一种交互部分软信息的多小区mimo系统上行信号检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信技术,尤其设及一种交互部分软信息的多小区MIM0系统上 行信号检测方法。
【背景技术】
[0002] 在多用户多小区MIM0系统中,多基站合作对多个用户的上行信号进行联合检测 可W提高信号检测的准确度,但是该个方法复杂度高,运算量大,随着设及联合检测的基 站、用户数量的增加,运算量成指数增长。
[0003] 经过对现有技术的检索发现,ShaoshiYangandTiejunLv在'DistributedProb油 ilistic-Data-Association-BasedSoftReceptionEmployingBaseStationCooperation inMIMO-AidedMultiuserMulticellSystems"IEEETrans.VehicularTechnology,vol. 60 ,no. 7,pp. 3532-3538,Sept. 2011.(即多用户多小区MIMO系统中基于概率数据关联技术的 基站分布式协同检测)化及尹宇芳发明者[发明专利申请公布号;CN103002480A]针对 多用户多小区MIMO系统采用概率数据协同检测的方法来克服该一运算量大的问题,该两 个研究者的概率数据协同检测方法分别为W下两种情形,一种是基于无信息先验概率分布 的假设,基站执行并行检测并交互软信息然后进行简单的软合并;另一种是在第一种方法 的基础上将交互后得到的软信息作为先验信息再进行迭代检测。然而,当对采用高阶调制 的多用户系统来说,随着基站数和用户数的增多,所需传输的软信息量非常大。因此,本发 明针探索低通信复杂度的分布式符号检测方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种交互部分软信息的多小区MIMO 系统上行信号检测方法。
[0005] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的:一种交互部分软信息的多小区 MIMO系统上行信号检测方法,包括W下步骤:
[0006] (1)各基站执行并行检测,具体包括W下子步骤:
[0007] (1. 1)各基站先基于符号概率均匀分布确定其接收信号的初始先验概率信息;
[0008] (1. 2)各基站根据步骤1. 1得到的初始先验概率信息检测全部信号,所述全部信 号不仅包括本小区的用户信号,也包括周边小区同信道的用户信号;
[0009] (1. 3)各基站通过概率数据协同检测方法中的迭代计算更新后验概率,直至达到 预定条件,最终得到最大后验概率,所述的预定条件为当前更新的后验概率与前一次更新 的后验概率的差值小于预定阔值,或者重复执行的次数达到预定值;
[0010] (2)各基站将步骤1. 3得到的所有符号的最大后验概率值从大到小排列,选取前 X%的后验概率数据,其中,0 <X《25 ;
[0011] (3)将步骤2中选取的符号的后验概率数据发送给相应的参与协同检测的相邻基 站;
[0012] (4)各基站在接收到其他基站发送的本地用户符号的软信息后,对于其他基站未 选取发送的后验概率值,分别计算为(1-m) / (M-n),其中n为选取的星座图点数,m为接收到 的其他基站发送的本地用户符号的后验概率之和,M为调制阶数;
[0013] (5)各基站将步骤4计算得到的其他基站未选取发送的后验概率和其他基站发送 的后验概率进行软合并,计算出本地用户发送符号的后验概率,选择后验概率最大的符号 作为最终的检测结果。
[0014] 本发明的有益效果是:通过使用本发明中所提供的方法,各基站将得到的所 有符号的最大后验概率值从大到小排列,选取前X%的后验概率数据进行交互,其中,0 <X《25 ;能够在不显著损失符号检测性能的前提下明显减少基站间所需的信息交互量, 减少运算量,同时也可根据对通信性能的不同要求,实现不同程度的降低基站间的通信复 杂度。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明方法流程图;
[0016] 图2是本发明的一个实施例中四基站协同检测场景下的网式信号传递方式图;
[0017] 图3是本发明的一个实施例中四基站协同检测场景下,基站1交互恒定信息量与 基站间交互全部软信息对基站协同检测性能的影响;(a)调制阶数为16,化)调制阶数为 64 ;
[001引图4根据本发明的一个实施例的四基站协同检测场景下,在保证基站协同检测性 能的情况下,调制阶数为64,基站间交互信息量与基站所处通信环境的关系。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和具体实施例详细描述本发明,本发明的目的和效果将变得更加明 显。
[0020] 概率数据协同(prob油ilisticdataassociation,PDA)检测基于无信息先验分 布的假设,协同检测的基站间交互所有的软信息。各基站将步骤1. 3得到的所有符号的最 大后验概率值从大到小排列,选取前X%的后验概率数据,其中,0 <X《25,大大降低了基 站间交互的复杂度。
[0021] 本发明所述多用户多小区MIM0系统中,基站k收到的虚拟信号模型能够被构建为 如下的虚拟MIM0系统yk.
