一種基于概率排序的低復(fù)雜度存儲空間約束檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于概率排序的低復(fù)雜度存儲空間約束檢測方法，它主要應(yīng)用于采用差分調(diào)制以及多符號檢測算法的MIMO通信系統(tǒng)中，其特征在于：利用杰斯特拉概率排序算法（DSPS）和簡單化的存儲檢測器(MCTS)的優(yōu)勢來降低檢測復(fù)雜度以及對存儲空間的需求。設(shè)置存儲空間M，根據(jù)DSPS算法將傳統(tǒng)度量值進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計概率的轉(zhuǎn)換，利用MCTS得到自樹根開始的節(jié)點候選分支集合及對應(yīng)的概率統(tǒng)計判決度量值，然后根據(jù)MCTS保留存儲度量值最小的M條路徑，在這M條路徑的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行計算，得到該層保留節(jié)點的候選分支集合和度量值，直到到達(dá)路徑的最末分支得到最佳的解。本發(fā)明能夠極大地減少浮點計算次數(shù)，從而降低了計算復(fù)雜度。
【專利說明】一種基于概率排序的低復(fù)雜度存儲空間約束檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及無線通信系統(tǒng)的信號檢測方法，具體地說是 一種應(yīng)用于多天線空時調(diào)制系統(tǒng)的基于概率排序的低復(fù)雜度存儲空間約束檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output)技術(shù)通過使用多個發(fā)送和接收天線，能 夠大大提高無線通信系統(tǒng)的容量，近年來已得到國內(nèi)外專家、學(xué)者的廣泛和深入的研究，并 被預(yù)示為第四代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。要實現(xiàn)ΜΜ0技術(shù)的功能，必須依靠空時編碼和 相應(yīng)的檢測技術(shù)。傳統(tǒng)的相關(guān)檢測技術(shù)需要精確的信道狀態(tài)估計，對于快速變化的移動信 道或者多天線的系統(tǒng)，這都是很難做到的。由此引發(fā)了對非相關(guān)檢測技術(shù)的研究，差分空時 調(diào)制技術(shù)就是其中的一種，差分空時調(diào)制系統(tǒng)的接收端可以在不需要進(jìn)行信道估計的情況 下進(jìn)行譯碼，它要求發(fā)送碼矩陣為空時編碼矩陣，通過有限群理論，能簡化調(diào)制和星座的設(shè) 計，適用于任何數(shù)目的發(fā)送天線和接收天線，差分空時調(diào)制技術(shù)適用于不易獲得信道狀態(tài) 信息的高速移動環(huán)境中。
[0003] 高效高性能的非相關(guān)檢測算法設(shè)計是差分空時調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的 單符號差分檢測的性能和相關(guān)檢測技術(shù)相比存在3dB性能的損失，為了縮短差分檢測和相 關(guān)檢測之間的性能差距，人們提出了多符號差分檢測算法，它的基本思想是通過對連續(xù)的N 個空時符號采用最大似然譯碼方法進(jìn)行聯(lián)合檢測來提高性能增益。然而，這個方法的計算 復(fù)雜度和分組長度N成指數(shù)級增長的關(guān)系。為了解決這個問題，目前已經(jīng)提出了很多解決 辦法，其中就包括了度量值優(yōu)先的MCTS算法，而且已經(jīng)證明在多符號檢測中堆棧算法相對 于最大似然檢測能大大降低計算復(fù)雜度，且性能優(yōu)于改進(jìn)的多符號反饋檢測算法。
[0004] 但是，如果考慮算法對存儲空間的需求以及具體的浮點數(shù)計算次數(shù)，則在空間 約束很大，即存儲空間較小的情況下，MCTS算法的浮點計算次數(shù)仍然比較高，如何即保持 MCTS算法的存儲空間的約束優(yōu)勢，又降低浮點計算次數(shù)，從而進(jìn)一步降低計算復(fù)雜度是本 發(fā)明所解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服已有的MCTS算法在多符號檢測當(dāng)中，低存儲空間的情況 下，復(fù)雜度高的缺點。本發(fā)明提出了一種新的方法，稱作PSMCTS，它是把MCTS算法和概率排 序的度量值優(yōu)先算法（DSPS)的思想進(jìn)行有效結(jié)合而得到的。研究表明通過使用PSMCTS，在 很小的存儲空間約束下，系統(tǒng)的計算復(fù)雜度相對于使用MCTS算法的系統(tǒng)能大大降低而性 能也有一定的提升。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：
