基于多項(xiàng)式展開(kāi)的大規(guī)模MIMO信號(hào)檢測(cè)算法研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)作為一項(xiàng)不斷成熟的技術(shù)被包含進(jìn)新興的的無(wú)線寬帶標(biāo)準(zhǔn)，成為現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵技術(shù)，如長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目。一般地，發(fā)送端或接收端配置的天線數(shù)越多，傳輸信道能夠提供更高的自由度，在吞吐率和線路穩(wěn)定性上能實(shí)現(xiàn)更好的性能。而在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，大規(guī)模MIMO技術(shù)要求配置更多的天線，其在基站端一側(cè)會(huì)裝配上百根天線，同時(shí)服務(wù)更多的用戶。因?yàn)橐?guī)模上升的問(wèn)題使得系統(tǒng)資源消耗急劇增大，這對(duì)研究員和工程師提出新的

2、挑戰(zhàn)，而其中一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題就是低復(fù)雜度接收機(jī)的設(shè)計(jì)。本論文在大規(guī)模MIMO背景下，基于多項(xiàng)式級(jí)數(shù)展開(kāi)的方法，對(duì)接收機(jī)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，其主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:
　　首先，對(duì)MIMO系統(tǒng)接收機(jī)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)做了簡(jiǎn)單介紹，分析了在新的背景下線性檢測(cè)技術(shù)的可行性?；贛MSE檢測(cè)技術(shù)，分析了其在大規(guī)模MIMO背景出現(xiàn)的特點(diǎn)。對(duì)于線性檢測(cè)算法，一個(gè)顯著的難點(diǎn)在于低復(fù)雜度的實(shí)現(xiàn)，而其中計(jì)算復(fù)雜度主要落腳于關(guān)于信道相關(guān)矩陣的求逆運(yùn)算。接著引

3、出多項(xiàng)式級(jí)數(shù)近似理論，利用新背景下的一些有利特點(diǎn)，提出了低復(fù)雜度的MMSE-DNSE信號(hào)檢測(cè)方法。該方法可以實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的優(yōu)勢(shì)，并且具有優(yōu)秀的硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
　　接著，為了進(jìn)一步挖掘諾依曼級(jí)數(shù)(NS)方法的優(yōu)點(diǎn)，提出了迭代的MMSE-INSE計(jì)算方法。該方法結(jié)合了MMSE檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，并采用迭代計(jì)算方式，大大節(jié)省了硬件資源。然后設(shè)計(jì)了基于NS迭代求逆算法的VLSI架構(gòu)，對(duì)其中各模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，MMSE-INSE

4、計(jì)算方法與經(jīng)典的Choelsky方法進(jìn)行比較，MMSE-INSE算法具有低復(fù)雜度和高效的硬件優(yōu)勢(shì)。并基于某些要求高階NS項(xiàng)數(shù)的場(chǎng)景，提出了快速迭代的MMSE-RNSE計(jì)算方法，同時(shí)采用復(fù)用的硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)一步壓縮硬件面積，提高硬件使用效率。
　　隨后，關(guān)注不理想信道傳輸情況和不利系統(tǒng)配置場(chǎng)景下對(duì)接收機(jī)誤碼性能的問(wèn)題。在大規(guī)模MIMO背景下，引進(jìn)了Kronecker相關(guān)信遂模型，對(duì)新場(chǎng)景問(wèn)題進(jìn)行建模。分析了天線陣列間空間相關(guān)性對(duì)NS類

5、方法的影響，針對(duì)其中的收斂性問(wèn)題，提出了改進(jìn)的MMSE-TNSE方法。該方法只額外消耗很小的復(fù)雜度，可提升一定的收斂穩(wěn)定性和速度。通過(guò)結(jié)合前面的MMSE-INSE計(jì)算方法，可進(jìn)一步提升諾依曼級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)性能。
　　最后，基于線性方程求解方法能有效降低總體復(fù)雜度的思路，依然沿用NS類方法，提出了避免求逆運(yùn)算的MMSE檢測(cè)算法。一般的線性檢測(cè)方法需要求逆運(yùn)算，而該方法避免了求逆，將諾依曼級(jí)數(shù)中矩陣與矩陣乘法的運(yùn)算進(jìn)行分解，大大降低了計(jì)算復(fù)