《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(cè)算法研究
來(lái)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(dòng)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400065
摘要： 在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，基于軟判決的檢測(cè)算法其性能要明顯優(yōu)于基于硬判決的檢測(cè)算法。傳統(tǒng)的基于軟判決的檢測(cè)算法由于其很高的復(fù)雜度，從而對(duì)實(shí)現(xiàn)提出了很大的挑戰(zhàn)。鑒于此，通過(guò)對(duì)軟輸出球形譯碼檢測(cè)算法的研究，引入了一種快速有效的單樹(shù)搜索球形譯碼檢測(cè)算法。該算法極大地降低了MIMO軟檢測(cè)的復(fù)雜度，已應(yīng)用于TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀表的開(kāi)發(fā)中。
中圖分類(lèi)號(hào)： TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 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(hào)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(cè)性能的好壞對(duì)整個(gè)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(hào)檢測(cè)中[1]；2002年，Agrell等人通過(guò)利用Schnorr-Eu-
chne(SE)方法[2]改變了各層中候選符號(hào)的排序，從而提高了搜索成功的概率；同年，A.M.Chan和I.Lee對(duì)Viterbo提出的球形譯碼算法進(jìn)行了改進(jìn)，該算法通過(guò)減少對(duì)重復(fù)點(diǎn)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(cè)算法。基于硬判決的檢測(cè)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(cè)算法。在信道條件比較差的情況下，基于硬判決的檢測(cè)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(cè)算法，在實(shí)現(xiàn)上有很高的復(fù)雜度。因此，本文引入了一種通過(guò)減少葉節(jié)點(diǎn)的軟檢測(cè)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(yàn)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(shí)，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(shí)，重復(fù)樹(shù)搜索算法和單樹(shù)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(shù)搜索算法和單樹(shù)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(jì)算復(fù)雜度對(duì)比。重復(fù)樹(shù)搜索算法的復(fù)雜度明顯高

 

 


    綜上所述，單樹(shù)搜索算法與重復(fù)樹(shù)搜索算法有著相同的性能，但單樹(shù)搜索算法的復(fù)雜度更低。
    通過(guò)以上分析可知，算法計(jì)算復(fù)雜度取決于搜索節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，而計(jì)算的復(fù)雜度直接影響到超大規(guī)模集成電路的實(shí)現(xiàn)。本文通過(guò)對(duì)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(cè)算法的復(fù)雜度，但其性能卻明顯優(yōu)于硬判決檢測(cè)算法，有較強(qiáng)的實(shí)用性。該算法已應(yīng)用于TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀表的開(kāi)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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