MIMO无线通信系统中信号检测技术的研究

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1、摘要MIMO无线通信系统中信号检测技术的研究摘要MIMO(Multiple-InputMultiple-Outpul’多输入多输出)无线通信系统，相对传统的单天线系统，可以提供更高的系统容量与通信质量，近年来已成为无线通信领域中的一个研究热点。而MIMO无线通信系统中的信号检测(即。M1MO检测”)，是MIMO系统研究中不可回避的关键技术问题。如何以尽可能低的复杂度，有效地抑制M1MO系统中的同信道干扰、恢复出发送信号、实现M1MO系统相对单天线系统的性能增益，是一项具有挑战性的研究任务。本文以国家863FUTURE项目为背景．在总结和借鉴前人研究成果的基础上，重点从两

2、类被认为在性能和复杂度之间具有良好折衷的热点MIMO检测算法一一“未编码MIMO系统中的排序串行干扰消除(OrderedSuccessiveInterferenceCancellation,OSIC)检测算法”和“编码MIMO系统中的迭代(Turbo)检测算法”入手，对MIMO检测技术的四个方面进行了深入研究。G-STBCMIMO系统中的符号05IC检潮技术；G·STBC传输方案是本文结合FUTURETDD总体组所提出的下行链路8发4收B3G／4GMIMO实验系统结构的特点，分析比较多种候选方案后选定的一种未编码下行链路M1MO传输方案。首先．针对具有任意多组的GdG3

3、／G4G-STBC系统。建立了统一形式的G-STBC系统等效信号模型，作为检测算法研究的基础。然后，基于此模型，分别对两种经典的V—BLAST符号OSIC检测算法一一zF_sNROSIC算法和MMSE_SINROSIC算法进行推广与改进，提出了G．STBC系统中基于迫零(Zero-Forcing，ZF)和最小均方误差(MinimumMeanSquareE4TOr，MMSE)准则的符号OSIC检测算法一一“zF符号排序串行干扰消除(ZFSOSIC)”检测算法。以及。MMSE符号排序串行干扰消除(MMSESOSIC)”检测算法。进而，针对所提两种G．STBC符号OSlC算法

4、中排序准则的计算问题，分别提出了一种计算策略，通过适当增加(存储)空间复杂度可完全避免算法中排序准则的计算。所提的o·STBC符号OSIC算法都可应用于具有任意多组的G．STBC系统，能有效地挖掘出G·STBC系统相对V．BLAST系统的分集增益；而且，由于采用了非线性的干扰消除(InterferenceCancellation，IC)和符号检测的优化捧序，能获得比传统的线性检测算法、以及未排序的串行干扰消除(Successive[merferenceCancellation，SIC)检测算法更好的检测性能。G-STBCMIMO摹统中的蛆OSIC捡潮技术：G—STBC系

5、统中存在潜在的、由于发端STBC编码引入的丰富代数属性，发现并在检测的过程中允分地利用这些属性，对于开发出针对性强的高效子最优检测算法至关重要。为此，首先标识了G?／G3／G4STBC系统中一系列有用的代数属性。然后，基于这些属性，通过证明揭示了G2／G3／G4G-STBC系统ZF接收机中存在的两个重要属性一一“zF输出不相关届性”和“ZF输出等检测后SNR属性”。接着，利用这两个属性并-T-上海交通大学中请博士学住论吏结合O$1C的思想，提出了一种可应用于任意多组OJGy'04G．STBC系统的、基于ZF准则的组OSIC检测算法一一“ZF组排序串行干扰消除(ZFGOS

6、lC)”检测算法。该算法相比传统的线性ZF检测算法、以及未排序的zF组SIC检测算法检测性能更好，并能以较低的复杂度获得接近ZFSOSIC算法的检测性能。对应地，针对MMSE接收机的情形，证明了G2／G3／G4G-STBC系统MMSE接收机中存在的两个重要属性一一“MMSE输出不相关属性”和“MMSE输出等检测后SINR属性”{并提出了一种基于MMSE准则的组OSlC检测算法一一“MMSE组排序串行干扰消除(MMSEGOSIC)”检铡算法，该算法相比传统的MMSEIC和ML(MaximumLikelihood，最大似然)检测算法、以及未排序的MMSE组SIC检测算法检测

7、性能更好，并能以较低的复杂度获得接近MMSESOSIC算法的检测性能。V-BLASTMIMO系统中的比特{)SIC杜潮技术：首先，研究了近年来提出的两种基于符号LLR进行排序的高性能OSIC检测算法一一zF_LLROSIC、MMSELLROSIC；仿真分析表明，这些高性能符号OSIC算法在V．BLAST系统中收发天线数不是很多、系统采用较高阶调制方式的场合下，相比经典符号OSIC算法的性能改进并不理想。然后，针对基于符号LLR进行排序的高性能OSIC检测算法性能改进不理想的应用场合一一采用高阶调制的V．BLAST系统，基于OSIC检测的基