MIMO信道下V-BLAST接收机关键技术研究

论文摘要

“任何人在任何时间、任何地点以任何方式和任何人进行通信（5A）”是人类通信的最高目标。这一宏伟目标给未来的无线通信系统提出了严峻的挑战。在发射端和接收端都使用多根天线的多输入多输出（MIMO）技术能够极大地改善无线通信系统的频谱效率和通信可靠性，为实现这一目标提供了强有力的技术手段，因而被视为新一代无线通信系统最具竞争力的技术之一。 作为第一个问世的MIMO实验系统，也是目前最具代表性的一种MIMO系统，贝尔实验室开发的V-BLAST（垂直-贝尔实验室分层空时）系统，以其简单实用的结构和令人瞩目的频谱效率而被3GPP等标准所采用，因此也成为了近年来的一个研究热点。然而，目前关于V-BLAST的研究，大部分集中于窄带系统，已经有一系列平衰落信道下V-BLAST系统检测接收算法被提出，但这些算法都存在着这样或那样的不足：如一些检测性能较好的算法，计算复杂度都太高；而一些计算复杂度较低的算法，其检测性能又难以达到令人满意的效果。另外，为了实现高速无线多媒体通信，必须进一步提高数据传输速率，相应地V-BLAST系统中的MIMO信道将不可避免地具有频率选择性，因此，有必要将V-BLAST的研究从平衰落环境扩展到频率选择性衰落环境。而目前已有的一些频率选择性信道下V-BLAST的检测算法都存在计算复杂度过高的缺点。基于此，本文从改进MIMO技术的算法复杂度角度出发，对V-BLAST系统的检测接收技术展开了深入全面的研究，主要取得了以下研究成果： 1) 针对平衰落V-BLAST系统，通过深入研究原始V-BLAST检测算法和一系列改进算法，提出了一种新的高效的平衰落V-BLAST检测算法，即多层干扰同时抵消的逆序检测算法，与各种现有算法不同，该算法与原始V-BLAST检测算法相比，不仅计算复杂度明显降低，而且检测性能有所改善，因而具有更好的工程实用价值。 2) 针对频率选择性信道下的V-BLAST系统，基于线性空时MMSE均衡，

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和立题意义
• 1.2 MIMO技术概况
• 1.2.1 MIMO技术理论研究现状
• 1.2.2 MIMO技术的应用概况
• 1.2.3 V-BLAST技术研究应用概况
• 1.3 MIMO技术存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 MIMO系统基本理论
• 2.1 无线信道特性
• 2.1.1 信道衰落
• 2.1.2 信道扩展
• 2.2 MIMO信道模型
• 2.3 MIMO信道容量
• 2.3.1 单输入单输出（SISO）信道的容量
• 2.3.2 多输入单输出（MISO）信道的容量
• 2.3.3 单输入多输出（SIMO）信道的容量
• 2.3.4 多输入多输出（MIMO）信道的容量
• 2.4 MIMO系统的调制技术
• 2.4.1 网格空时码（STTC）
• 2.4.2 分组空时码（STBC）
• 2.4.3 分层空时码（BLAST）
• 2.5 本章小结
• 第3章 平衰落V-BLAST的检测
• 3.1 V-BLAST系统模型
• 3.2 原始V-BLAST检测算法
• 3.3 QR分解算法
• 3.3.1 QR分解算法
• 3.3.2 迫零排序QR分解（ZF-SQRD）算法
• 3.4 并行解码算法
• 3.5 多层干扰同时抵消的逆序检测算法
• 3.5.1 算法原理
• 3.5.2 算法流程
• 3.5.3 算法性能的理论分析
• 3.5.4 仿真实验与性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 频率选择性V-BLAST的线性空时均衡接收
• 4.1 频率选择性信道下V-BLAST系统模型
• 4.2 基于MMSE线性空时均衡的V-BLAST检测原理
• 4.2.1 频率选择性V--BLAST系统线性空时均衡器
• 4.2.2 最佳空时均衡条件
• 4.3 自适应线性空时均衡算法
• 4.3.1 LMS自适应空时均衡算法
• 4.3.2 RLS自适应空时均衡算法
• 4.4 性能分析
• 4.4.1 算法计算复杂度分析
• 4.4.2 仿真实验分析与多天线系统合理配置
• 4.5 本章小结
• 第5章 频率选择性V-BLAST的空时判决反馈均衡
• 5.1 时域判决反馈均衡器（DFE）模型
• 5.2 频率选择性衰落信道下V-BLAST系统模型
• 5.3 基于空时判决反馈均衡的频率选择性V-BLAST接收
• 5.3.1 多输入多输出判决反馈均衡算法
• 5.3.2 部分连接的排序串行干扰抵消判决反馈均衡
• 5.3.3 完全连接的排序串行干扰抵消判决反馈均衡
• 5.3.4 自适应多输入多输出判决反馈均衡
• 5.4 基于逐层递增反馈的自适应判决反馈均衡算法
• 5.4.1 基于逐层递增反馈的判决反馈均衡算法原理
• 5.4.2 算法流程
• 5.4.3 算法复杂度比较
• 5.5 仿真实验与性能分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 基于OFDM的频率选择性V-BLAST接收
• 6.1 OFDM技术综述
• 6.1.1 概述
• 6.1.2 OFDM系统实现原理
• 6.1.3 OFDM技术的特点
• 6.2 系统模型
• 6.2.1 频率选择性V-BLAST系统模型
• 6.2.2 频率选择性OFDM V-BLAST系统模型
• 6.3 基于子空间分解技术的直接解码算法
• 6.3.1 频率选择性OFDM V-BLAST系统的数值模型
• 6.3.2 半速率旋转不变性联合空频编码
• 6.3.3 直接解码算法
• 6.4 高效的频率选择性OFDM V-BLAST系统解码算法
• 6.4.1 算法原理
• 6.4.2 算法复杂度分析
• 6.4.3 仿真实验与性能分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历