文摘
解码顺序有深度撞击球面检测的复杂性。新的订购计划球面检测提出了本文基于SIC(串行干扰抵消)和梯度定义的累积概率之间的绝对差符号元素和zero-forcing解决方案。仿真结果表明,该排序方案可以实现显著减少复杂性,特别是对于高数量的天线和大星座在低信噪比地区的大小。相对于球面检测复杂度下BSQR平衡排序QR分解和GB基于(梯度)排列访问节点的平均数量在我们建议的顺序是减少了近30%和33%16 qam系统和减少了近30%和50%16 qam系统,分别。为64 qam系统,减少近75%和80%和减少超过40%和50%分别可以实现。
1。介绍
线性多输入多输出(MIMO)技术可以增加信道容量,而无需额外的频谱资源。最大似然(ML)检测是实现最小错误概率最优。但是,它有一个指数复杂性对调制的顺序和发射天线的数量。几次最优的检测算法,如零迫使(ZF),最小均方(MMSE)和SIC(串行干扰抵消)贝尔实验室垂直分层的时空中使用(V-BLAST) [1),等等,提出了。虽然这些算法复杂度较低,可实现的性能是有界的远离最优接收机的性能。
球面检测算法(SD)是一个树的搜索策略,可以实现精确的ML性能,同时提供一个多项式计算复杂度在一般情况下,被广泛认为是最有前途的方法。文中检测。事实上,球面探测器发现最近的格点接收到的向量,但限制了搜索仅在那些属于原来的晶格点集中在接收到的向量,从而导致相当大的减少复杂性。然而,对于低信噪比或高阶调节,SD的复杂性仍然很高。它已经表明,计算复杂性是高度敏感的信道矩阵的列的顺序,这是依赖于信道矩阵和接收到的信号,即使有效SE枚举策略2使用)。出于这个观察,一些信道矩阵预处理方法,比如V-BLAST排序(1,3),BSQRD(平衡排序QR分解)排序4,5基于]和GB(梯度)排序6),提出了提高记忆效率。
在这篇文章中,我们修改GB命令并结合SIC提出一个新的高效的排序方案。仿真结果表明,该排序方案可以实现显著减少复杂性,特别是对于高数量的天线和大星座大小在低信噪比的政权。
剩下的纸是组织如下。部分2介绍了系统模型并简要回顾了SD算法。部分3描述我们的订购计划。提供了仿真结果和讨论部分4。部分5给出了结论。
2。系统模型和球面检测
考虑一个未编码的MIMO系统传输和接收天线,。在平坦衰落信道的假设下,得到向量可以表示为 在哪里表示传播向量的维度,我们假设的条目选择从复数的星座,表示收到了向量的维度,是信道矩阵的元素假定是独立同分布(先验知识)复杂的0.5高斯变量与零均值和方差,然后呢是加性高斯白噪声(AWGN)为零,意味着什么方差。
为简单起见,当模型(1)通常转化为实值模型,尺寸在哪里,这样增加了一倍,, 在哪里和表示复数的实部和虚部,分别。假设完美的信道知识给出了接收机,所以ML检测问题可以制定 在哪里和是实值信号星座集,例如,16-QAM。SD只搜索超球面内的晶格点集中在收到向量和半径不是所有格点搜索,可以写成 执行QR分解后,我们可以得到 在哪里是一个上三角矩阵,表示埃尔米特矩阵换位是一个正交矩阵。和代表第一个和最后一个正交的列。在这里我们让和;因此,(4)相当于一个新的不平等: 由于上三角的属性,左边(6)可以扩展 我们可以得到一个间隔从第一项(7)的时间间隔,直到通过迭代。因此,可以通过SD算法,解决了递归地使用约束树搜索水平,从到,如图1。
SD搜索过程可以描述如下:(1)应用QR分解这样,在那里是一个正交矩阵和是上三角矩阵;(2)执行深度优先树搜索的限制从最后一个组件的到;(3)更新半径当一个点接近超球面内的中心是发现;(4)继续与新的半径约束搜索直到找到最接近的点到中心。可以提高检测效率,改变信道矩阵的列的顺序,而不是原始的随机顺序到。
3所示。订购计划
随机解码顺序并不是最好的解码顺序,尤其是对于低信噪比或高阶调制。通常,重新排列矩阵的列适当改变检测可以克服它。BSQR和V-BLAST序设计最大化最小上矩阵的对角元素,希望区间的宽度将会减少,以及搜索树将会减少。GB排序是一种简单而有效的方案,在软ZF解决方案作为参考。然而,信道矩阵的伪逆的噪声放大让ZF离正确的解决方案,特别是在低信噪比,从而降低效率的排序方案。自SD作品以类似的方式连续干扰取消技术,我们修改GB命令并结合SIC提出一种新的更有效的订购计划,描述如下。(1)集,。(2)计算ZF的解决方案,在那里伪逆的吗我th迭代信道矩阵,为每个元素的解决方案,找到命令集这样持有,,,是真正的星座组的大小。(3)为每个元素的解决方案,定义并计算梯度,在那里累积分布函数(CDF)的这是一个高斯随机变量为零,意味着什么方差,是jth排。(4)计算,相应的信道矩阵的列索引吗。然后循环转变左1为下一次迭代。(5)让取消干扰,和重复(2),(4)计算步骤,直到。(6)信道矩阵的列会重新排序。
4所示。仿真和复杂度比较
在本节中,我们显示了模拟比较访问节点的平均数量,16 qam,5岁以下64 qam系统订购计划:没有订购(随机排序),V-BLAST排序,BSQR分解顺序,GB订购,我们提出要求。SE枚举策略下球面检测过程中使用的所有订购计划。图2显示的比较16 qam系统;访问节点的平均数量在我们提出的要求减少了超过35%,38%在信噪比= 0分贝,在信噪比= 5 dB近30%和33%,分别比下BSQR分解与GB序。此外,可以观察到更多的减少16 qam,几乎在信噪比= 0分贝降低60%和70%,30%和50%减少信噪比= 5 dB,分别如图3。此外,它显示在图4可以实现,减少更多的复杂性64 qam系统,减少近75%,80%在信噪比= 0分贝和减少超过40%,50%在信噪比= 5 dB,分别。
仿真结果清楚地表明,根据我们的订购计划,一个非凡的检测实现复杂性减少特别是在低和适度的信噪比和高调制命令。
5。结论
小说排序方案结合SIC与GB排序提出大幅提高球面检测效率。拟议中的排序很有效地降低SD的复杂性,特别是在低和适度的信噪比和高调制命令。仿真结果表明,我们建议的顺序提供了非凡的优势V-BLAST排序,GB排序,和BSQR分解排序方案。
确认
本文是由浙江省自然科学基金(Y1090935)和中国国家自然科学基金(60772067)。作者感谢审稿人(s)评论提高论文的质量。