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1、2 0 10 年第12 期，第4 3 卷通信技术V 0 1 4 3 ，N o 1 2 ，2 0 1 0 总第2 2 8 期 C o m m u n i c a ti O t i sT e c h n 0 1 0 9 y N o 2 2 8 ，T o t a ll y 一种低复杂度软入软出迭代检测方案 邢艳东， 燕兵。， 李雁秋。 ( 中国联通广州市分公司，广东广州5 1 0 5 6 5 ；上海华勤通讯技术有限公司。上海2 0 1 2 0 3 淮安市科技局，江苏淮安2 2 3 0 0 1 ) 【摘要】在M I M O 系统中，以软输入软输出方式为基础的迭代检测方式，性能要明显优于基于硬判决的迭代
2、方案。因此 基于软信息传递的迭代检测理论具有广泛的应用但是，其复杂度较高，特别是应用于M I M O 系统时，复杂度的限制尤为明显。 球形译码是一种近似最大似然检测的低复杂度方案，在这里，引入一种低复杂度的软入软出( s I S O ) 球形译码迭代方案，并 给出球形译码中搜索树的删减简化方案。 【关键词】迭代检测；软入软出；M I M O ；球形译码；低复杂度 【中图分类号】T P N 9 l【文献标识码lA【文章编号11 0 0 2 0 8 0 2 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 0 7 7 0 2 AL o w c o m p l e x i t yS o f t i n S o f
3、 t o u tI t e r a t i r eD e t e c t i o n X I N GY a n d o n g 。，Y A NB i n 。，L IY a n - q i u 。 ( ( D G u a n g z h o uB r a n c h C h i n aU n i c o m ，G u a n g z h o uG u a n g d o n g5 1 0 5 6 5 ，C h i n a ； S h a n g h a iH u a q i nT e l e c o m m u n i c a t i o nC o m p a n y 。S h a n g h
4、a i2 0 1 2 0 3 c h i n a ： H u a i a DS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yA g e n c y H u a i a nJ i a n g s u2 2 3 0 0 1 ，c h i n a ) A b s t r a c t 】I nM I M Os y s t e m ，t h ep e r f o r m a n c eo fs o f t i n s o f t o u tb a s e di t e r a t i v ed e t e c t i o nm e t h o di So b v i o u s
5、 l y b e t t e rt h a n t h a to fh a r dd e c i S i o n b a s e di t e r a t i v ed e t e c t i o nm e t h o d S ot h es o f ti n f o r m a t i o n b a s e di t e r a t i v e d e t e c t i o nt h e o r yh a saw i d ea p p l i c a t i o n H o w e v e r ，i ti So fh i g hc o m p l e x i t y ，e s p e c
6、 i a l l ya p p l i e di nM I M Os y s t e m s I nt h i Sp a p e r al o w c o m p l e x i t ys o f t i ns o f t o u t ( S I S O ) i t e r a t i v ed e t e c t i o nm e t h o di sp r o p o s e d ，a n da l o w - c o m p l e x i t yS I S Oi t e r a t i v es t r a t e g yf o rs p h e r i c a ld e c o d
7、i n gi s i n t r o d u c e di nt h i Sm e t h o d A 1 S Oas i m p l i f i e d s c h e m eo fs e a r c h i n gt r e ef o rs p h e r i c a ld e c o d i n gi Sg i v e ni nt h i Sp a p e r Z e yw o r d s | i t e r a t i v Bd e t e c t i o n ：s o f t i n s o f t o u t ：M I M O ；s p h e r i c a ld e c o d
8、 i n g ：1 0 wc o m p l e x i t y 0 引言 在M I M O 系统中，以软输入软输出方式为基础的迭代检 测方式，性能要明显优于基于硬判决的迭代方案，但是，这 是以增加复杂度为代价的，且复杂度一般是随系统维数增加 呈指数的增长关系的。 球形译码是一种近似最大似然检测的低复杂度方案。文 献【l 】给出了一种基于Q R 分解的球形译码方案，而文献【2 】 给出了一种基于c h o l e s k y 分解的方案以及似然比求解的用最 大似然比替代的简化方案。 现提出一种改进的软入软出方案，对文献 3 】中的球形 译码方案进行改进，提出一种软输出低复杂度球形译码方 收疆日
