本技术介绍了一种基于信息几何的大规模MIMO信号检测技术,该技术通过信息几何原理实现信号检测,以获得用户发送符号的后验概率信息。该方法有效利用离散随机矢量的概率分布特性,优化信号检测过程,提高系统性能。
背景技术
作为第五代(5G)移动通信系统的关键使能技术,大规模多输入多输出(MultipleInput Multiple Output,MIMO)技术可以为通信系统的频谱效率以及能量效率带来显著增益。随着天线数量的进一步增加,大规模MIMO将在未来第六代(6G)移动通信系统中继续发挥关键作用。为了充分发挥大规模MIMO系统的多种优势,信号检测是至关重要的。给定接收信号,接收端检测器的任务是确定各用户的发送符号。基于最大后验准侧或最大似然准则的最优检测器进行穷举搜索,并由此得到各个用户的发送符号。最优检测是一个非确定性多项式时间问题,其计算复杂度随着待检测符号的取值数量呈指数级增长,其在大规模MIMO系统中的应用是受限的。另一方面,如线性最小均方误差(Linear minimum-meansquared error,LMMSE)检测器等线性检测器,由于其多项式时间级别的复杂度而被广泛采用。然而,理论研究指出,LMMSE检测器对于发送符号的估计是有偏的,同时,在高阶调制的大规模MIMO系统中,LMMSE检测器的性能会严重下降。因此,低复杂度高性能检测器的设计是大规模MIMO信号检测亟待解决的问题。
信号检测问题可以被视为离散随机变量下的统计推断问题,由发送符号的后验概率分布的参数定义的空间可以视作一个具有黎曼结构的可微分流形,其黎曼测度由费舍信息矩阵给定。因此,微分几何学中的定义和工具可以较好地应用在统计推断问题上,将信息几何应用于信号检测是恰当且合理的。信息几何的主要思想是通过将概率分布(Probability Distribution)的参数空间视为可微分流形来研究特定概率分布集合的内在几何结构。近年来,信息几何已经成功应用于大规模MIMO信道估计、误报率检测和到达角估计等方面。使用信息几何理论研究信号检测问题具有以下几个优点:首先,信息几何可以为现有算法的理论分析提供一个统一的框架;其次,信息几何理论从几何视角提供了对统计模型的直观理解,可以促进对现有问题的内在研究;此外,信息几何还可以从更一般和内在的角度改进现有算法。
实现思路