MIMO系统中检测算法的研究

论文摘要

随着无线通信技术的飞速发展,以及互联网与移动通信的融合,高速数据通信服务正在不断增长。多输入多输出（MIMO）技术能够在不损失带宽和发射功率的情况下,成倍地提高系统的容量,并使系统性能得到极大的提高,这些优点使其在频谱资源日益匮乏和系统容量需求急剧增加的今天倍受青睐。信号检测问题是MIMO系统中的一项关键技术问题。本文首先论述了MIMO技术的研究背景、意义以及国内外研究现状,接着介绍了MIMO系统的基本概念,对MIMO系统的信道容量进行分析,同时给出了信道容量的计算公式及不同系统信道容量的仿真结果。V-BLAST系统能够有效利用MIMO系统容量,所以详细介绍了V-BLAST系统的结构、基本原理及其各种传统检测算法,其中包括最大似然检测（ML）、最小均方误差检测算法（MMSE）、迫零检测算法（ZF）、排序的串行干扰抵消算法（OSIC）、QR分解的检测算法与次优的球形译码算法（SD）,并运用matlab软件对各种算法的性能进行仿真。由于线性算法的性能较最优检测的性能差距太大,本文重点研究了一种次优的树搜索检测算法,即QRD-M检测算法。着重分析了该算法的原理与实现方法,讨论了基于扩展信道排序的QR分解（MMSE-SQRD）,一种减少路径搜索过程中排序复杂度的Sort-free算法。与传统的QRD-M检测算法相比,本文的算法不仅使算法计算复杂度明显减少,还使算法的性能得到了改善。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 MIMO 技术发展概况及研究现状
• 1.3.2 MIMO 检测算法的研究现状
• 1.4 本论文的主要研究工作
• 2 MIMO 无线信道
• 2.1 引言
• 2.2 MIMO 基本原理
• 2.3 MIMO 系统模型
• 2.4 MIMO 系统容量
• 2.4.1 容量的定义
• 2.4.2 借助信道矩阵奇异值分解的系统容量估计
• 2.5 系统容量仿真分析
• 2.6 本章小结
• 3 MIMO 分层空时系统检测技术
• 3.1 分层空时结构简介
• 3.2 垂直分层空时检测算法
• 3.2.1 V-BLAST 系统模型
• 3.2.2 最大似然检测（ML）算法
• 3.2.3 迫零（ZF）检测算法
• 3.2.4 最小均方误差（MMSE）检测算法
• 3.2.5 排序串行干扰抵消（OSIC）算法
• 3.2.6 QR 分解算法
• 3.2.7 球形译码算法
• 3.3 仿真性能分析
• 3.4 本章小结
• 4 V-BLAST 系统树搜索检测算法
• 4.1 引言
• 4.2 V-BLAST 信号检测的树状模型
• 4.3 传统QRD-M 检测算法
• 4.4 基于MMSE-SQRD 的SORT-FREE QRD-M 算法
• 4.4.1 MMSE-SQRD 分解
• 4.4.2 减少路径搜索复杂度的Sort-free 算法
• 4.5 算法复杂度及性能分析
• 4.5.1 复杂度分析
• 4.5.2 性能仿真分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录