多用戶MIMO上行系統(tǒng)中基于仿射投影的解碼方法研究.pdf

1、為了滿足各種應用的高速率傳輸要求,人們急切需要高速率的無線通信系統(tǒng),比如多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。MIMO技術作為一種多天線技術,可以顯著提高傳輸速率以及提高無線傳輸的可靠性。因此,它是當今無線通信技術中的一個重大突破。對于點對點的MIMO系統(tǒng),人們已經對其發(fā)射機和接收機做了大量的研究工作。但是對于多址接入MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機的研究工作還需要繼續(xù)。
　　本文研究了多址接入MIMO系統(tǒng)中解碼方法及性能的問題。假設一個多址

2、接入MIMO系統(tǒng)有K個用戶,每個用戶有N根天線,基站有M根接收天線。這K個用戶在同一頻帶向基站同時發(fā)送信號。在基站,所有用戶的信號疊加在一起,那么一個用戶的信號對于其他用戶來說就是干擾信號。因此,在設計接收機時,干擾問題至關重要,尤其是在發(fā)送方不知道信道信息的狀況下。對于一種解碼方法,有兩個重要因素需要考慮:一個是解碼復雜度,另一個是解碼性能。對于解碼性能的考察,我們通常是用“增益階數”來衡量的。從解碼復雜度的角度考慮,我們當然希望得到

3、低復雜度的解碼方法。所謂的增益階數,是指隨著系統(tǒng)信噪比(SNR)的增大,系統(tǒng)錯誤概率下降的指數。所以,增益階數自然是越大越好。而現已有的結果表明,當N<1時,最大似然(ML)解碼的增益階數為M,而迫零(ZF)和最小均方誤差(MMSE)的增益階數。顯然ZF解碼和MMSE解碼的增益階數比ML解碼的小。但是同樣,它們的解碼復雜度也低?？梢哉f現已有的主要解碼方法都不能實現增益階數和解碼復雜度的折中。
　　在本文中提出了一種新的解碼方法——

4、仿射投影解碼法,來實現折中。假設系統(tǒng)參數滿足M?KN。將用戶分為多組,每組k個用戶。隨機選擇一組用戶,我們稱之為聯合用戶,而剩余的用戶稱為干擾用戶。接著采用仿射投影法解碼法,消除干擾用戶的信息,從而解出聯合用戶的信息。在這個過程中,仿射投影后的基本接收方程與點對點的基本接收方程是一樣的,唯一改變的就是噪聲。那么自然地,點對點MIMO系統(tǒng)的解碼方法都能適用于聯合用戶解碼。然后,通過選取不同的分組,重復上述步驟,直到所有用戶的信息都解出來。

5、經過性能分析可以得出其增益階數。此方法的解碼復雜度低于ML解碼,但是增益階數高于ZF、MMSE解碼,實現了解碼復雜度和增益階數的折中。在此基礎之上,又提出了基于用戶選擇的仿射投影解碼方法,提高了系統(tǒng)性能。
　　還討論了經過仿射投影后的系統(tǒng)容量域。結論顯示當信噪比趨于無窮大時,仿射投影解碼有最佳的速率增加斜率。也就是說,它達到了最佳的自由度;二是當接收天線趨于無窮時,仿射投影解碼后的系統(tǒng)容量逼近于多址接入MIMO系統(tǒng)能達到的最大容量