MIMO-OFDM系統(tǒng)中信號碰撞恢復(fù)問題研究.pdf

1、近年來，無線通信系統(tǒng)對通信性能和系統(tǒng)容量的需求日益增長，MIMO技術(shù)通過利用多對發(fā)送接收天線帶來的空間自由度獲得空間復(fù)用增益和分集增益，從而能夠成倍地提升無線通信系統(tǒng)性能。OFDM技術(shù)通過將頻率選擇性衰落信道分割成多個(gè)平行的平坦衰落子信道，能夠有效避免載波間干擾以及符號間干擾，具有很強(qiáng)的抗頻率選擇性衰落能力。多輸入多輸出正交頻分復(fù)用（MIMO-OFDM）系統(tǒng)結(jié)合了MIMO和OFDM兩者的優(yōu)點(diǎn)，通過利用空間分集和頻率分集提升頻譜利用率，從

2、而能夠在多徑信道衰落條件下極大的提高無線通信系統(tǒng)的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率。
　　無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)因具有傳輸速率高，成本低，組網(wǎng)靈活并易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。MIMO-OFDM技術(shù)已經(jīng)成為了多個(gè)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（例如IEEE802.11n）的關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，空時(shí)/頻編碼是 MIMO技術(shù)的重要內(nèi)容，其也被作為可選內(nèi)容引入到WLAN標(biāo)準(zhǔn)中。在IEEE802.11 WLAN標(biāo)準(zhǔn)中，一般采用載波監(jiān)聽多址接入/碰撞避免（CSMA

3、/CA）協(xié)議來避免用戶同時(shí)發(fā)送信號導(dǎo)致碰撞。但是，當(dāng)隱藏終端存在時(shí)，CSMA/CA協(xié)議并不能夠很好地解決用戶發(fā)送信號碰撞的問題。本文分別針對是否采用空時(shí)/頻編碼的兩種MIMO-OFDM WLAN系統(tǒng)，提出針對性的碰撞信號恢復(fù)算法。
　　本文首先基于 MIMO系統(tǒng)模型調(diào)研和總結(jié)了常見的MIMO檢測算法，并對多種檢測算法進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)以及性能比較。然后對Turbo迭代信號處理原理和MIMO迭代檢測技術(shù)進(jìn)行了介紹和仿真。
　　針對

4、未采用空時(shí)/頻編碼的MIMO WLAN系統(tǒng)中由隱藏終端導(dǎo)致的信號碰撞問題，本文提出了一種基于迭代MIMO檢測的碰撞信號恢復(fù)算法（ICD-MIMO）。ICD-MIMO算法通過碰撞信號重構(gòu)，干擾信號消除和MIMO檢測三個(gè)步驟從接收端得到的連續(xù)碰撞信號中恢復(fù)出原始信號，并進(jìn)一步地將Turbo迭代信號處理運(yùn)用到接收機(jī)設(shè)計(jì)中，通過軟信息在碰撞信號恢復(fù)模塊與信道譯碼模塊之間進(jìn)行迭代交互，提升系統(tǒng)碰撞恢復(fù)性能。仿真結(jié)果表明ICD-MIMO碰撞恢復(fù)算法

5、能夠應(yīng)用在實(shí)際MIMO WLAN系統(tǒng)中解決信號碰撞問題。
　　對于物理層采用了SFBC MIMO-OFDM技術(shù)的WLAN系統(tǒng)，本文提出了一種新的碰撞恢復(fù)算法（SCD-MIMO）。在SFBC MIMO-OFDM系統(tǒng)中天線發(fā)送數(shù)據(jù)為空頻編碼后的數(shù)據(jù)符號，因此與ICD-MIMO算法不同，SCD-MIMO算法通過碰撞信號重構(gòu)、接收信號估計(jì)和空頻解碼三個(gè)步驟對碰撞信號進(jìn)行恢復(fù)。仿真結(jié)果表明SCD-MIMO碰撞恢復(fù)算法具有較高的碰撞信號恢復(fù)性