[0007] 本發(fā)明首先利用DSPS算法將判決度量值和門限值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，重新得到自樹根開 始的保留節(jié)點的候選分支集合及對應(yīng)的判決度量值，然后根據(jù)MCTS算法保留度量值最小 的Μ條路徑，在這Μ條路徑的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行計算，得到該層保留節(jié)點的候選分支集合和度 量值，直到到達(dá)路徑的最末分支得到最佳的解，具體是：
[0008] 1)將分組長度為N+1的接收信號R[t]，R[t+1]，. . .，R[t+N]輸入到PSMCTS檢測器 中來檢測N個符號，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)置各種參數(shù)，包括發(fā)送、接收天線數(shù)目和信號參數(shù)。式 (1)和式（2)表示第i層單層獨立分支度量值表達(dá)判決式：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于概率排序的低復(fù)雜度存儲空間約束檢測方法，其特征在于該方法首先利用 DSPS算法將判決度量值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，重新得到自樹根開始的保留節(jié)點的候選分支集合及對應(yīng) 的判決度量值，然后根據(jù)MCTS算法保留度量值最小的Μ條路徑，在這Μ條路徑的基礎(chǔ)上繼 續(xù)進(jìn)行計算，得到該層保留節(jié)點的候選分支集合和度量值，直到到達(dá)路徑的最末分支得到 最佳的解，具體是： 1) 將分組長度為Ν+1的接收信號R[t]，R[t+1]，. . .，R[t+N]輸入到PSMCTS檢測器中 來檢測N個符號，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)置各種參數(shù)，包括發(fā)送、接收天線數(shù)目和信號參數(shù)；式（1) 和式（2)表示第i層單層獨立分支度量值表達(dá)判決式：
其中，t表示傳輸時刻，i = 1，2,. . .，N，j = i+1，. . .，N+1 表示第1層調(diào)制星座映 射集合，L [m] = diag {V2 π (m_1)/M | m = 1，2, · · ·，M}，1 = 1，· · ·，Ν+1，Μ 為調(diào)制星座數(shù)目；|| _ § 代表Frobenius范數(shù)的平方； 公式（3)表示多符號ML譯碼器的傳統(tǒng)路徑度量值表達(dá)式：
將其利用DSPS算法轉(zhuǎn)化成新的度量值判決式：
式中，σ2為公式⑴的方差，k是#的自由度，F(xiàn)服從卡方分布；Y (·)和Γ (·)均為 Gamma函數(shù)； 2) 設(shè)樹的層數(shù)變量t = N，表示從樹根（對應(yīng)的度量值為0)開始，利用式（2)，通過 PSMCTS算法求得分支度量值，也就得到了路徑度量值；其中，PSMCTS算法的步驟如下： 2.1)已知傳輸信號，設(shè)發(fā)送天線數(shù)的變量1 = 1到乂，調(diào)制星座點數(shù)L，計算出H Γ 和F，進(jìn)入搜索過程； 2. 2)初始化存儲空間Μ和標(biāo)記flag ;首先從根節(jié)點開始訪問，并把根節(jié)點的度量值存 入預(yù)設(shè)的存儲空間內(nèi)，即列表內(nèi)；然后擴展從根節(jié)點擴展的度量值最小的子節(jié)點，此時，計 算可用的存儲空間和可以訪問的最大的檢測層，并在可訪問的檢測層內(nèi)擴展度量值最小的 節(jié)點； 2. 3)重復(fù)步驟2. 2)，直至找到一個葉節(jié)點，并把其余在列表中的度量值大于該葉節(jié)點 的所有節(jié)點均從列表中刪除；重新更新列表，繼續(xù)訪問；直至可訪問的節(jié)點為葉節(jié)點，搜索 結(jié)束。
【文檔編號】H04L25/03GK104113499SQ201410321618
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】金小萍, 朱瑞鑫 申請人:中國計量學(xué)院