無線MIMO傳輸鏈路軟輸出信號檢測與參數設計研究.pdf

1、無線多入多出(MIMO)傳輸鏈路在發(fā)射和接收端同時采用多副天線進行數據收發(fā)，能夠同時獲得復用和分集增益，從而提高無線通信系統(tǒng)的功率效率和頻譜效率。為了充分利用MIMO技術帶來的增益，需要設計與MIMO信道狀態(tài)信息匹配的MIMO信號檢測算法，并合理設計MIMO系統(tǒng)參數?？紤]到實際應用的需要，MIMO信號檢測算法需要在復雜度和系統(tǒng)性能之間取得合理的折中。 本論文圍繞無線MIMO傳輸鏈路中的信號檢測和參數設計問題，研究了信道編碼無線M

2、IMO傳輸鏈路中，非理想信道估計下的軟輸出線性最小均方誤差(MMSE)檢測算法、軟輸出排序串行干擾抵消(OSIC)MMSE檢測算法、MIMOTurbo接收機中降低復雜度的MMSE軟干擾抵消(SIC)檢測算法、基于線性檢測算法的導引與數據符號功率分配、時變多徑衰落信道下Alamouti編碼的正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)參數設計。 論文首先在第二章中研究了塊平坦衰落信道、非理想信道估計下的軟輸出線性MMSEMIMO檢測算法?；陔S機

3、矢量和矩陣理論，分析了相關MIMO信道下的最大似然(ML)和MMSEMIMO信道估計的統(tǒng)計特性?；趯π诺拦烙嫿y(tǒng)計特性的分析，導出了相關MIMO信道下，分別采用兩類信道估計方法的MMSE濾波器，給出了編碼后比特軟信息的計算方法，并比較了算法的復雜度。仿真研究表明：得到的軟輸出線性MMSE檢測算法優(yōu)于現有軟輸出線性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下，基于后驗符號概率估計、考慮殘留干擾抵消誤差的軟輸出OSICMMSEMIMO檢測算法，給出了降低復雜度的實現方法?；谔岢龅能涊敵鯫SICMMSEMIMO檢測算法，結合第二章中的研究結果，進一步研究了相關MIMO信道下，考慮信道估計誤差的軟輸出OSICMMSEMIMO檢測算法，分析了算法復雜度。性能仿真顯示，得到的算法相比現有算法具有明顯的增益。 在第二章和第三章研究的基礎上，第四章研究了獨立

5、塊平坦衰落MIMO信道下，采用MMSEMIMO信道估計和線性MIMO檢測算法時，發(fā)射機端導引和數據符號功率分配算法。對于迫零(ZF)檢測算法，首先推導了考慮信道估計誤差的軟輸出檢測算法；基于該算法，分析了處理后信噪比(SNR)。在此基礎上，基于最大化平均處理后SNR，導出了優(yōu)化的導引和數據符號功率分配比，并證明了該功率分配的性能限是理想信道估計。對于MMSE檢測算法，則基于最大化平均處理后SNR的下限，導出了優(yōu)化的導引和數據符號功率分配

6、。對兩類算法，均證明了優(yōu)化值的存在性和唯一性，并給了高SNR區(qū)域的簡化分配算法。仿真結果證實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接收機中，降低實現復雜度的MMSESIC檢測算法。在分析現有算法特性的基礎了，提出了基于估計的先驗符號概率可靠性的MMSESIC檢測算法。在MIMOTurbo接收機中，隨著迭代次數的增加，發(fā)射符號的先驗概率的估計會越來越接近真實值。所提算法利用這一特性，在復雜度和性

7、能之間取得了合理的折中。 第六章研究了時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子載波設計問題?；诘刃IMO信道表示，利用OFDM子載波分簇和高斯近似，首先推導了時變頻率選擇性信道下，Alamouti編碼OFDM無線傳輸鏈路的中斷信息速率的緊上限。在此基礎上，給出了最大化中斷信息速率的OFDM子載波設計方法。 最后，第七章對全文進行了總結，回顧了前面所述的研究工作，并根