一種提高高階mimo系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高高階MIMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：通過(guò)引入信道條件數(shù)，在高階MIMO下討論了信道狀況對(duì)深度優(yōu)先樹搜索算法復(fù)雜度及對(duì)寬度優(yōu)先樹搜索算法性能的影響，并給出了衡量算法復(fù)雜度穩(wěn)定性的指標(biāo)。基于這些討論，本發(fā)明提出了一種基于信道條件數(shù)的吞吐量穩(wěn)定的檢測(cè)算法，該的算法在搜索過(guò)程中采用寬度與深度優(yōu)先相結(jié)合以最大程度的保證性能和穩(wěn)定復(fù)雜度，并可以根據(jù)信道的狀況靈活調(diào)整兩種樹搜索方法的結(jié)合方案。理論分析及仿真結(jié)果表明，在高階MIMO系統(tǒng)下，本發(fā)明提出的吞吐量穩(wěn)定的檢測(cè)算法，較寬度優(yōu)先的算法具有更低的平均復(fù)雜度及更好的性能。同時(shí)，它的復(fù)雜度或吞吐量也比較穩(wěn)定，非常適合實(shí)際的需求。
【專利說(shuō)明】—種提高高階MIMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]接收端的檢測(cè)性能是實(shí)現(xiàn)多入多出系統(tǒng)增益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最大似然檢測(cè)可以達(dá)到誤比特率最小意義下的最優(yōu)接受，但ML檢測(cè)要考慮所有可能的信號(hào)矢量，因而其復(fù)雜度隨信號(hào)矢量的維數(shù)(ΜΙΜ0系統(tǒng)的發(fā)射天線數(shù))成指數(shù)(信號(hào)星座階數(shù))增長(zhǎng)。若需要更高的容量而采用更多的天線數(shù)和更大的信號(hào)星座時(shí)(如3GPP Releasell中收發(fā)兩端支持8根天線，高達(dá)64QAM的調(diào)制方式)，ML算法就不再實(shí)用。另一方面，典型的低復(fù)雜度檢測(cè)器，例如迫零檢測(cè)器，誤比特率性能差于最大似然性能，且在信道狀況不好時(shí)迫零檢測(cè)器的性能惡化會(huì)更加嚴(yán)重。為了以可接受的復(fù)雜度達(dá)到最優(yōu)的性能，類ML檢測(cè)器受到廣泛關(guān)注與研究。特別地，典型的類ML檢測(cè)器如深度優(yōu)先的球形譯碼算法和寬度優(yōu)先的K-best算法均可以逼近ML性能。為了進(jìn)一步降低復(fù)雜度，一些技術(shù)包括添加球半徑限制和概率剪枝被提出并應(yīng)用于球形譯碼算法中；另外，勝者路徑擴(kuò)展(Winner Path Extens1n, WPE)技術(shù)被用于降低K-best算法擴(kuò)展過(guò)程的復(fù)雜度。然而，深度優(yōu)先的算法有吞吐量不穩(wěn)定的問(wèn)題，而寬度優(yōu)先的方法達(dá)到ML性能時(shí)需要足夠大的K值因而具有很高的復(fù)雜度。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，一些基于球形譯碼和K-best算法的改進(jìn)算法受到關(guān)注，如將球形譯碼算法和K-best相結(jié)合的混合球形譯碼算法；在不同信道條件下選取不同K值的組合K-best (Combined K-best, CD)方法。然而，目前的類ML算法及其各種改進(jìn)算法很少關(guān)注具有高調(diào)制階數(shù)及天線數(shù)多的高階MIMO系統(tǒng)，例如LTE-A支持的收發(fā)天線數(shù)目為8而調(diào)制階數(shù)為64QAM的情況。在這樣的高階MIM1系統(tǒng)下，深度優(yōu)先方法的不穩(wěn)定的問(wèn)題尤為突出，且在信道狀況差的時(shí)候更加嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，該方法可以有效的提高M(jìn)MO系統(tǒng)中吞吐量的穩(wěn)定性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]1)高階MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端發(fā)射信號(hào)至接收端時(shí)，根據(jù)信道矩陣H得信道矩陣條件數(shù) “H);
[0007]2)判斷信道矩陣條件數(shù)K⑶與預(yù)設(shè)條件閾值K th的大小，當(dāng)K⑶> K th，則在第N層到第N-Lb+1層上采用寬度優(yōu)先的K-best算法進(jìn)行搜索，其他層上采用深度優(yōu)先球形譯碼算法進(jìn)行搜索，最終保留的結(jié)果為類最大似然估計(jì)，其中，N為總的搜索層數(shù)，且N ≥ 8，Lb為寬度優(yōu)先K-best算法的最大層數(shù)；
