一种MIMO系统中酉空时码的迭代检测方法

摘要

一种MIMO系统中酉空时码的迭代检测方法，属无线通信中的检测技术领域，其步骤如下：(1)非相干检测；(2)估计信道信息；(3)相干检测；(4)判断是否结束迭代。本发明方法解决了MIMO系统用于信道估计的导频开销问题和酉空时码的非相干检测性能较差的问题，提出了一种MIMO系统中酉空时码的迭代检测方法，目的在于提供MIMO系统中酉空时码的一种迭代检测方法，采用非相干检测和相干检测相结合的迭代方法，既不需要预先获知信道状态信息，从而避免了发送序列中的导频开销，又解决了酉空时码的单纯非相干检测性能较差的问题。

主权项

1.一种MIMO系统中酉空时码的迭代检测方法，应用于无线MIMO系统中，该检测方法步骤如下：(1)利用传统的酉空时码系统的非相干检测方法进行非相干检测：在第k个码块持续时间，接收到的信号为$x\left(k\right)=\sqrt{\frac{\mathrm{\rho T}}{M}}\Psi \left(k\right)h\left(k\right)+w\left(k\right)$式中，x(k)为接收信号向量，ρ为每个接收天线上的平均信噪比，T为每个码块持续时间包含的符号周期数，M为发送天线数，Ψ(k)为由酉空时码构成的发送信号矩阵，其中I_N为N×N的单位矩阵，表示Kronecker乘积，Φ(k)为在第k个码块持续时间取自星座集中的T×M的酉空时码矩阵，上角标表示矩阵或向量的共轭转置，h(k)为复值信道增益向量，w(k)为接收到的噪声向量；在未知信道状态信息的条件下，假定在第k个码块持续时间内，是等概率发送的，进行基于最大似然准则的非相干检测$\hat{\Psi }\left(k\right)=\arg \underset{{\Psi }_l\in \{{\Psi }_1,...,{\Psi }_L\}}{\max }{\left|\right|{\Psi }_l^{+}x\left(k\right)\left|\right|}_F^2---\left(1\right)$其中表示求Frobenius范数，检测结果作为本发明迭代方法的初始值；(2)利用上一步非相干检测的结果，根据最小均方误差准则估计信道信息基于最小均方误差(MMSE)准则进行信道估计，定义第个码块持续时间的信道观测值如下$\bar{h}(k+\tau )=\sqrt{\frac{M}{\mathrm{\rho T}}}{\hat{\Psi }}^{+}(k+\tau )x(k+\tau )---\left(2\right)$$=\tilde{h}(k+\tau )+h_e(k+\tau )$其中$\tilde{h}(k+\tau )=h(k+\tau )+\sqrt{\frac{M}{\mathrm{\rho T}}}{\hat{\Psi }}^{+}(k+\tau )w\left(k\right)---\left(3\right)$为仅包含噪声的信道观测值，而$h_e(k+\tau )=[{\hat{\Psi }}^{+}(k+\tau )-{\Psi }^{+}(k+\tau )]\Psi (k+\tau )h(k+\tau )---\left(4\right)$则为估计误差分量；由仅包含噪声的观测值来求维纳滤波系数，将求得的维纳滤波系数乘以信道观测值得到信道的MMSE估计；定义为向量的第j个元素，j＝1，...，MN，即为第(k+τ)个码块持续时间内第j个收发天线对之间的信道衰落系数；定义其中上角标“T”表示矩阵或向量的转置，则h_j(k)的基于的MMSE估计值为${\hat{h}}_j\left(k\right)=c^{+}\bar{h}\left(k\right)---\left(5\right)$式(5)中向量c为维纳滤波系数，可由如下Wiener-Hopf方程得到$c=R_{\bar{h}\bar{h}}^{-1}{r}_{\bar{h}h}---\left(6\right)$式(6)中为的自相关矩阵其中上角标“*”表示标量的共轭，即为第j个收发天线的信道衰落系数在第(k-τ₁)，(k-τ₁+1)，...，(k+τ₂)个码块持续时间的观测值(仅包含噪声分量)和其在第k个码块持续时间的值之间的互相关向量；由于噪声采样点之间以及噪声与信道衰落系数之间相互独立，于是可以得到的第(s，t)个元素为$r_{\mathrm{st}}=\left\{\begin{array}{cc}1+\sqrt{M/\mathrm{\rho T}},& s=t\\ R_h(s-t),& s\ne t\end{array}\right.---\left(7\right)$互相关向量可由下式得到$r_{\bar{h}h}={[R_h(-{\tau }_1),R_h(-{\tau }_1+1),...,R_h\left({\tau }_2\right)]}^T---\left(8\right)$从式(6)-(8)可见，滤波系数c与通道编号j和码块编号k无关，能预先计算出来，将式(5)写为向量的形式，则有$\hat{h}\left(k\right)=\bar{H}\left(k\right)c---\left(9\right)$式中为在第(k-τ₁)，(k-τ₁+1)，...，(k+τ₂)个码块持续时间内由信道的观测值所构成的矩阵；(3)利用估计出的信道进行相干检测：估计出信道状态信息以后，利用此信道信息进行相干检测，即：$\hat{\Psi }\left(k\right)=\arg \underset{{\Psi }_l\in \{{\Psi }_1,...,{\Psi }_L\}}{\max }{\left|\right|x\left(k\right)-\sqrt{\frac{\mathrm{\rho T}}{M}}{\Psi }_l\hat{h}\left(k\right)\left|\right|}^2---\left(10\right)$通过式(10)更新对于的估计；(4)判断是否结束迭代：若达到预先设定的迭代次数，结束迭代，输出检测结果否则，返回第二步，迭代过程继续进行。