基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供了基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、设备及介质，方法包括：通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；确定接收端与发射端之间的信道矩阵，并根据信道矩阵，计算得到发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；根据信道矩阵对接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；根据信道矩阵、分解因子矩阵、接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对发射信号进行干扰消除检测。本发明专利技术采用迭代更新的分解因子矩阵和补偿因子列向量估计发射信号，降低信号干扰检测的计算复杂度，提升系统计算效率的同时，还大大减少系统中高维矩阵数据存储，进而降低多天线无线通信系统的成本开销。系统的成本开销。系统的成本开销。

【技术实现步骤摘要】
基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及一种基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]多入多出无线通信系统因其在发射端和接收端同时部署多天线阵列得到的图1所示的具有空
‑
时架构的通信系统，可以极大的提高传输可靠性和吞吐量，且该系统工作在瑞利散射环境，信道矩阵的各个元素可以近似看作是统计独立的等特点而得以广泛应用。在图1所示的无线通信系统中，发射端的发射天线单元数目M最少是2，而接收端的接收天线单元数目N最少是M，一个数据序列分成M个不相关的码元子序列，对应每个码元子序列由M个发射天线单元中的一个发射(发射信号s1，...，s
M
分别通过M个不同的天线单元a1，...，a
M
发射)，对应M个子序列在经过一个信道矩阵为H
N
×
M
的信道的影响后，在接收端由N个接收天线单元接收(接收信号x1，...，x
N
分别从N个不同的天线单元b1，...，b
N
接收，且包含了通过求和成分c1，c2，...，c
N
表示的噪声信号w1，w2，...，w
N
)，即发射信号的向量与接收信号的向量之间满足关系式x＝Hs+w，发射信号的最小均方误差(MMSE)估计为其中，符号(
·
)
‑1表示求矩阵的逆矩阵，α为与发射信号的信噪比相关的常数，且在定义R＝H<br/>H
H+αI和PP
H
＝R
‑1＝(H
H
H+αI)
‑1(或)时，发射信号的最小均方误差(MMSE)估计可表示为(或)。
[0003]现有干扰消除接收机大都采用最优顺序进行迭代，依次检测发射信号向量的M个发射信号，在每次迭代检测中，获取所有未检测到的发射信号中具有最高的检测后信噪比(SNR)的发射信号，并在对其完成估计后，在接收到的信号向量中将其减去进行干扰消除的信号检测方法；然而，该信号检测方法在对应的干扰消除步骤中，需要用到信道矩阵H的共轭转置与信道矩阵H的乘积矩阵B＝H
H
H或R＝H
H
H+αI，且在发射信号的估计步骤中还需要用到其他矩阵P
M
或L
M
和D
M
即信号检测过程中需要存储矩阵B＝H
H
H或R＝H
H
H+αI，以及同时存储矩阵P
M
或L
M
和D
M
，整个系统必需占用较多存储空间，势必增加通信系统的成本开销。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质，通过采用采用迭代更新的分解因子矩阵和补偿因子列向量估计发射信号的方法，降低多天线无线通信系统中接收机对信号进行干扰检测和消除的计算复杂度，提升系统计算效率的同时，有效节约通信系统的存储空间，进而降低多天线无线通信系统的成本开销。
[0005]为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种基于分解因子矩阵的信号检测方法、系统、计算机设备及存储介质。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于分解因子矩阵的信号检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；
[0008]确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵，并根据所述信道矩阵，计算得到发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；
[0009]根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；
[0010]根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测。
[0011]进一步地，所述根据所述信道矩阵，计算得到发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的步骤包括：
[0012]根据所述信道矩阵，计算至少两个发射信号中部分发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；
[0013]将部分发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵作为子矩阵，递推求得所有发射信号的估计误差协方差矩阵。
[0014]进一步地，所述分解因子矩阵为上三角矩阵；所述估计误差协方差矩阵为所述上三角矩阵与其共轭转置矩阵的乘积矩阵；
[0015]所述根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测的步骤包括：
[0016]分别根据所述发射信号的上三角矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测上三角矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设信号检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；
[0017]确定所述待检测上三角矩阵的最小长度行向量，并将所述最小长度行向量对应的行号作为当前检测信号索引；所述最小长度行向量对应的行号对应接收信噪比最高的待检测信号；
[0018]将所述待检测上三角矩阵中所述当前检测信号索引对应的行与最后一行交换，更新所述待检测上三角矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量和所述补偿因子列向量；
[0019]根据更新后的待检测上三角矩阵，计算所述当前检测信号索引对应的发射信号的迫零向量，并递推得到下轮迭代检测所需的待检测上三角矩阵；
[0020]根据所述迫零向量、以及更新后的待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；
