СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛА В СИСТЕМАХ СВЯЗИ С MIMO КАНАЛОМ

1. Способ детектирования сигнала в системах связи с MIMO (Multiple-In/Multiple-Out) каналом, включающий в себя выполнение следующих операций:
принимают сигналы, модулированные переданными QAM (Quadrature Amplitude Modulation) символами через несколько приемных антенн;
осуществляют частотное преобразование принятых сигналов на нулевую несущую частоту;
формируют отсчеты принятых и преобразованных сигналов путем квантования и дискретизации, которые рассматриваются как выходные отсчеты MIMO канала, и описываются формулой Y=НХ+η, где Y - N-мерный вектор выходных отсчетов MIMO канала, Х - М-мерный вектор входных отсчетов MIMO канала, η - N-мерный вектор отсчетов шума, Н - канальная матрица MIMO канала размера N×М, при этом полагают, что частота дискретизации равна частоте следования QAM символов, поэтому вектор входных отсчетов MIMO канала Х является также вектором переданных QAM символов,
<mrow><msubsup><mi>σ</mi><mi>η</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>σ</mi><mi>s</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow>
по полученным выходным отсчетам MIMO канала оценивают канальную матрицу MIMO канала Н, дисперсию шума
и среднюю мощность сигнала
;
детектируют QAM символы на основе выходных отсчетов MIMO канала и восстанавливают оригинальные данные, содержащиеся в детектированных QAM символах, путем оценки апостериорной вероятности переданных бит, выполняя следующие шаги:
осуществляют упорядочивание QAM символов по критерию максимума энергии сигнала от передающей антенны;
формируют верхнетреугольную матрицу для поиска наиболее вероятных переданных символов;
осуществляют послойный поиск К наилучших кандидатов на основе сформированной верхнетреугольной матрицы, начиная с нижнего слоя и заканчивая верхним слоем;
производят оценку вероятности принятых символов на основе Евклидовых метрик, вычисленных для К наилучших кандидатов;
отличающийся тем, что
формируют MMSE (минимум среднего квадрата ошибки) оценку принятого вектора QAM символов и вычисляют матрицу ковариации;
формируют верхнетреугольную матрицу F на основе матрицы ковариации MMSE оценок с помощью процедуры послойной оценки маргинальных вероятностей;
начиная с нижнего слоя, формируют список из К наилучших векторов символов-кандидатов согласно критерию минимальности модифицированного Евклидового расстояния;
модифицированное Евклидовое расстояние для слоя k определяется как суммарное расстояние, рассчитанное для всех предшествующих слоев, плюс расстояние до символа-кандидата текущего слоя согласно выражению:
,
где  - нижне-диагональная часть матрицы  размера (M-k+1)×(M-k+1),  - нижняя часть вектора MMSE решения размера (M-k+1)×1,  - нижняя часть вектора символа-кандидата размера (M-k+1)×1,  метрики, характеризующие энергию компонентов символа-кандидата для слоев k…M;
после обработки всех слоев оценивают вероятность переданных символов на основе модифицированных Евклидовых расстояний для списка из К наилучших векторов символов-кандидатов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании списка из К наилучших векторов символов-кандидатов на слое k осуществляют поиск наилучших кандидатов на основе заранее сформированного иерархического списка, определяемого значением “мягкого” символа
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>⌣</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mover accent="true"><mi>f</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mi>k</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>F</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub><msub><mover accent="true"><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mover accent="true"><mi>F</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub><msub><mover accent="true"><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msup><mrow><mrow><mo>‖</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mo>‖</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mo>…</mo><mo>-</mo><msup><mrow><mrow><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mi>M</mi></msub></mrow></mrow></mrow><mo>‖</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>F</mi><mo>˜</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>,</mo><mi>k</mi><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub></mrow>
<mover accent="true"><mi>F</mi><mo>˜</mo></mover>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mrow><mi>k</mi><mo>…</mo><mi>M</mi></mrow></msub></mrow>
<mover accent="true"><mi>X</mi><mo>^</mo></mover>
<mover accent="true"><mi>F</mi><mo>˜</mo></mover>
k+1…M
где
- строка k треугольной матрицы
, в которой используются элементы с индексами k…М,
- нижняя часть вектора
, в котором используются элементы с индексами k=1…M, строка k треугольной матрицы
, в которой используются элементы с индексами k+1…M, X - вектор символов-кандидатов для слоев k+1…М, а именно слоев, определенных на предыдущих шагах.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поиск кандидатов осуществляется вглубь по слоям, начиная с последнего, таким образом, что сначала выбирают наиболее вероятный символ-кандидат на последнем слое, затем находят наиболее вероятный символ кандидат на следующем слое при условии передачи выбранного символа-кандидата на первом слое и так далее, при этом, если на каком-либо слое модифицированное Евклидовое расстояние для цепочки символов-кандидатов оказывается больше порогового значения, данную ветвь поиска обрывают и возобновляют поиск, начиная с предыдущего слоя, если при поиске достигают первого слоя и при этом модифицированное Евклидовое расстояние для такой полной цепочки символов-кандидатов оказывается меньше порогового значения, такой вектор-кандидат считается выжившим, и поиск новой цепочки возобновляется с предшествующего слоя, поиск осуществляется до тех пор, пока не будут исследованы все возможные ветви поиска, причем выжившие вектора-кандидаты участвуют в формировании оценок вероятности переданных символов.