[0008]當(dāng)K (H)≤K th，則在第N層到第N_LS+1層上采用寬度優(yōu)先的K_best算法搜索，其他層上采用深度優(yōu)先球形譯碼算法進(jìn)行搜索，最終保留的結(jié)果為類最大似然估計(jì)，其中，Ls為寬度優(yōu)先K-best算法的最小層數(shù)，Ls = 2，Lb > Ls, Lb≥max{Ls+l, N-8}；
[0009]3)根據(jù)類最大似然估計(jì)恢復(fù)發(fā)射信號(hào)。
[0010]獲得預(yù)設(shè)的條件閾值Kth的方法為:K⑶在增大的過(guò)程中，當(dāng)STD平均訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)數(shù)最先小于深度優(yōu)先球形譯碼算法平均訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，K (H)的值為條件閾值Kth的大小。
[0011]通過(guò)仿真的方法得到預(yù)設(shè)的條件閾值K th，其中，)crtl=cj'、+c3，Y為信噪比，C1為
斜率常數(shù)，C2為指數(shù)常數(shù)，C3為截距常數(shù);且當(dāng)N = 8時(shí)，C1 = 1.31 X 10_4 ；c2 = 4.277 ；c3=-19.84 ;當(dāng) N = 10 時(shí)，C1 = 9.60Χ l(Tn ；c2 = 8.525 ；c3 = 35.95。
[0012]所述的步驟I)中信道矩陣條件數(shù)K⑶為:
【權(quán)利要求】
1.一種提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)高階MMO系統(tǒng)中發(fā)射端發(fā)射信號(hào)至接收端時(shí)，根據(jù)信道矩陣H得信道矩陣條件數(shù)K⑶； 2)判斷信道矩陣條件數(shù)K⑶與預(yù)設(shè)條件閾值Kth的大小，當(dāng)K⑶>Kth，則在第N層到第N-Lb+1層上采用寬度優(yōu)先的K-best算法進(jìn)行搜索，其他層上采用深度優(yōu)先球形譯碼算法進(jìn)行搜索，最終保留的結(jié)果為類最大似然估計(jì)，其中，N為總的搜索層數(shù)，且NS 8，Lb為寬度優(yōu)先K-best算法的最大層數(shù)； 當(dāng)K (H)≤K th，則在第N層到第N_LS+1層上采用寬度優(yōu)先的K-best算法搜索，其他層上采用深度優(yōu)先球形譯碼算法進(jìn)行搜索，最終保留的結(jié)果為類最大似然估計(jì)，其中，Ls為寬度優(yōu)先K-best算法的最小層數(shù)，Ls = 2，Lb > Ls, Lb≥max{Ls+l, N-8}； 3)根據(jù)類最大似然估計(jì)恢復(fù)發(fā)射信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，其特征在于，獲得預(yù)設(shè)條件閾值Kth的方法為:K (H)在增大的過(guò)程中，當(dāng)STD平均訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)數(shù)最先小于深度優(yōu)先球形譯碼算法平均訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，K (H)的值為預(yù)設(shè)的條件閾值Kth的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，其特征在于，通過(guò)仿真的方法得到預(yù)設(shè)的條件閾值K th，其中，rrt=ci/i+ej，Y為信噪比，C1為斜率常數(shù),C2為指數(shù)常數(shù)，C3為截距常數(shù)；且當(dāng)N = 8時(shí)，C1 = 1.31 X 10_4 ；c2 = 4.277 ；c3 = -19.84 ;當(dāng)N = 10 時(shí)，C1 = 9.60X l(Tn ；c2 = 8.525 ；c3 = 35.95。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高高階MMO系統(tǒng)中吞吐量穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述的步驟1)中信道矩陣條件數(shù)K (H)為:
【文檔編號(hào)】H04B7/06GK104038269SQ201410299169
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】任品毅, 王蔚蕾, 杜清河 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)