[0021]根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号，并根据所述当前检测发射信号，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量，以及按照更新后的所述信号检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待
检测的发射信号。
[0022]进一步地，所述分解因子矩阵为LDLT分解的L因子矩阵和D因子矩阵；所述L因子矩阵为单位上三角矩阵；所述D因子矩阵为主对角线之外元素均为0的对角矩阵；所述估计误差协方差矩阵为所述L因子矩阵、所述D因子矩阵和所述L因子矩阵共轭转置矩阵的乘积矩阵；
[0023]所述根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测的步骤包括：
[0024]分别根据所述发射信号的L因子矩阵、D因子矩阵、所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过接收端接收发射端的发射信号，获取包括两个以上接收信号的接收信号向量；所述发射端的发射天线单元的数目为两个以上；所述接收端的接收天线单元的数目至少等于所述发射天线单元的数目；确定所述接收端与所述发射端之间的信道矩阵，并根据所述信道矩阵，计算得到发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；根据所述信道矩阵对所述接收信号向量进行预处理，得到对应的接收信号结果向量；根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测。2.如权利要求1所述的基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵，计算得到发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵的步骤包括：根据所述信道矩阵，计算至少两个发射信号中部分发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵；将部分发射信号的估计误差协方差矩阵的分解因子矩阵作为子矩阵，递推求得所有发射信号的估计误差协方差矩阵。3.如权利要求1所述的基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述分解因子矩阵为上三角矩阵；所述估计误差协方差矩阵为所述上三角矩阵与其共轭转置矩阵的乘积矩阵；所述根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测的步骤包括：分别根据所述发射信号的上三角矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测上三角矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设信号检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；确定所述待检测上三角矩阵的最小长度行向量，并将所述最小长度行向量对应的行号作为当前检测信号索引；所述最小长度行向量对应的行号对应接收信噪比最高的待检测信号；将所述待检测上三角矩阵中所述当前检测信号索引对应的行与最后一行交换，更新所述待检测上三角矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量和所述补偿因子列向量；根据更新后的待检测上三角矩阵，计算所述当前检测信号索引对应的发射信号的迫零向量，并递推得到下轮迭代检测所需的待检测上三角矩阵；根据所述迫零向量、以及更新后的待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号，并根据所述当前检测发射信号，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量，以及按照更新后的所述信号检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。
4.如权利要求1所述的基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述分解因子矩阵为LDLT分解的L因子矩阵和D因子矩阵；所述L因子矩阵为单位上三角矩阵；所述D因子矩阵为主对角线之外元素均为0的对角矩阵；所述估计误差协方差矩阵为所述L因子矩阵、所述D因子矩阵和所述L因子矩阵共轭转置矩阵的乘积矩阵；所述根据所述信道矩阵、所述分解因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量，对所述发射信号进行干扰消除检测的步骤包括：分别根据所述发射信号的L因子矩阵、D因子矩阵、所述接收信号结果向量、以及预设补偿因子列向量对待检测L因子矩阵、待检测D因子矩阵、待检测接收信号结果向量、以及补偿因子列向量进行迭代检测初始化，并按照预设信号检测顺序向量开始检测；所述预设补偿因子列向量的维数与所述接收信号结果向量的维数相同；根据所述待检测L因子矩阵和待检测D因子矩阵，确定所述待检测L因子矩阵的广义最小长度行向量，并将所述广义最小长度行向量对应的行号作为当前检测信号索引；所述广义最小长度行向量对应的行号对应接收信噪比最高的待检测信号；将所述待检测L因子矩阵中所述当前检测信号索引对应的行与最后一行交换，更新所述待检测L因子矩阵和待检测D因子矩阵，并分别将所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量、以及所述补偿因子列向量中所述当前检测信号索引对应项与最后项交换，对应更新所述待检测接收信号结果向量、所述信号检测顺序向量和所述补偿因子列向量；根据更新后的待检测L因子矩阵和待检测D因子矩阵，计算所述当前检测信号索引对应的发射信号的迫零向量，并递推得到下轮迭代检测所需的待检测L因子矩阵和待检测D因子矩阵；根据所述迫零向量、以及更新后的待检测接收信号结果向量和补偿因子列向量，对所述当前检测信号索引对应的发射信号进行估计，得到当前检测发射信号估计值；根据发射信号的星座图，对所述当前检测发射信号估计值进行量化处理，得到当前检测发射信号，并根据所述当前检测发射信号，计算得到下轮迭代检测所需的补偿因子列向量，以及按照更新后的所述信号检测顺序向量进入下一次迭代检测，直至得到各个待检测的发射信号。5.如权利要求1所述的基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述发射信号的估计误差协方差矩阵表示为：Q＝(H
H
H+αI)
‑1其中，Q表示发射信号的估计误差协方差矩阵；H和H
H
分别表示信道矩阵和信道矩阵的共轭矩阵；I表示单位矩阵；α表示与发射信号的信噪比相关的常数；(
·
)
‑1表示求矩阵的逆矩阵。6.如权利要求2所述的基于分解因子矩阵的信号检测方法，其特征在于，所述待检测上三角矩阵表示为：其中，P
m
和P
m
‑1分别表示第M
‑
m+1轮和第M
‑
m轮迭代检测的待检测上...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱胡飞，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：