量 Tlj =T'+B1k, (i = 1,…，K，I=-N, ···, N)其中，巧“表示第k行累積度量，Ti表示當前全局累積度量，對表示第k行的分支度量，N 取自然數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算第k行測試符號集合
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算發(fā)送符號向量 X = Tz其中，X為所述發(fā)送符號向量，τ表示所述轉(zhuǎn)換矩陣，i表示所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合 中的向量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算所述比特對數(shù)似然比
10. 一種基于LDPC-MIM0通信系統(tǒng)的接收檢測裝置，其特征在于，包括 獲取模塊，用于對信道矩陣采用格約簡算法來獲取轉(zhuǎn)換矩陣和轉(zhuǎn)換信道矩陣，并對所述轉(zhuǎn)換信道矩陣和接收到的信號向量采用MIMO檢測算法獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計； 第一生成模塊，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合； 第二生成模塊，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合與所述轉(zhuǎn)換矩陣，生成發(fā)送符號 向量；檢測模塊，用于對所述發(fā)送符號向量進行星座圖有效性檢測，得到有效發(fā)送符號向量 集合；計算模塊，用于根據(jù)所述有效發(fā)送符號向量集合計算比特對數(shù)似然比； 譯碼模塊，用于采用軟判決LDPC譯碼算法對所述比特對數(shù)似然比進行譯碼，獲取發(fā)送 信息序列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于LDPC-MIMO通信系統(tǒng)的接收檢測方法和裝置，其中，該接收檢測方法包括在獲得轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計之后，方法還包括根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量估計，生成轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合；根據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送符號向量集合與轉(zhuǎn)換矩陣，獲得發(fā)送符號向量，并對發(fā)送符號向量進行星座圖有效性檢測，得到有效發(fā)送符號向量，其中，轉(zhuǎn)換矩陣為對信道矩陣采用格約簡算法得到的；根據(jù)有效發(fā)送符號向量計算比特對數(shù)似然比；采用軟判決LDPC譯碼算法對比特對數(shù)似然比進行譯碼，獲取發(fā)送信息序列。這樣，實現(xiàn)軟比特信息的輸出，提高了軟判決LDPC譯碼性能，從而顯著改善了基于LDPC-MIMO通信系統(tǒng)的接收機檢測性能。
文檔編號H04L1/00GK101997652SQ20091016615
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者包國平, 吳巖巍, 孫芝利, 徐俊, 袁志鋒 申請人:中興通訊股份有限公司