9、期t2 0 1 0 - 0 5 - 0 7 。 作者简介邢艳东( 1 9 8 I 一) ，男硕士主要研宄方向为通信系统：燕 兵( 1 9 8 3 一) ，男硕十研究生主要研究方向为电子信息对 抗；李雁秋( 1 9 7 9 - ) ，男硕_ ：，主要研究方向为光纤通信。 案，并结合对数似然比简化策略，来降低迭代检测的复 杂度。 1 系统模型及似然比计算 考虑一个发射天线，肘接收天线的M I M O 系统，其 基带模型表示为： Y = H s + 疗。 ( 1 ) 其中y 是长度为M 的接收向量为M N 的信道矩阵， s 为长度为J v 的发送向量，月为长度为肘的噪声向量，其元 素服从方差为d 2
10、 的高斯分布。 式( 1 ) 所示系统的外信息可以表述为似然比的形式： l 0 = l o g f ( 2 ) 其中工= “，x ：，) 是对应于码字 c I ，C 2 ，。q ) 的取值于 万方数据 + l ，一1 j 的二兀序列( 其中G F ( 2 ) 中的0 对应于+ I ) ，由 弘鹕，J ：，S n 与x = ，x ：，J 。j 的对应关系，可以用X l 。 表示x 中对应于S 的第，个符号的所有比特中的第h 个。如 前所述，根据日的Q R 分解，胙鲫，左乘到式( 2 ) ， 则可得Y = Q “R ，而9 “N 仍然是复高斯的，故可以用 m a x 1 0 9 近似来计算内部似然
11、比1 2 1 ： E 。= 哟e X b 翔y - R S I 2 - 1 0 洲跏 嬲 翔y 一R S I 2 - l o g ( P ( S ) ) ， 这罩，z i ：表示包含x m = 一1 所对应的符号在各种可能取值 时的所有发送符号序列。如果用A “9 表示M A P 的结果，则 式( 3 ) 中必有减项取值等于旯“9 ，对应的另一减项的取值 可以表示为A 字，故式( 3 ) 可以写成： 以：J 拶。= J 澎9 = + 1 ( 4 ) “一1 r A 字。J ：- l ” 这二鬯x M A 9 表示M A P 的结果对应的x 取值。假定迭代译 码器如图1 所示，以三A 巾表示工对
12、应的先验似然比，则： 譬。曲格 。 低复尔唆输出似 然比的球形译码 L ， 软入软出软入软 M I M O 检MJ M ( ) 佶 测器道译码器 ： 巧一一 I | 】此叮幻I 外部似然比t 。为： t 户7 一L ；， 它叮以进一步表永为： ，一J 人；：一A M A P ，| 一A ”= + I ， 。6 1 A w A 字x 叫， 其中： 砖卜慝棼筹： 定义函数，( ) 为： 人= 厂( A 。J ) 一 主：三： 则式1 8 ) 町以表示为人? ，= 厂( A 譬，L ；”X ，M A P ) 。 ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) 则厂( ) 的反 A = 一( 人，L
13、4 ，J ) 一 爻：三： c 。， 然后，便可通过球形译码来搜索式( 6 ) 中的t 的值。 7 8 2 低复杂度似然比输出的球形译码 首先，结合文献 1 i C e 的基于Q R 分解的球形译码方法， 求得5 = I s ，s 2 ，s 。】7 的后验似然值： d 。，= 粪( 击f y j 一蒡R “s 。l ：一，。g ( 尸c s ，) ， c - - ， 令5 = 卜，5 川，s 】1 若设d ( J ) = d l ，则有： d ，= d 川+ l e , I ，= ，一1 ， ( 1 2 ) 而： l e , I = 1 卜善啊卜咖魄) ) ， 根据文献【3 】，式4 - 6
14、2 中的一l o g ( P ( s 川求解可简化为： 一l o g ( P ( s ，) ) 。羔协_ 。_ 。+ 酬) o ( 1 4 ) 一 ，) ) = l 毒( _ 。+ 协J ) J o ( 这里的核心思想在丁南一个给定的节点开始，有选择的 搜索其之后的子树，如果判断到某个子树对应的点( 一个可 能序列) 中，能够更新A M P 或者碟9 ，才沿着此子树搜索 F 去。凶此，有，L 个量是需要建立的：当前的M A P 输出组 合x 删，以及其对应的A ”，以及一个A ，。可以初始化 A 脚= A M 。A 9 = ( W ，b ) ，搜索树有一个树叶到达时，即 个可能值得到时，进行以
15、下的讨论： 若d ( J ) A M A 9 对1 ：每个J = I ，2 ，N ， 6 = 1 “2 一，l b ( q ) ，在x = ， M A 9 且( c ，( 工) ，肿M A 9 ) 酬m a J I ，I l x 卟 2 0 ( 下转第8 l 页) 万方数据 此时只有开关岛为导通状态，其他开关都为断开状态， 该无源电阻阵列衰减器可以通过分别选通不同的开关，就能 实现对信号电压增益的控制。输入信号经尺。I 、& 到主剐线 圈比为4 ：1 的变压器输入端，最后该差分信号经变压器转 换为单端输出。 。1 J * R i n ：输R 、：印R p ：并 6 ：升天入电1 5 f I联f
