MIMO信道下V-BLAST接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、“任何人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)以任何方式和任何人進(jìn)行通信(5A)”是人類通信的最高目標(biāo)。這一宏偉目標(biāo)給未來(lái)的無(wú)線通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在發(fā)射端和接收端都使用多根天線的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)能夠極大地改善無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率和通信可靠性，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，因而被視為新一代無(wú)線通信系統(tǒng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。 作為第一個(gè)問(wèn)世的MIMO實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，也是目前最具代表性的一種MIMO系統(tǒng)，貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的V-BL

2、AST(垂直-貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí))系統(tǒng)，以其簡(jiǎn)單實(shí)用的結(jié)構(gòu)和令人矚目的頻譜效率而被3GPP等標(biāo)準(zhǔn)所采用，因此也成為了近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而，目前關(guān)于V-BLAST的研究，大部分集中于窄帶系統(tǒng)，已經(jīng)有一系列平衰落信道下V-BLAST系統(tǒng)檢測(cè)接收算法被提出，但這些算法都存在著這樣或那樣的不足：如一些檢測(cè)性能較好的算法，計(jì)算復(fù)雜度都太高；而一些計(jì)算復(fù)雜度較低的算法，其檢測(cè)性能又難以達(dá)到令人滿意的效果。另外，為了實(shí)現(xiàn)高速無(wú)線多媒體通信，必須

3、進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率，相應(yīng)地V-BLAST系統(tǒng)中的MIMO信道將不可避免地具有頻率選擇性，因此，有必要將V-BLAST的研究從平衰落環(huán)境擴(kuò)展到頻率選擇性衰落環(huán)境。而目前已有的一些頻率選擇性信道下V-BLAST的檢測(cè)算法都存在計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高的缺點(diǎn)。基于此，本文從改進(jìn)MIMO技術(shù)的算法復(fù)雜度角度出發(fā)，對(duì)V-BLAST系統(tǒng)的檢測(cè)接收技術(shù)展開了深入全面的研究，主要取得了以下研究成果： 1)針對(duì)平衰落V-BLAST系統(tǒng)，通過(guò)深入研究原始

4、V-BLAST檢測(cè)算法和一系列改進(jìn)算法，提出了一種新的高效的平衰落V-BLAST檢測(cè)算法，即多層干擾同時(shí)抵消的逆序檢測(cè)算法，與各種現(xiàn)有算法不同，該算法與原始V-BLAST檢測(cè)算法相比，不僅計(jì)算復(fù)雜度明顯降低，而且檢測(cè)性能有所改善，因而具有更好的工程實(shí)用價(jià)值。 2)針對(duì)頻率選擇性信道下的V-BLAST系統(tǒng)，基于線性空時(shí)MMSE均衡，提出了兩種自適應(yīng)迭代空時(shí)均衡算法，兩種自適應(yīng)均衡算法無(wú)需估計(jì)信道特性，無(wú)需對(duì)信道矩陣求逆，與其它均衡

5、算法相比，計(jì)算復(fù)雜度大大降低，而且可以自適應(yīng)信道變化。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)具有不同天線配置的V-BLAST系統(tǒng)性能進(jìn)行了比較研究，證明了所提算法的有效性，同時(shí)給出了實(shí)用多天線系統(tǒng)的合理配置。 3)鑒于多輸入多輸出判決反饋均衡(MIMO-DFE)算法計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高的缺點(diǎn)，針對(duì)頻率選擇性信道下的V-BLAST系統(tǒng)，提出了一種新的基于分段訓(xùn)練，逐層遞增反饋的自適應(yīng)判決反饋均衡算法。與自適應(yīng)線性空時(shí)均衡算法相比，新的自適應(yīng)判決反饋均衡算法在

6、計(jì)算復(fù)雜度略有增加的條件下，獲得了較大的性能改善。而與自適應(yīng)多輸入多輸出判決反饋均衡算法相比，新的自適應(yīng)判決反饋均衡算法不僅計(jì)算復(fù)雜度有明顯降低，而且低信噪比條件下的檢測(cè)性能有所改善。 4)鑒于OFDM技術(shù)可有效對(duì)抗頻率選擇性衰落，提出了一種高效的基于OFDM的頻率選擇性V-BLAST檢測(cè)方法，即首先采用OFDM技術(shù)將時(shí)域上的頻率選擇性V-BLAST系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為頻域上的平衰落V-BLAST系統(tǒng)。然后針對(duì)頻域上的平衰落V-BLAST

7、系統(tǒng)，采用多層干擾同時(shí)抵消的逆序檢測(cè)算法對(duì)其進(jìn)行解碼。仿真結(jié)果表明，相對(duì)其他頻率選擇性V-BLAST檢測(cè)方法，所提基于OFDM的檢測(cè)方法，在明顯降低計(jì)算復(fù)雜度情況下，具有良好的檢測(cè)性能。 本文的研究工作建立在嚴(yán)密的理論推導(dǎo)基礎(chǔ)之上，采用了當(dāng)前MIMO研究工作中通用的假設(shè)條件，對(duì)已有的各種算法及本論文提出的各種改進(jìn)算法進(jìn)行了全面的技術(shù)性能比較，仿真實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果令人鼓舞。作為一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代無(wú)線通信技術(shù)，V-BLAST有著極