采用空時分層結構的MIMO系統(tǒng)信號檢測技術的研究.pdf

1、無線多輸入多輸出(MIMO)技術可以顯著提高系統(tǒng)容量,是下一代移動通信系統(tǒng)的關鍵傳輸技術。多輸入多輸出技術充分開發(fā)空間資源,利用多個天線實現多發(fā)多收,在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下,可以成倍地提高信道容量。典型的空間復用技術是貝爾實驗室的空時分層結構。本文對獨立平坦衰落與頻率選擇性衰落信道環(huán)境中的MIMO信號檢測技術進行了研究,在不降低頻譜效率的前提下,力圖通過提高檢測算法性能改善系統(tǒng)的誤比特性能,并降低信號檢測的計算復雜度

2、。研究著眼于采用空時分層結構的MIMO系統(tǒng)檢測技術中若干關鍵技術,包括GOLDEN檢測技術、均方根迭代檢測技術、按序QR分解檢測技術、自適應最小二乘按序判決反饋檢測技術做了詳細的研究,主要研究內容如下:
　　 針對常規(guī)V-BLAST檢測算法在MIMO系統(tǒng)接收端進行檢測時,需要進行大量偽逆運算導致檢測復雜度增加的問題,提出了一種基于迭代QR分解的MMSE V-BLAST算法,把對信道矩陣求偽逆的過程轉化為利用迭代QR分解近似逼近的

3、過程,從而避免了偽逆運算,有效的降低了檢測算法的復雜度。并且由于避免了偽逆運算而無需滿足信道矩陣的行數必須大于或等于列數的要求,因而對于發(fā)射和接收端無需滿足發(fā)射天線數必須小于或等于接收天線數的要求,擴展了系統(tǒng)的一般適應性。
　　 考慮到傳統(tǒng)的均方根檢測算法計算復雜度高。提出快速均方根V-BLAST檢測算法,所提算法利用矩陣酉變換的性質,僅對信道矩陣進行一次排序,并且無需迫零向量,該算法在系統(tǒng)檢測性能總體保持一致的情況下,計算復雜

4、度下降,對于響應要求及時的系統(tǒng)有很好的適應性。
　　 用于多輸入多輸出通信系統(tǒng)檢測的按序QR分解算法在多徑瑞利慢衰落信道中系統(tǒng)復雜度低,但誤碼率較高。提出一種基于列正交變換的串行干擾消除算法,該算法對信道矩陣按列正交變換,避免了求上三角矩陣的運算,并且在判決信號過程中,將先判決出的信號通過信道后的輸出向量作為干擾進行消除,從而避免了已判決信號對未判決信號的影響。
　　 在基于列正交變換的串行干擾消除算法基礎上,借鑒并行處

5、理的思想,提出并行QR分解檢測算法,并對其檢測性能進行了分析。所提算法首先對信道矩陣按列正交變換,并且利用矩陣酉變換的性質僅對信道矩陣進行一次排序,在判決信號過程中,采用部分判決信號反饋和接收信號干擾消除并行處理的檢測算法。在低信噪比的情況下,由于避免了功率強度大的信號對其余信號產生干擾,所以此算法適用于信道條件惡劣的情況下。
　　 理論證明,利用修正的Gram Schmidt正交化方法對矩陣進行正交化的計算量大,而基于Hous

6、eholder變換的正交化方法的計算量大約為其2/3。因此,在MIMO系統(tǒng)檢測時,考慮采用基于Householder變換的串行干擾消除算法。所提算法對信道矩陣進行Householder變換并且利用矩陣酉變換的性質僅對信道矩陣進行一次排序,在判決信號過程中,將先判決出的信號通過信道后的輸出向量作為干擾進行消除,因而計算量降低。
　　 提出一種在MIMO頻率選擇性無線環(huán)境中得到高數據傳輸率的接收機結構?；赗LS按序串行干擾消除的M

7、IMO判決反饋算法在應用迭代最小二乘算法得到的前饋數據向量中按序將已檢測并判決出的信號進行消除,并將前饋數據向量合并到反饋數據向量中,避免了已判決出的信號對前饋數據向量的干擾,利用矩陣求逆公式,重新定義迭代過程中權重向量。使迭代過程均方根誤差降低,檢測性能提升。
　　 在基于RLS按序串行干擾消除的MIMO判決反饋算法的基礎上,借鑒并行處理的思想提出了基于RLS并行干擾消除的MIMO判決反饋算法。所提算法在應用迭代最小二乘算法得

8、到的前饋數據向量中運用并行干擾消除的方法將已檢測并判決出的信號進行消除,并將前饋數據向量合并到反饋數據向量中。所提算法無需對信道矩進行排序,因而計算量降低;在低信噪比的情況下,由于避免了功率強度大的信號對其余信號產生干擾,所以此算法適用與信道條件惡劣的情況下。
　　 傳統(tǒng)的最小二乘恒模算法(LSCMA)誤差曲線不具對稱性,是導致LSCMA算法收斂速度慢、收斂后均方誤差大的主要原因。為此將LSCMA算法進行了改進,將其誤差曲線定義