基于信号强度排序的qr分解检测算法

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1、国交通研究与探索(2005)一第六声全国交通运输领斌童卑学术套议论丈善^‘·，．r～一’。6‘一’。{’帮一"’‘t⋯．一、㈨J?☆一y?eP．⋯,JPP罐．■傅∥I越●rl基于信号强度排序的QR分解检测算法·刘海涛(中国民用航空学院通信工程系，天津300300)摘要：在瑞利衰落信道富散射环境下，垂直分层空时码(、碉I。AsT)可显著提高多天线系统的传输容量。为了降低检测算法的复杂性，本文在QR分解检测算法的基础上，提出了一种基于信号强度排序的检测准则，并据此给出了一种低复杂度QR分解检测算法。复杂度分析和仿真试验表明：在中、低信

2、嗓比情况下，基于信号强度排序的QR分解检测算法差错性能和排序QR分解检测算法基本相同，但检测复杂度仅为排序QR分解检测算法的28。关键词：多天线系统；垂直分层空时码；QR分解检测0引言理论硼：究表明：在瑞剐衰落信道富彭潦陶椰，多天线系统(MmIO)可显著提高通信系统的传输容量【¨。为充分利用多天线系统这—优势，研究人员提出了多种不同的应用方案，典型方案包括空时分组码、空时格型码和垂直分层空时码B3】。垂直分层空时码系统采用垂直分层结构，在发射端，信源输出经串并转换后，形成多路并行数据，每路数据经调制后送^并行天线发射；并行数据称为

3、层；在接收端，各接收天线接收所有发送天线的信号，并通过连续干扰消除睑测算法(巧JLA舛)恢复出发送符号向量。贝尔实验室垂直分层空时码原型系统表明多天线可显著提高通信系统性能，但实践数据和理论分析有较大的差距。特别是原型系统所采用的连续干扰消除检测算法和理论最优检测算法性能差距非常大，另外算法复杂度和稳定性需进—步改进【4】。近来，研究人员在提高检测算法性能，降低检测复杂性方面作出许多有意义的尝试。文献【5】将连续干扰消除算法和最／J、土玩乎误差推则绐冶{是出了均叻r误差迫零习卑[i去(MMSE)；支献【q提出了爿}序分角!检测算法

4、；文献_BLASTOR【7】研究最大似然和判决反馈检测算法；文献【8，9】研究循环迭代OR分解检测算法，文献【10】提出了联合迭代OR分解和最大似然的检测算法。本文在垂直分层空时码QR分解检测算法基础已提出了—种新的检测排序准则：信号强度排序准则，并以此为依据给出了—种低复杂度QR分解检测算法。新算法以发送符号在接收天线阵列中总平均信号功率作为检测排序的准则，通过调整信道传输矩阵的列向量，使得信号强度最大的符号先睑测，信号强度最，J嗡愕最后检测，最后使用标准QR分解算法进行符号判决。1系统模型检测／判决堰—百刊L_[群图l垂直分层

5、空时码系统模型’国家自然科学基金资助项目(69931050o2005·8中国·大连672第四部分：交通信息工程及控制}。-pd，_‘·》帮p#，⋯-’善一一·^毒’r·t打·l■,eY’一}’。。川⋯川f谭。，^，‘r-_一。1w．图1所示的垂直姚时码系统，发射端有nT个发身楞谶，接115湍洧船R个接收天线；发射机中，信源输出经串崩每换后，形成％路并行数据流，每路数据经调制(MPsK或删)后，送入脚个并行发愀；发射詹影圣王嵩利衰落信遭至以足个接收天线，各天线同时接收巨侑发送信号，并送入检测器进行检、测和判决。．—个时隙内，接收符号

6、向量表示为Y=Hx+n(1)式中，x=k，恐．．～r代表发送符号向量，Y=魄，儿．．％r代表接收符号向量，H=【鬼．^。嘶代表信道f铡i矩阵，其第f，／分量啊。J代菠第_，饿㈣至第，个接怃嗽衰i客增益，啊，』为均值为。方差为1复高斯随机变量，n--[111，伤．．Jkr代表接收机输入的噪声向量，其各个分量为独立复高斯随机变量，均值为o，方差为吒2。为了便于计算，发射符号功率被归—化为1。ePE{xxⅡ}=I。，和E{nnⅡ，=o。2I却。本文假设传输信道为平坦瑞利衰落信道，信道传输矩阵Ⅱ在一帧传输时间内保持恒定不变，不同数据帧信道

7、衰落增益变化统计独立，另外假设接收机通过信道估计完全知晓信道衰落增益。2检测算法2．1QR分解检测算法文献同

8、研究了垂直分层空时码的QR分解检测算法。该算法通过将nRX脚信道传输矩阵H分解nRXnr酉矩阵Q和rtfX脚上三角矩阵R的乘积，eprJr=Q×R。然后蜘Q片矩阵左乘接收向量y，得到改进接收向量；。多=QHY(2)=QH(QRx+n)=Rx+QHn=Rx+q(3)式(3)中，R=阢，Jk嘶为上三角矩阵。由于QH为酉矩阵，QⅡnq仍为高斯随机向量，各分量姆直和方差保持不变。为便于叙述不妨设玎R和坼取值相同，则(3)进一步表示

9、为一yI●¨y2一y‰墨．1‘．20吒．2O⋯巧竹⋯吃．竹0～．竹五而⋯稚+编仍⋯‰Y却2～，，，r～+％Y即一12～一i,nT--IXnr一1+～一1，即Xnr+％一1多l=，i，l而+∑nr，i，J-+协j=2(4)(5)(6)(7)式(5)中