MIMO-OFDM系統(tǒng)信道估計與信號檢測聯(lián)合方法研究.pdf

1、在 MIMO-OFDM系統(tǒng)中，信號檢測算法的性能和復(fù)雜度對整個通信系統(tǒng)的可靠性和實時性有很大的影響。一般具有優(yōu)異檢測性能的信號檢測算法復(fù)雜度較高不適用于實際應(yīng)用。因此研究具有最優(yōu)檢測性能且復(fù)雜度適中的信號檢測算法是 MIMO-OFDM接收系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。另外，在系統(tǒng)的接收端只有對信道的精準(zhǔn)估計才能有效地消除信道對發(fā)送信號的干擾，因此信道估計是MIMO-OFDM系統(tǒng)接收的重要技術(shù)之一。
　　在 MIMO-OFDM系統(tǒng)中，信道估計和信

2、號檢測一般是相互獨立的。由于信道狀態(tài)信息的獲得只取決于訓(xùn)練序列，若信道估計精度過低，必然導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率急劇升高。同時，大多數(shù)信號檢測算法均是針對沒有信道編碼的無線通信系統(tǒng)，檢測一般采用硬判決，算法沒有有效的利用信道譯碼輸出的有用信息。因此將信道估計、信號檢測、信道譯碼通過迭代技術(shù)聯(lián)合起來可有效地提高MIMO-OFDM系統(tǒng)的整體性能。
　　論文針對MIMO-OFDM系統(tǒng)中的聯(lián)合信道估計、信號檢測和信道譯碼技術(shù)進行了深入的研究，主要

3、研究成果如下：
　　首先，研究了MIMO-OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、最優(yōu)導(dǎo)頻設(shè)計方法以及輔助導(dǎo)頻下的信道估計算法，給出了相應(yīng)的理論分析。在此基礎(chǔ)上針對多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的盲信道估計算法存在收斂速度慢以及使用奇異值分解復(fù)雜度高等問題，提出了一種基于改進子空間的MIMO-OFDM半盲信道估計算法。算法首先利用快速數(shù)據(jù)投影方法替代奇異值分解跟蹤噪聲子空間來估計信道狀態(tài)信息，然后利用訓(xùn)練序列對信道進行校正，以解決一般盲信道估計算法存在模

4、糊矩陣問題，提高了信道估計算法的精度。仿真結(jié)果表明該方案具有較快的收斂速度且降低了運算復(fù)雜度，是一種實用的半盲信道估計方法。
　　其次，研究了分層空時編碼、經(jīng)典的MIMO系統(tǒng)信號檢測技術(shù)，并對其進行相應(yīng)的理論與仿真分析。在此基礎(chǔ)上將量子搜索算法引入檢測系統(tǒng)并對其進行改進，實現(xiàn)了一種理論上復(fù)雜度較低的改進量子搜索信號檢測算法，仿真結(jié)果表明該算法能夠逼近最大似然檢測算法的檢測性能，且系統(tǒng)復(fù)雜度有了明顯改善。針對球形譯碼算法初始半徑的選

5、取和最終輸出判決問題，提出了一種適合高信噪比的改進球形譯碼檢測算法。針對基本粒子群優(yōu)化信號檢測算法易于陷入局部極值和收斂精度較低的問題，提出了一種適合低信噪比的改進粒子群優(yōu)化信號檢測算法。算法結(jié)合遺傳算法的雜交技術(shù)和極值擾動機制，對基本粒子群優(yōu)化算法進行改進。仿真結(jié)果表明該算法有效地提高了系統(tǒng)的信號檢測性能，有較強的全局搜索能力，是一種實用的信號檢測方法。
　　然后，對期望最大化算法及其擴展進行理論研究。在此基礎(chǔ)上提出了基于廣義空

6、間迭代期望最大化的時域和頻域的信道估計算法，并結(jié)合信號檢測理論，針對采用期望最大化算法存在收斂速度慢等缺陷，提出了一種基于頻域的SAGE-ISD聯(lián)合信道估計檢測算法。方案主要采用了線性最小均方誤差信道估計對信道進行初估計，并利用聯(lián)合迭代技術(shù)結(jié)合廣義空間迭代期望最大化算法和改進球形譯碼檢測算法對信道進行估計校正和信號檢測，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。針對時域上最大似然檢測算法難于硬件實現(xiàn)以及傳統(tǒng)的信道估計性能較差等缺陷，提出了一種基于時域的S

7、AGE-IPSO聯(lián)合信道估計檢測算法。該方案使用訓(xùn)練序列進行信道初估計，利用廣義空間迭代期望最大化算法對信道估計值進行校正，并結(jié)合改進的粒子群優(yōu)化算法完成對信號的迭代檢測，使系統(tǒng)性能得到改善。仿真結(jié)果表明兩種方案能以較少的迭代次數(shù)完成信道的精準(zhǔn)估計和數(shù)據(jù)檢測，檢測性能與理想信道估計下的最大似然檢測算法相接近。
　　最后，對信道編譯碼算法和軟輸入軟輸出信號檢測進行理論研究。在此基礎(chǔ)上針對傳統(tǒng)的MIMO-OFDM接收機中信道譯碼、信道