[0022]
[0023] 其中xk表示基站k中目标用户(本地用户)的符号矢量,乂"'(/二1,2,3'"C;)) 表示同信道用户从相邻小区中收到的符号,C。表示同信道的用户数量,//,t,巧示连接用 户曰占基站k之间的NfXNt的信道矩阵,nk表示在基站k中均值为零、协方差为0。21, 的高斯噪声信号,其中Iw表示NfXNt的单位矩阵,Nt为发射天线数,Nf为接收天线数,
[0024] 公式(1)可W表示为:
[0027] 根据贝叶斯定理计算xk的后验概率信息W执行软判决。
[002引向量Sk的元素用 <来表示,其中q= 1,2, 3. . . (NtN。),Nm为发送符号的基站数。 为方便描述,省略上标k。则公式(2)可写为下式:
[0029]
(3)
[0030] 其中
&均值为零、协方差为 吨佑吃)4的高斯噪声信号,gi为第1元素为1,其余元素为0的列向量。
[0031] 对于每个符号St,对应一个概率向量P(t),其第m个元素Pm(StIy)代表St= am的 后验概率的估计值,m= 1,2,...M,a。为星座图中的第m个元素。PDA算法的基本思想是将 非高斯随机变量vt逼近
为高斯型随机变量,V{vJ为协方差矩阵,U{vJ为伪协方差矩阵。
[0039] 其中,代表共辆,"T"代表对矩阵进行转置,R(*)表示取实部,1脚表示取虚 部。
[0040] 在PDA算法中,首先将Pm(StIy)初始化为一个均匀分布,然后根据! 的当前值 通过公式(4)-(10)计算更新Pm(St|y),直至满足算法退出条件。
[0041] 如图1所示,本发明一种交互部分软信息的多小区MIM0系统上行信号检测方法, 包括W下步骤:
[0042] (1)各基站执行并行检测,具体包括W下子步骤:
[0043] (1. 1)各基站先基于符号概率均匀分布确定其接收信号的初始先验概率信息;
[0044] (1. 2)各基站根据步骤1. 1得到的初始先验概率信息检测全部信号,所述全部信 号不仅包括本小区的用户信号,也包括周边小区同信道的用户信号;
[0045] (1. 3)各基站通过概率数据协同检测方法中的迭代计算更新后验概率,直至达到 预定条件,最终得到最大后验概率,所述的预定条件为当前更新的后验概率与前一次更新 的后验概率的差值小于预定阔值,或者重复执行的次数达到预定值;预定阔值可根据所需 计算精确度进行适当设定即可,预定值可设为5但不局限于5,当预定值为5时,足W达到足 够的计算精度,并避免了过大的运算量;
[0046] (2)各基站将步骤1. 3得到的所有符号的最大后验概率值从大到小排列,选取前 X%的后验概率数据,其中,0 <X《25;其中,选取不同量的交互信息,可达到不同程度的 通信性能,例如交互25%的概率数据,通信性能将达到交互所有软信息所获性能的90%W 上,所W在选取交互量的过程中,需要考虑实际情况下通信技术对通信性能的要求。
[0047] (3)将步骤2中选取的符号的后验概率数据发送给相应的参与协同检测的相邻基 站;
[0048] (4)各基站在接收到其他基站发送的本地用户符号的软信息后,对于其他基站未 选取发送的后验概率值,分别计算为(1-m) / (M-n),其中n为选取的星座图点数,m为接收到 的其他基站发送的本地用户符号的后验概率之和,M为调制阶数;
[0049] (5)各基站将步骤4计算得到的其他基站未选取发送的后验概率和其他基站发送 的后验概率进行软合并,计算出本地用户发送符号的后验概率,选择后验概率最大的符号 作为最终的检测结果。
[0050] 实施例
[0051] 如图2所示,选择四个基站进行协同检测,基站BS1、BS2、BS3、BS4互为相邻基站, 四个基站之间进行软信息交互,在交互过程中,每个基站将后验概率数据发送给所有参与 协同检测的相邻基站。
