《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TD-LTE系統(tǒng)中軟輸出球形譯碼檢測算法研究
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第11期
唐元元，張德民，劉哲哲，李小文
重慶郵電大學(xué) 重慶市移動通信技術(shù)重點實驗室，重慶400065
摘要： 在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，基于軟判決的檢測算法其性能要明顯優(yōu)于基于硬判決的檢測算法。傳統(tǒng)的基于軟判決的檢測算法由于其很高的復(fù)雜度，從而對實現(xiàn)提出了很大的挑戰(zhàn)。鑒于此，通過對軟輸出球形譯碼檢測算法的研究，引入了一種快速有效的單樹搜索球形譯碼檢測算法。該算法極大地降低了MIMO軟檢測的復(fù)雜度，已應(yīng)用于TD-LTE無線綜合測試儀表的開發(fā)中。
中圖分類號： TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)11-0055-04
Research of soft-output sphere decoding detection algorithm in TD-LTE system
Tang Yuanyuan，Zhang Demin，Liu Zhezhe，Li Xiaowen
Chongqing Key Lab of Mobile Communications，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China
Abstract： In MIMO-OFDM system, the performance of soft-decision detection algorithms is significantly better than hard-decision detection algorithm. Because the traditional detection algorithm based on soft-decision has high complexity, it results in a great challenge for the realization. Thus，through researching the soft-output sphere decoding detection algorithm, this paper introduces a fast and effective single tree research sphere decoding detection algorithm. This algorithm greatly reduces the complexity of MIMO soft detection, and has been applied to the TD-LTE wireless integrated test instrument.
Key words : TD-LTE；signal detection；sphere decoding detection；decoding complexity

    在TD-LTE系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)能夠在不增加系統(tǒng)帶寬和發(fā)射功率的情況下，大幅度地提高數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸質(zhì)量，并且能夠成倍地提高頻譜利用率。多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)是TD-LTE系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，MIMO系統(tǒng)接收端檢測性能的好壞對整個系統(tǒng)的性能有重要影響。因此，MIMO技術(shù)接收算法的研究顯得尤其重要。

    1999年，Viterbo將球形譯碼應(yīng)用到MIMO系統(tǒng)的信號檢測中[1]；2002年，Agrell等人通過利用Schnorr-Eu-
chne(SE)方法[2]改變了各層中候選符號的排序，從而提高了搜索成功的概率；同年，A.M.Chan和I.Lee對Viterbo提出的球形譯碼算法進(jìn)行了改進(jìn)，該算法通過減少對重復(fù)點的搜索，有效地提高了搜索效率[3]。以上都是基于硬判決的球形譯碼檢測算法。基于硬判決的檢測算法雖然有著較低的復(fù)雜度，但是其性能明顯低于基于軟判決的檢測算法。在信道條件比較差的情況下，基于硬判決的檢測算法顯然不能滿足系統(tǒng)的要求，而傳統(tǒng)的基于軟判決的球形譯碼檢測算法，在實現(xiàn)上有很高的復(fù)雜度。因此，本文引入了一種通過減少葉節(jié)點的軟檢測球形譯碼搜索方法，在保證性能的前提下極大地降低了算法的復(fù)雜度。





4 仿真驗證及性能分析
    圖2和圖3分別給出了2發(fā)2收情況下，采用QPSK和16QAM兩種調(diào)制時，RTS和STS兩種算法性能的比較。由圖2和圖3可知，當(dāng)發(fā)送端采用QPSK/16QAM調(diào)制方式時，重復(fù)樹搜索算法和單樹搜索算法的性能相同。這是由于兩種算法其最終搜索所得結(jié)果是相同的，只是它們的搜索路徑不同，所以重復(fù)樹搜索算法和單樹搜索算法有著相同的性能。
    圖4所示為2發(fā)2收采用QPSK的情況下，兩種算法的計算復(fù)雜度對比。重復(fù)樹搜索算法的復(fù)雜度明顯高

 

 


    綜上所述，單樹搜索算法與重復(fù)樹搜索算法有著相同的性能，但單樹搜索算法的復(fù)雜度更低。
    通過以上分析可知，算法計算復(fù)雜度取決于搜索節(jié)點的個數(shù)，而計算的復(fù)雜度直接影響到超大規(guī)模集成電路的實現(xiàn)。本文通過對兩種軟輸出球形譯碼的分析和比較，引入了一種性能相似但復(fù)雜度極大降低了的軟輸出球形譯碼算法。該算法有著硬判決檢測算法的復(fù)雜度，但其性能卻明顯優(yōu)于硬判決檢測算法，有較強(qiáng)的實用性。該算法已應(yīng)用于TD-LTE無線綜合測試儀表的開發(fā)中。
參考文獻(xiàn)
[1] VITERBO E，BOUTROS J.A universal lattice code decoder  for fading channnels[J].IEEE Transactions on Information Theory，1999，45(5)：1639-1642.
[2] AGRELL E，ERIKSSON T，VARDY A，et al.Closet poinr search in lattices[J].IEEE Transactions on Information Theroy，2002，48(8)：2201-2213.
[3] CHAN A M，LEE I.A new reduced-complexity sphere decoder for multiple antenna systems[C].NY：IEEE International Conference on Communications，2002：460-464.
[4] WANG R，GIANNAKIS G.Approaching MIMO channel  capacity with reduced-complexity soft sphere decoding[C]. Proceedings of IEEE Wireless Communications and Networking Conference，2004：1620-1625.
[5] JALDEN J，OTTERSTEN B.Parallel inplementation of a soft output sphere decoder[C].Pacific Grove：Procedings Asilomar Conference on Signal,Sytems and Computers，2005：581-585.

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