無線MIMO接收機中信號檢測器和信道譯碼器算法與架構(gòu)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，以LTE/LTE-Advanced和IEEE802.11n/ac為代表的新一代無線通信系統(tǒng)都采用MIMO技術(shù)作為物理層的核心技術(shù)。MIMO技術(shù)通過在發(fā)射端和接收端配置多根天線，在不增加傳輸帶寬和發(fā)射功率的條件下利用空間自由度極大地提高系統(tǒng)容量。MIMO接收機的任務(wù)是正確恢復(fù)原始數(shù)據(jù)信息，為了達到最優(yōu)的接收性能，需要采用復(fù)雜度很高的信號檢測和信道譯碼算法，給架構(gòu)設(shè)計帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。本文從算法層面和架構(gòu)層面對MIMO

2、接收機中兩個關(guān)鍵部分——信號檢測器和信道譯碼器進行深入研究。全文的主要研究內(nèi)容概括如下：
　　首先，針對接收機需要支持多種檢測方法以適應(yīng)信道多變性的問題，本文對兼容開環(huán)和閉環(huán)模式的MIMO信號檢測器進行研究。本文從算法層面挖掘不同檢測算法間的關(guān)系，提出一種同時支持廣度優(yōu)先K-Best檢測和線性MMSE檢測的檢測器。該檢測器通過對MMSE-SQRD信道預(yù)處理模塊的復(fù)用，以較低的電路面積將兩種檢測方法融合在同一個檢測器中。在架構(gòu)設(shè)計方

3、面，優(yōu)化的CORDIC脈動陣列結(jié)構(gòu)能保證信道預(yù)處理和檢測器工作在全流水狀態(tài)，滿足高吞吐率的要求。實現(xiàn)結(jié)果表明提出的雙模檢測器比LU分解和直接矩陣求逆實現(xiàn)線性檢測的方法分別節(jié)省15.3％和18.5%的電路面積。與類似的設(shè)計相比，該檢測器具有支持雙模式，多天線和調(diào)制方式可配置以及面積消耗小等方面的優(yōu)勢。
　　其次，盡管廣度優(yōu)先樹搜索檢測易于硬件架構(gòu)實現(xiàn)，但在高階調(diào)制和輸出軟信息時電路面積相對較大。度量優(yōu)先檢測是另一類非常具有研究價值的

4、樹搜索檢測算法，能達到最優(yōu)的檢測性能和最高的搜索效率。針對度量優(yōu)先樹搜索檢測算法因串行搜索特性導致吞吐率不高的問題，本文從算法層面充分挖掘樹搜索的并行特性，提出一種跨層并行樹搜索MIMO信號檢測器。提出的信號檢測器為搜索樹的每層分配局部存儲單元，不同層可以同時進行節(jié)點處理，以較低的面積消耗提升了檢測吞吐率。本文還從節(jié)點有效性的角度出發(fā)，在理論上證明了該檢測器是最優(yōu)的檢測器。實現(xiàn)結(jié)果表明提出的設(shè)計比其他度量優(yōu)先樹搜索檢測器具有更高的面積效

5、率。
　　接著，本文對MIMO接收機的Turbo信道譯碼器進行研究?；诙沃脫Q多項式QPP交織器的遞歸性質(zhì)，本文提出一種支持任意2i(0　　最后，本文將軟輸入軟輸出樹搜索檢測推廣至

6、同頻干擾存在的場景，提出一種能抑制同頻干擾的迭代MIMO接收機結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分利用信道譯碼反饋的軟信息，降低信道和同頻干擾估計誤差。同時本文還從信息論的角度證明對先驗信息加權(quán)能夠補償Max-Log近似算法的性能損失。性能仿真結(jié)果表明提出的迭代接收機能充分利用先驗信息對信道和同頻干擾估計進行更新，同時對先驗信息加權(quán)能增強接收機抑制同頻干擾的能力。
　　本文對MIMO信號檢測器和并行Turbo譯碼器的關(guān)鍵問題進行深入研究，為實現(xiàn)高吞吐