16、 l 联电m 射频输 入正 篡慕 射频输 入负一 S R 、M R i n 是足 R f 负载 潲出 负载 图3 无源电阻阵列结构 该发射机测试结果如图4 和图5 所示。 图4 发射机裸片照片 图5 本振抑制测试结果 从图4 和图5 的测试结果中可以看出该发射机输入为 T D - S C D M A 的调制基带信q 时，其最火输出功率可以达到 2 5d B m ，完全能够满足T D S C D M A 系统最大2 4d B m 的要求。 同时该发射机具有非常好的本振抑制能力，对本振抑制可达 3 8d B 远远大于T D S C D M A2 8d B 的系统要求。这里的发射 机在满足系统功率输
17、出要求的同时，还能够输出质量优良的 射频信号，其输出信号的E V M 可达到3 5 。 2 结语 综上所述，由于在传统的发射机结构中采用了无源电阻 阵列衰减器来代替有源的可变增益放大器，使得该发射机在 以较大功率发射信号时具有极低的功耗，同时本振抑制校正 模块被加入了该发射机，使得本振抑制得到了极大的改善， 从而该发射机具有输出非常高质量的信号的能力。 参考文献 1 3 G P PO r g a n i z a t i o n a l 3 G P PT S2 5 1 0 2V e r s i o n4 0 0R e l e a s e4 S F r a n c e ：3 G P PO r g
18、a n i z a t i o n a lP a r t n e r s 2 0 0 5 ：4 0 4 4 2 H O L I 从H T O S K A L AA L T Ef o rU M T S - O F D M Aa n dS C F D g hB a s e dR a diu A c c e s s M U S A ：J o h nW o l e y S o n sL t d ，2 0 0 9 ：1 3 2 2 3 Z H A N GPF 。T H A IN C H R I S T O P t l E RL e ta 1 A5 - G H zD i r e c t C o n v e
19、 r s i o nC M O ST r a n s c e i v e r J I E E EJ o u r n a lo fS o l i d S t a t e C i r c u i t s 2 0 0 3 3 8 ( 0 2 ) ：2 2 3 2 2 2 3 8 4 V A V E L I D I SK 。V A S S I I O UI 。G E O R G K N T A ST e ta 1 AD u a l B a n d 5 1 5 5 3 5 - G H z 。2 4 - 2 5 一G H z0 1 8 一t i mC M O ST r a n s c e i v e rf
20、 o r 8 0 2 1 l a b gw i r e l e s sL A N J E E EJ o u r n a lo fS o li d - S t a t e C i r c u it s 。2 0 0 4 3 9 ( 0 7 ) ：11 8 0 一l1 8 4 5 J A C O BB A K E RR 。L IHw B O Y C EDE C g SC i r c u i tD e s i g n ，L a y o t i t ， a n dS i m u l a t i o n M U S A ：I E E EP r e s s ：6 6 4 - 6 7 4 6 R O G E
21、 R SJ P L E T TC R a d i oF r e q u e n c yI n t e g r a t e dC i r c u i t D e s i g n M s 1 A r t e c hH o u s e 。2 0 0 3 ：1 9 7 2 4 4 7 魏秉国F E T 开关特性在手机电路中的应用【J 】通信技术，2 0 0 8 ， 4 1 ( 0 2 ) ：1 4 一1 4 3 ( 上接第7 8 页) 4 结语 给出了M I M O 系统中一种地复杂度的软入软出方案， 它利用了一种似然比求解的简化方案，并结合一种似然比 输出的球形译码方式，在保证系统性能损失可以接受的
22、范 围，尽量降低迭代检测系统的复杂度对于降低M I M O 系统的检测复杂度，扩展M I M O 的实际应用具有较大的 意义。 参考文献 ( 1 】韩志钢，粱涛球形译码算法在M I M O 系统中的应用 J 军事通信技 术2 0 0 5 ，2 6 ( 0 4 ) 。4 4 4 8 2 H O C I 刑A L DBM 。B R I N KT A c h i e v i n gN e a r C a p a c it yo n aM u l t i p l e A n t e n n aC h a n n e l J I E E ET r a n s a c t i o n so nC o m
23、m u n i c a t i o n s ， 2 0 0 3 。5 1 ( 0 3 ) ：3 8 9 3 9 9 3 I I A G E N A U E RJ O F F E R E P A P K EI I t e r a t i v eD e e o d i n go fB i n a r y B I o c ka n dC o n v o l u t i o n a lC o d e s J 】I E E ET r a n s a c t i o n so n I n f o r m a t i o nT h e o r y 1 9 9 6 4 2 ( 0 2 ) ：4 2 9 4 4 5 8 1 频出 射输 一 埘目糍 厂k，、产。L，、l上|I 万方数据