無(wú)線MIMO傳輸鏈路軟輸出信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、無(wú)線多入多出(MIMO)傳輸鏈路在發(fā)射和接收端同時(shí)采用多副天線進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，能夠同時(shí)獲得復(fù)用和分集增益，從而提高無(wú)線通信系統(tǒng)的功率效率和頻譜效率。為了充分利用MIMO技術(shù)帶來(lái)的增益，需要設(shè)計(jì)與MIMO信道狀態(tài)信息匹配的MIMO信號(hào)檢測(cè)算法，并合理設(shè)計(jì)MIMO系統(tǒng)參數(shù)?？紤]到實(shí)際應(yīng)用的需要，MIMO信號(hào)檢測(cè)算法需要在復(fù)雜度和系統(tǒng)性能之間取得合理的折中。 本論文圍繞無(wú)線MIMO傳輸鏈路中的信號(hào)檢測(cè)和參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，研究了信道編碼無(wú)線M

2、IMO傳輸鏈路中，非理想信道估計(jì)下的軟輸出線性最小均方誤差(MMSE)檢測(cè)算法、軟輸出排序串行干擾抵消(OSIC)MMSE檢測(cè)算法、MIMOTurbo接收機(jī)中降低復(fù)雜度的MMSE軟干擾抵消(SIC)檢測(cè)算法、基于線性檢測(cè)算法的導(dǎo)引與數(shù)據(jù)符號(hào)功率分配、時(shí)變多徑衰落信道下Alamouti編碼的正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)。 論文首先在第二章中研究了塊平坦衰落信道、非理想信道估計(jì)下的軟輸出線性MMSEMIMO檢測(cè)算法?；陔S機(jī)

3、矢量和矩陣?yán)碚?，分析了相關(guān)MIMO信道下的最大似然(ML)和MMSEMIMO信道估計(jì)的統(tǒng)計(jì)特性?；趯?duì)信道估計(jì)統(tǒng)計(jì)特性的分析，導(dǎo)出了相關(guān)MIMO信道下，分別采用兩類信道估計(jì)方法的MMSE濾波器，給出了編碼后比特軟信息的計(jì)算方法，并比較了算法的復(fù)雜度。仿真研究表明：得到的軟輸出線性MMSE檢測(cè)算法優(yōu)于現(xiàn)有軟輸出線性MMSE算法。 第三章繼續(xù)第二章的研究思路，研究了軟輸出OSICMMSEMIMO檢測(cè)算法。為了提高輸出的編碼后比特軟信

4、息的可靠性，首先研究了理想信道估計(jì)下，基于后驗(yàn)符號(hào)概率估計(jì)、考慮殘留干擾抵消誤差的軟輸出OSICMMSEMIMO檢測(cè)算法，給出了降低復(fù)雜度的實(shí)現(xiàn)方法?；谔岢龅能涊敵鯫SICMMSEMIMO檢測(cè)算法，結(jié)合第二章中的研究結(jié)果，進(jìn)一步研究了相關(guān)MIMO信道下，考慮信道估計(jì)誤差的軟輸出OSICMMSEMIMO檢測(cè)算法，分析了算法復(fù)雜度。性能仿真顯示，得到的算法相比現(xiàn)有算法具有明顯的增益。 在第二章和第三章研究的基礎(chǔ)上，第四章研究了獨(dú)立

5、塊平坦衰落MIMO信道下，采用MMSEMIMO信道估計(jì)和線性MIMO檢測(cè)算法時(shí)，發(fā)射機(jī)端導(dǎo)引和數(shù)據(jù)符號(hào)功率分配算法。對(duì)于迫零(ZF)檢測(cè)算法，首先推導(dǎo)了考慮信道估計(jì)誤差的軟輸出檢測(cè)算法；基于該算法，分析了處理后信噪比(SNR)。在此基礎(chǔ)上，基于最大化平均處理后SNR，導(dǎo)出了優(yōu)化的導(dǎo)引和數(shù)據(jù)符號(hào)功率分配比，并證明了該功率分配的性能限是理想信道估計(jì)。對(duì)于MMSE檢測(cè)算法，則基于最大化平均處理后SNR的下限，導(dǎo)出了優(yōu)化的導(dǎo)引和數(shù)據(jù)符號(hào)功率分配

6、。對(duì)兩類算法，均證明了優(yōu)化值的存在性和唯一性，并給了高SNR區(qū)域的簡(jiǎn)化分配算法。仿真結(jié)果證實(shí)了所得到的功率分配算法具有逼近最優(yōu)的性能。 第五章研究了MIMOTurbo接收機(jī)中，降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的MMSESIC檢測(cè)算法。在分析現(xiàn)有算法特性的基礎(chǔ)了，提出了基于估計(jì)的先驗(yàn)符號(hào)概率可靠性的MMSESIC檢測(cè)算法。在MIMOTurbo接收機(jī)中，隨著迭代次數(shù)的增加，發(fā)射符號(hào)的先驗(yàn)概率的估計(jì)會(huì)越來(lái)越接近真實(shí)值。所提算法利用這一特性，在復(fù)雜度和性

7、能之間取得了合理的折中。 第六章研究了時(shí)變頻率選擇性信道下，Alamouti編碼OFDM傳輸鏈路中，最大化中斷信息速率的OFDM子載波設(shè)計(jì)問(wèn)題?；诘刃IMO信道表示，利用OFDM子載波分簇和高斯近似，首先推導(dǎo)了時(shí)變頻率選擇性信道下，Alamouti編碼OFDM無(wú)線傳輸鏈路的中斷信息速率的緊上限。在此基礎(chǔ)上，給出了最大化中斷信息速率的OFDM子載波設(shè)計(jì)方法。 最后，第七章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，回顧了前面所述的研究工作，并根