多用戶MIMO上行系統(tǒng)中基于仿射投影的解碼方法研究.pdf

1、為了滿足各種應(yīng)用的高速率傳輸要求,人們急切需要高速率的無線通信系統(tǒng),比如多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。MIMO技術(shù)作為一種多天線技術(shù),可以顯著提高傳輸速率以及提高無線傳輸?shù)目煽啃?。因?它是當(dāng)今無線通信技術(shù)中的一個(gè)重大突破。對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的MIMO系統(tǒng),人們已經(jīng)對(duì)其發(fā)射機(jī)和接收機(jī)做了大量的研究工作。但是對(duì)于多址接入MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的研究工作還需要繼續(xù)。
　　本文研究了多址接入MIMO系統(tǒng)中解碼方法及性能的問題。假設(shè)一個(gè)多址

2、接入MIMO系統(tǒng)有K個(gè)用戶,每個(gè)用戶有N根天線,基站有M根接收天線。這K個(gè)用戶在同一頻帶向基站同時(shí)發(fā)送信號(hào)。在基站,所有用戶的信號(hào)疊加在一起,那么一個(gè)用戶的信號(hào)對(duì)于其他用戶來說就是干擾信號(hào)。因此,在設(shè)計(jì)接收機(jī)時(shí),干擾問題至關(guān)重要,尤其是在發(fā)送方不知道信道信息的狀況下。對(duì)于一種解碼方法,有兩個(gè)重要因素需要考慮:一個(gè)是解碼復(fù)雜度,另一個(gè)是解碼性能。對(duì)于解碼性能的考察,我們通常是用“增益階數(shù)”來衡量的。從解碼復(fù)雜度的角度考慮,我們當(dāng)然希望得到

3、低復(fù)雜度的解碼方法。所謂的增益階數(shù),是指隨著系統(tǒng)信噪比(SNR)的增大,系統(tǒng)錯(cuò)誤概率下降的指數(shù)。所以,增益階數(shù)自然是越大越好。而現(xiàn)已有的結(jié)果表明,當(dāng)N<1時(shí),最大似然(ML)解碼的增益階數(shù)為M,而迫零(ZF)和最小均方誤差(MMSE)的增益階數(shù)。顯然ZF解碼和MMSE解碼的增益階數(shù)比ML解碼的小。但是同樣,它們的解碼復(fù)雜度也低?？梢哉f現(xiàn)已有的主要解碼方法都不能實(shí)現(xiàn)增益階數(shù)和解碼復(fù)雜度的折中。
　　在本文中提出了一種新的解碼方法——

4、仿射投影解碼法,來實(shí)現(xiàn)折中。假設(shè)系統(tǒng)參數(shù)滿足M?KN。將用戶分為多組,每組k個(gè)用戶。隨機(jī)選擇一組用戶,我們稱之為聯(lián)合用戶,而剩余的用戶稱為干擾用戶。接著采用仿射投影法解碼法,消除干擾用戶的信息,從而解出聯(lián)合用戶的信息。在這個(gè)過程中,仿射投影后的基本接收方程與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的基本接收方程是一樣的,唯一改變的就是噪聲。那么自然地,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO系統(tǒng)的解碼方法都能適用于聯(lián)合用戶解碼。然后,通過選取不同的分組,重復(fù)上述步驟,直到所有用戶的信息都解出來。

5、經(jīng)過性能分析可以得出其增益階數(shù)。此方法的解碼復(fù)雜度低于ML解碼,但是增益階數(shù)高于ZF、MMSE解碼,實(shí)現(xiàn)了解碼復(fù)雜度和增益階數(shù)的折中。在此基礎(chǔ)之上,又提出了基于用戶選擇的仿射投影解碼方法,提高了系統(tǒng)性能。
　　還討論了經(jīng)過仿射投影后的系統(tǒng)容量域。結(jié)論顯示當(dāng)信噪比趨于無窮大時(shí),仿射投影解碼有最佳的速率增加斜率。也就是說,它達(dá)到了最佳的自由度;二是當(dāng)接收天線趨于無窮時(shí),仿射投影解碼后的系統(tǒng)容量逼近于多址接入MIMO系統(tǒng)能達(dá)到的最大容量