[0052] 图3示出了本发明的一个实施例中四基站协同检测场景下,图3(a)调制阶数M为 16,图3化)调制阶数M为64,基站n(n可为1、2、3、4中的一个)选取交互前25 %信息量与 基站交互全部软信息对基站协同检测性能的影响,如图3所示,基站单独检测的性能明显 不如协同检测,可见协同检测的优势,同时,不论信噪比的情况,恒定交互25%的信息,所达 到的检测效果基本可达到交互所有信息时所获性能的80%W上。图4示出了本发明的一 个实施例的四基站协同检测场景下,调制阶数M= 64时,在保证基站协同检测性能达到交 互所有信息所获性能的90%及W上的情况下,基站间交互信息量与基站所处通信环境的关 系。如图4(a)所示,随着信噪比从0-20变化,交互信息的比例如下表所示:
[0053]
[0054] 从图4(a)及4(b)可W看出,交互信息量的选取还可W根据具体的通信环境适当 调整,同样可W有效保证通信性能;在本实施例中是保证协同检测性能的90%W上,在实 际情况中,不局限于该比例,可适当调整。
[0055] 本发明不仅局限于上述【具体实施方式】,本领域一般技术人员根据本发明公开的内 容,可W采用其它多种具体实施方案实施本发明。因此,凡是采用本发明的设计结构和思 路,做一些简单的变化或更改的设计,都落入本发明保护范围。
【主权项】
1. 一种交互部分软信息的多小区MMO系统上行信号检测方法,其特征在于,包括以下 步骤: (1) 各基站执行并行检测,具体包括以下子步骤: (I. 1)各基站先基于符号概率均匀分布确定其接收信号的初始先验概率信息; (1. 2)各基站根据步骤I. 1得到的初始先验概率信息检测全部信号,所述全部信号不 仅包括本小区的用户信号,也包括周边小区同信道的用户信号; (1. 3)各基站通过概率数据协同检测方法中的迭代计算更新后验概率,直至达到预定 条件,最终得到最大后验概率,所述的预定条件为当前更新的后验概率与前一次更新的后 验概率的差值小于预定阈值,或者重复执行的次数达到预定值; (2) 各基站将步骤1. 3得到的所有符号的最大后验概率值从大到小排列,选取前X%的 后验概率数据,其中,0 <X< 25 ; (3) 将步骤2中选取的符号的后验概率数据发送给相应的参与协同检测的相邻基站; (4) 各基站在接收到其他基站发送的本地用户符号的软信息后,对于其他基站未选取 发送的后验概率值,分别计算为(1-m)AM-n),其中n为选取的星座图点数,m为接收到的其 他基站发送的本地用户符号的后验概率之和,M为调制阶数; (5) 各基站将步骤4计算得到的其他基站未选取发送的后验概率和其他基站发送的后 验概率进行软合并,计算出本地用户发送符号的后验概率,选择后验概率最大的符号作为 最终的检测结果。
【专利摘要】本发明公开了一种交互部分软信息的多小区MIMO系统上行信号检测方法,包括以下步骤:各基站检测全部信号,获得各基站对所有符号的后验概率,各基站得到的所有符号的最大后验概率值从大到小排列,选取前的后验概率数据,其中,并将选取的星座点的后验概率数据发送给相应的参与协同检测的相邻基站;各基站在接收到其他基站发送的本地用户符号的软信息后,计算其他基站未选取发送的后验概率数据;各基站将处理后的完整概率数据软合并,计算出本小区用户发送符号的后验概率,选择概率最大的符号作为最终的检测结果。本发明方法能够有效降低多小区MIMO系统中上行基带信号检测的复杂度。
【IPC分类】H04B7/04
【公开号】CN104901731
【申请号】CN201510161260
【发明人】史清江, 樊晓琦, 俞佳敏, 彭成, 徐伟强
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月7日