多天線無線通信系統中信號檢測關鍵技術的研究.pdf

1、多天線通信技術可以充分利用空間資源，提高空間自由度，在有效提高系統的信道容量和傳輸速率的同時，而不引起在系統帶寬和信號發(fā)送功率上的額外開銷。作為典型多天線系統的，傳統MIMO的吞吐率已接近其理論上限，大規(guī)模MIMO的出現，將進一步挖掘頻譜使用效率，提升業(yè)務容量，已成為下一代無線通信系統，即5G中極具潛力的一項關鍵技術，因此，研究多天線通信情況下的信號檢測技術具有重要意義。
　　本文主要針對MIMO及Massive MIMO系統中的

2、信號檢測技術進行了相關研究。首先對現代無線通信系統的模型以及下一代無線通信中的關鍵候選技術進行分析與介紹，并對常用的多天線系統的信道模型及其信道容量進行分析，從理論上證明，信道容量會隨著天線數的增加而提高。其次介紹了幾種常用的檢測算法。傳統的線性檢測算法主要介紹了匹配濾波檢測（MF）、迫零檢測（ZF）和最小均方誤差檢測（MMSE）等，以及一種基于紐曼級數展開的近似檢測算法，具有較低復雜度的，適用于基站天線數遠遠大于用戶數的情況。非線性檢

3、測算法，通常以線性檢測結果為基礎，主要介紹了串行干擾消除算法（SIC），以及兩種基于貪婪思想的局部搜索算法：似然上升搜索（LAS）和動態(tài)禁忌搜索（RTS）等，并給出了各個算法的實現步驟。之后，對上述幾種算法進行了復雜度分析，并在不同環(huán)境下，分別對各種算法進行系統性能仿真，得到其誤碼率曲線，對其適用性進行討論分析。仿真結果表明，隨著基站天線數與用戶天線數之比的增加，線性檢測算法與非線性檢測算法性能趨于一致，因此在Massive MIMO系

4、統中，接收機采用簡單的線性檢測即可滿足系統要求。
　　線性檢測的復雜度與天線數目成指數關系，其中矩陣求逆是最為復雜的部分，已成為制約線性檢測技術性能的主要瓶頸。首先就算法的復雜度和適用性，對幾種常用的矩陣求逆算法進行了詳細分析，最后選取了適用于該系統的，基于改進的cholesky分解的矩陣求逆算法，用于FPGA實現?？紤]資源消耗、最大時鐘頻率、流水、并行和延時等之間的關系，進行矩陣求逆在FPGA上的設計實現，并進行了RTL級仿真及