無(wú)線MIMO接收機(jī)中信號(hào)檢測(cè)器和信道譯碼器算法與架構(gòu)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，以LTE/LTE-Advanced和IEEE802.11n/ac為代表的新一代無(wú)線通信系統(tǒng)都采用MIMO技術(shù)作為物理層的核心技術(shù)。MIMO技術(shù)通過(guò)在發(fā)射端和接收端配置多根天線，在不增加傳輸帶寬和發(fā)射功率的條件下利用空間自由度極大地提高系統(tǒng)容量。MIMO接收機(jī)的任務(wù)是正確恢復(fù)原始數(shù)據(jù)信息，為了達(dá)到最優(yōu)的接收性能，需要采用復(fù)雜度很高的信號(hào)檢測(cè)和信道譯碼算法，給架構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文從算法層面和架構(gòu)層面對(duì)MIMO

2、接收機(jī)中兩個(gè)關(guān)鍵部分——信號(hào)檢測(cè)器和信道譯碼器進(jìn)行深入研究。全文的主要研究?jī)?nèi)容概括如下：
　　首先，針對(duì)接收機(jī)需要支持多種檢測(cè)方法以適應(yīng)信道多變性的問(wèn)題，本文對(duì)兼容開(kāi)環(huán)和閉環(huán)模式的MIMO信號(hào)檢測(cè)器進(jìn)行研究。本文從算法層面挖掘不同檢測(cè)算法間的關(guān)系，提出一種同時(shí)支持廣度優(yōu)先K-Best檢測(cè)和線性MMSE檢測(cè)的檢測(cè)器。該檢測(cè)器通過(guò)對(duì)MMSE-SQRD信道預(yù)處理模塊的復(fù)用，以較低的電路面積將兩種檢測(cè)方法融合在同一個(gè)檢測(cè)器中。在架構(gòu)設(shè)計(jì)方

3、面，優(yōu)化的CORDIC脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)能保證信道預(yù)處理和檢測(cè)器工作在全流水狀態(tài)，滿足高吞吐率的要求。實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明提出的雙模檢測(cè)器比LU分解和直接矩陣求逆實(shí)現(xiàn)線性檢測(cè)的方法分別節(jié)省15.3％和18.5%的電路面積。與類(lèi)似的設(shè)計(jì)相比，該檢測(cè)器具有支持雙模式，多天線和調(diào)制方式可配置以及面積消耗小等方面的優(yōu)勢(shì)。
　　其次，盡管廣度優(yōu)先樹(shù)搜索檢測(cè)易于硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但在高階調(diào)制和輸出軟信息時(shí)電路面積相對(duì)較大。度量?jī)?yōu)先檢測(cè)是另一類(lèi)非常具有研究?jī)r(jià)值的

4、樹(shù)搜索檢測(cè)算法，能達(dá)到最優(yōu)的檢測(cè)性能和最高的搜索效率。針對(duì)度量?jī)?yōu)先樹(shù)搜索檢測(cè)算法因串行搜索特性導(dǎo)致吞吐率不高的問(wèn)題，本文從算法層面充分挖掘樹(shù)搜索的并行特性，提出一種跨層并行樹(shù)搜索MIMO信號(hào)檢測(cè)器。提出的信號(hào)檢測(cè)器為搜索樹(shù)的每層分配局部存儲(chǔ)單元，不同層可以同時(shí)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理，以較低的面積消耗提升了檢測(cè)吞吐率。本文還從節(jié)點(diǎn)有效性的角度出發(fā)，在理論上證明了該檢測(cè)器是最優(yōu)的檢測(cè)器。實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明提出的設(shè)計(jì)比其他度量?jī)?yōu)先樹(shù)搜索檢測(cè)器具有更高的面積效

5、率。
　　接著，本文對(duì)MIMO接收機(jī)的Turbo信道譯碼器進(jìn)行研究?；诙沃脫Q多項(xiàng)式QPP交織器的遞歸性質(zhì)，本文提出一種支持任意2i(0　　最后，本文將軟輸入軟輸出樹(shù)搜索檢測(cè)推廣至

6、同頻干擾存在的場(chǎng)景，提出一種能抑制同頻干擾的迭代MIMO接收機(jī)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分利用信道譯碼反饋的軟信息，降低信道和同頻干擾估計(jì)誤差。同時(shí)本文還從信息論的角度證明對(duì)先驗(yàn)信息加權(quán)能夠補(bǔ)償Max-Log近似算法的性能損失。性能仿真結(jié)果表明提出的迭代接收機(jī)能充分利用先驗(yàn)信息對(duì)信道和同頻干擾估計(jì)進(jìn)行更新，同時(shí)對(duì)先驗(yàn)信息加權(quán)能增強(qiáng)接收機(jī)抑制同頻干擾的能力。
　　本文對(duì)MIMO信號(hào)檢測(cè)器和并行Turbo譯碼器的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行深入研究，為實(shí)現(xiàn)高吞吐