單載波頻分多址蜂窩系統(tǒng)的多用戶檢測技術(shù)研究.pdf

1、單載波頻分多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA)系統(tǒng)由于具有較低的峰均功率比特性，已被選為3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)的上行無線傳輸技術(shù)，若結(jié)合基于多天線的多入多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)，比如基于空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)的多用戶MIMO，可進(jìn)一步

2、提高系統(tǒng)容量。多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的信號設(shè)計(jì)與信號檢測是目前研究的熱點(diǎn)問題，尤其當(dāng)上行多用戶構(gòu)成虛擬MIMO結(jié)構(gòu)時(shí)，基站接收機(jī)的多用戶檢測方法是影響鏈路性能與系統(tǒng)容量的關(guān)鍵。本篇論文主要研究了蜂窩小區(qū)系統(tǒng)中多用戶MIMO系統(tǒng)的頻域多用戶檢測問題，區(qū)別于已有研究，本文提出了結(jié)合虛擬MIMO配對準(zhǔn)則的多用戶檢測算法，并提出了用戶發(fā)射端采用多天線時(shí)的接收檢測方法，最后，利用Matlab軟件的M語言與Simulink進(jìn)行了全面的計(jì)

3、算機(jī)仿真，驗(yàn)證了所提出檢測算法的性能。以下是本文的內(nèi)容概述。
　　本文的第一章簡介了MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)背景和發(fā)展趨勢，概述了論文的主體內(nèi)容框架。
　　由于配對技術(shù)會(huì)影響上行虛擬MIMO的系統(tǒng)性能，第二章首先討論了LTE上行系統(tǒng)的幾種經(jīng)典配對準(zhǔn)則，然后研究了多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的頻域均衡算法，包括傳統(tǒng)的線性均衡(Frequency Domain Linear Equalization，F(xiàn)D-L

4、E)，判決反饋均衡(Decision Feedback Equalization，DFE)，串行干擾抵消(Success Interference Cancellation，SIC)算法和Turbo均衡。最后選擇了兩種經(jīng)典的檢測算法作為后續(xù)論文的研究對象，即線性的MMSE檢測和非線性的SIC檢測，并同時(shí)考慮與配對準(zhǔn)則的結(jié)合問題。進(jìn)一步，對該系統(tǒng)在不同蜂窩環(huán)境及衰落信道中進(jìn)行了全面的計(jì)算機(jī)仿真。在郊區(qū)宏小區(qū)信道環(huán)境下，接收機(jī)已知信道參數(shù)的

5、誤碼率(Bit Error Rate，BER)仿真結(jié)果表明，迭代的檢測算法比傳統(tǒng)的頻域線性均衡有更優(yōu)的性能，在有信道編碼的情況下有1dB至5dB的性能增益，而Turbo均衡具有最優(yōu)的檢測性能，因?yàn)榈臋z測過程將每次解調(diào)出的外信息作為反饋信息輸入下一次的迭代檢測，雖然增加了處理復(fù)雜度，但能更好地降低碼間干擾、多流干擾以及噪聲干擾。
　　在LTE-Advanced的Release10方案中，將考慮最多可以支持4根發(fā)射天線的移動(dòng)終端，

6、從而可采用空間復(fù)用(Spatial Multiplexing，SM)和空時(shí)編碼(Space-Time Block Code，STBC)以提高上行峰值數(shù)據(jù)速率。因此，本文的第三章將第二章的內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)展，研究了用戶終端采用多天線發(fā)射的多用戶MIMO系統(tǒng)，提出了適用于多用戶MIMO SC-FDMA系統(tǒng)的一種基于符號塊的空時(shí)分組碼和分層空時(shí)碼結(jié)構(gòu)。之后我們將傳統(tǒng)的配對準(zhǔn)則引入上述的多用戶MIMO系統(tǒng)中，并且提出了一種改進(jìn)的配對算法。由于多用戶

7、采用多天線的發(fā)送方案會(huì)增大接收機(jī)檢測算法的復(fù)雜度，這里只針對線性MMSE檢測和非線性的SIC檢測算法，進(jìn)行了未編碼鏈路級的計(jì)算機(jī)仿真，仿真結(jié)果表明使用SIC檢測的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的線性MMSE接收機(jī)性能，而復(fù)雜度更高的檢測算法將作為后續(xù)研究內(nèi)容。
　　第四章將系統(tǒng)模型從單小區(qū)擴(kuò)展為多小區(qū)，并在LTE-Advanced上行多點(diǎn)協(xié)同(Coordinated Multiple Point，CoMP)接收模型中繼續(xù)討論上行頻域多用戶檢測問題

8、。這里，基于CoMP的多基站聯(lián)合接收及多用戶聯(lián)合檢測技術(shù)，可更有效地降低小區(qū)間干擾，并提高小區(qū)容量。為了保證小區(qū)邊緣用戶的公平性，本文提出了一種基于比例公平(Proportional fairness，PF)的調(diào)度算法。仿真結(jié)果表明，上行系統(tǒng)采用CoMP技術(shù)可以有效地提高系統(tǒng)的吞吐量，并減少了小區(qū)邊緣用戶的小區(qū)間干擾(Inter-cell Interference，ICI)。由于同頻干擾(Co-Channel interference，