多天線無線通信系統(tǒng)中信號檢測關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、多天線通信技術(shù)可以充分利用空間資源，提高空間自由度，在有效提高系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率的同時，而不引起在系統(tǒng)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(tǒng)的，傳統(tǒng)MIMO的吞吐率已接近其理論上限，大規(guī)模MIMO的出現(xiàn)，將進一步挖掘頻譜使用效率，提升業(yè)務(wù)容量，已成為下一代無線通信系統(tǒng)，即5G中極具潛力的一項關(guān)鍵技術(shù)，因此，研究多天線通信情況下的信號檢測技術(shù)具有重要意義。
　　本文主要針對MIMO及Massive MIMO系統(tǒng)中的

2、信號檢測技術(shù)進行了相關(guān)研究。首先對現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的模型以及下一代無線通信中的關(guān)鍵候選技術(shù)進行分析與介紹，并對常用的多天線系統(tǒng)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(shù)的增加而提高。其次介紹了幾種常用的檢測算法。傳統(tǒng)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(shù)展開的近似檢測算法，具有較低復(fù)雜度的，適用于基站天線數(shù)遠遠大于用戶數(shù)的情況。非線性檢

3、測算法，通常以線性檢測結(jié)果為基礎(chǔ)，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(xiàn)步驟。之后，對上述幾種算法進行了復(fù)雜度分析，并在不同環(huán)境下，分別對各種算法進行系統(tǒng)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(jié)果表明，隨著基站天線數(shù)與用戶天線數(shù)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(tǒng)中，接收機采用簡單的線性檢測即可滿足系統(tǒng)要求。
　　線性檢測的復(fù)雜度與天線數(shù)目成指數(shù)關(guān)系，其中矩陣求逆是最為復(fù)雜的部分，已成為制約線性檢測技術(shù)性能的主要瓶頸。首先就算法的復(fù)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(tǒng)的，基于改進的cholesky分解的矩陣求逆算法，用于FPGA實現(xiàn)。考慮資源消耗、最大時鐘頻率、流水、并行和延時等之間的關(guān)系，進行矩陣求逆在FPGA上的設(shè)計實現(xiàn)，并進行了RTL級仿真及