多天線系統(tǒng)信道估計和多用戶檢測聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、多用戶正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequency-DivisionMultiplexing，OFDM）/空分多址接入(SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA)系統(tǒng)將OFDM技術(shù)和SDMA技術(shù)有機結(jié)合，既具有OFDM技術(shù)抗多徑干擾和頻域處理簡單等優(yōu)點，又享有SDMA技術(shù)空間分集帶來的增益，同時提高了時間、頻率資源的利用率，是未來多天線技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。在多用戶OFDM/SDMA上行鏈路中，基站根據(jù)

2、每個用戶唯一的、獨特的空域信息，采用多用戶檢測(Multi-UserDetection，MUD)技術(shù)分離用戶的發(fā)送信號，而用戶的空域信息通常用信道估計的方法確定。因此，信道估計和MUD都是多用戶OFDM/SDMA上行鏈路系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收的關(guān)鍵技術(shù)。本文從系統(tǒng)的角度出發(fā)，把信道估計和MUD納入統(tǒng)一的研究框架，通過對信道估計和MUD聯(lián)合優(yōu)化問題的建模，逐步展開信道估計、信道估計和MUD聯(lián)合優(yōu)化、迭代信道估計和Turbo-MUD聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)的研究

3、。
　　 多用戶系統(tǒng)中，移動終端向基站發(fā)送信號時，由于其所處的位置相對比較分散，周邊反射物等環(huán)境因素互不相同，信號可能經(jīng)歷不同的衰落。因此，信道估計應(yīng)考慮用戶鏈路衰落特性的互異性，即傳輸鏈路信道參數(shù)的差異。針對用戶鏈路特性互異問題，本文提出一種基于條件期望最大化（Expectation-ConditionalMaximization，ECM）算法的解決方案，推導(dǎo)了時變、非時變信道共存時信道沖激響應(yīng)估計的克拉美羅界，并利用該方案同

4、時估計出了具有不同衰落特性的信道沖激響應(yīng)和噪聲協(xié)方差。為了在信道估計和MUD之間實現(xiàn)信息交互，本文設(shè)計一種基于ECM算法的前向糾錯碼(ForwardErrorCode，F(xiàn)EC)輔助的判決指導(dǎo)（ForwardErrorCodeAidedDecision-Directed，F(xiàn)EC-A-DD）信道估計方案。該方案利用FEC碼的糾錯能力，在FEC解碼器和ECM信道估計器之間交互信息，進一步提高了信道估計的精度。
　　 為了降低接收機的設(shè)

5、計復(fù)雜度，實現(xiàn)模塊之間信息的共享，本文提出一種權(quán)值引導(dǎo)的雙重RWBS算法輔助的信道估計和MUD聯(lián)合優(yōu)化(DualRepeatedWeightedBoostingSearchassistedJointChannelEstimationandMulti-UserDetection,DRWBS-JCEMUD)方案。提出的DRWBS-JCEMUD方案由兩個核心模塊組成——基于RWBS算法的信道估計器和基于RWBS算法的MUD。DRWBS-JCE

6、MUD執(zhí)行過程中，基于RWBS算法的信道估計器將已檢測的信號當作“導(dǎo)頻”信息進行信道估計，而基于RWBS算法的MUD利用估計到的信道狀態(tài)信息進一步檢測用戶的發(fā)送信號，兩者反復(fù)迭代并交換彼此的信息，直至算法收斂。此外，提出的DRWBS-JCEMUD方案可以在實現(xiàn)MUD的同時，以較低的計算復(fù)雜度輸出檢測信號各比特對應(yīng)的對數(shù)似然比(Log-LikelihoodRatios，LLRs)信息，直接供給FEC碼供其譯碼使用，降低了接收機設(shè)計的復(fù)雜度

7、。
　　 基于待檢測用戶信號屬于離散信號空間的特點，利用信號空間和0/1比特之間特有的映射關(guān)系，本文提出一種離散差分進化（DifferentialEvolution，DE）算法，并利用其求解最大似然（MaximumLikehhood，ML）MUD優(yōu)化問題。進而，為了充分利用“軟”信息中蘊含的有用成分，提出一種DE算法輔助的信道估計和軟干擾相消(Soft-InterferenceCancellation，SoIC)Turbo-MU

8、D聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)，簡稱為DE-JCESoICMUD。該技術(shù)主要由三個核心模塊構(gòu)成:DE算法輔助的信道估計器、軟輸入軟輸出(Soft-InSoft-Out，SISO)SoICTurbo-MUD、以及并行的SISO信道解碼器。提出的DE-JCESoICMUD引入Turbo迭代的思想，通過在信道估計器、MUD和信道譯碼器之間交換彼此的“軟”信息，并反復(fù)迭代，逐步消除用戶間干擾和噪聲的影響，實現(xiàn)系統(tǒng)性能的整體優(yōu)化。
　　 為了給出進化算法