基于qr分解的选代检测算法

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1、第四部分：交通信息工程及控制’，^3謦·■。#■∥，．，*恤+●．一群膏饵讲，+≯詹‘节萱一．Klp+r群惭，。*，．

2、，麟枣井≈t．p+*I一：rP_9_一_，，⋯一⋯⋯·，基于QR分解的选代检测算法·刘海涛(中国民用航空学院通信工程系，天津300300)摘要：理论和实践研究表明垂直分层空时码可显著提高多天线系统的传输容量。为克服垂直分层空时码裣测算法不能充分利用多天线分集增益信息的缺点，提出了迭代Qg分解检测算法。新算法在QR分解检测算法基础以迭代方武利用多天线系统提供分集增益信息。从而改善检测器性能。分析和仿真试验表明：循环迭代QR分解检测算法复杂度是垂直分层

3、空时码标准检测算法连续干扰消除的五分之一；对称系统中(收发天线数相同)，新算法性能优于连续干扰消除算法；非对称系统中(接收天线数多于发送天线数)，新算法和连续干扰消除算法性能基本一致。关键词：垂直分层空时码；MIMO系统；QR分解检测0引言理论和实践研究表明：瑞利衰落信道富散射研-=宽下，多天线系统(^心伧)可显著提高通信系统的传输容量【1】。因此多天线系统被视为未来高速无线数据通信的—项关键技术。贝尔试验室垂直分层空wtg§(V-BLAST)就是这样—个多天线系统B川。该系统采用垂直分层编码结构，在发射端，信源输出数据经串并转换后，形成多路并行数据，每路数据经调制

4、后送入并行天线，每路数据称为一层；在接收端，来自并行天线的数据通过连续干扰消除算法(SIC)恢复出发送符号。连续干扰消除算法的本质是分别使用不同迫零向量对接收符号向量进行线性加权，从而消除其他层的符号干扰，最后恢复出特定层符号。近来，为提高垂直分层空时码检测器性能并降低检测复杂度，研究人员提出了多种次优检测算法。文献【4，6】介绍了QR分解检测算法(ZF_QIm)和排宁Og分解算法(ZFSQRD)，文献【5】结合连续干扰消除算法和最小均方误差准则提出了均方误差迫零算法叫MSEBLAST)。文章首先研究了QR分解检测算法分层差错性能，并针对其不能充分利用多天线系统分集

5、增益的缺点，提出—种基于QR分解的循环迭代检测算法，简称循环迭代QR分解检测算法(zFIQRD)o该算法最大特点是可充分利用多天线系统提供的分集增益信息，从而显著改善检测器性能。1系统模型发数圃串／并徭检浏转换／判决画—1矿P纠L丁酉i币图l垂直分层空时码模型(4X4系统)·国家自然科学基金资助项I!I(69931050)。7832005·8中国·大连中国交通研究与探索(2005)一第六声全目交通运输领域童牟学术会议论文喜p尉．⋯，甫一⋯。·⋯，．‘。”^舻中一_“．#．，川～一P⋯⋯伊妒Ⅱo肛#e-妒一，J种，J图1给出垂直分层空时码系统的模型。发射天线数为吩，接

6、收天线数为刀R。发射机中，信源输出经串／并转换后，形成吩层并行数据，每层数据经调制0VIPSK或QAM)后，送入吩个发射天线；发射唐号经瑞利衰落信道：达到珂。个凌收天线，各剖女天线同时接收所有发送符号，并送入j佥测器j新予f5撤嘞判决。—卟耐隙内，接收符号向量表示为Y=Hx+n(1)其中，x=IXl,X2,·．．Xnrr代表发送符号向量，Y=k，耽，．．．％。r代表接收符号向量，H=阮，／上。嘶代剥言j{撇阵，其第i,j分量红，燃歹炭麴谶至第f接怃谶的衰落系数，魄，，矧撒。方差为1复高斯膨髓，力=kl，刀2，⋯九Rrr’代羡接恻心燃向量，其黼期蛀高斯臌嗷，蚓勘o，方

7、差为吒2。为了便于计算，发射符号功率被归一化为1，IipE{xxH>=L，和E{nnH)=fin2L。。假设信道为平坦瑞利衰落信道，信道传输矩阵H在一帧传输时间内保持恒定，不同数揖陂詹造衰落系数统计独立，此外假设接收机通过信道估计完全知晓信道衰落系数。2QR分解算法及分层差错性能2．1QR分解算法文献[4】、鳓了垂影糍时码QR分唰劬燃。诙崴轾亘过将nR×脚信割撇阵H分解为‰×珞酉矩阵Q和唧×吩上三角矩阵尉拘乘积，即H=QR。然随后使用QH矩阵左乘接收向量y，得到改进接收矢量萝。萝=QⅡnf2)：融+QⅡn一7=Rx+r7(3)式(3)中，尺=k，J王l，。，lr为上

8、三角矩阵。由于QH为酉矩阵，Qnn+∥乃为高斯随机向量，其各分量均值和方差保持不变。为便于叙述不妨假设‰=nr，则(3)式进一步展开为训≯％m而恐●●●％，+y竹2～，却而r+％r至，]Yn／---12～一l。nT--1而r一1+％一1，竹磊r+％r—l(4)(5)(6)(7)式(5)中，箩向量的第吻分量萝嘶不包含安岜发送符号的干扰，故可首先对箩唧进行最大似然榭捌，得到～信号的估计≈2005·8中国-大连卅晰"吒吃～％●～一0k％一7+X1竹∑芦+X^=～y第四部分：交通信息工程及控制E，，⋯，_’一崔，，，’47．，-^矽．r‘矿，附r事．*‘一，’管，‘一群