MIMO接收機技術與編碼優(yōu)化研究.pdf

1、多輸入多輸出技術（MIMO）可在不增加帶寬和發(fā)射功率的前提下成倍提高無線通信系統的容量和頻譜利用率，已成為當前廣泛認同的支持新一代無線通信高速率需求的一項關鍵技術。而MIMO系統的性能很大程度上取決于發(fā)射端信號設計與接收端的檢測算法，因此，實現MIMO潛在增益的關鍵在于為發(fā)射端設計優(yōu)化的信號傳輸形式，及在接收端設計低復雜度高性能的接收機算法?；诖耍菊撐脑趪鴥韧庀嚓P研究工作的基礎上，針對MIMO系統接收機設計與編碼優(yōu)化進行了深入研究，

2、主要取得了以下研究成果：
　　 1.針對一種高性能的增強型MMSE檢測（EMMSE）算法復雜度過高問題，提出了兩種低復雜度算法。算法1根據矩陣求逆引理采用遞推的方法計算加權矩陣，降低了復雜度。算法2采用預處理結合MMSE濾波的方法，在檢測符號和計算輸出比特對數似然比（LLR）時考慮符號判決誤差的影響，并在干擾消除時去掉了判決誤差均值，其復雜度相比EMMSE算法大大降低，其性能在低階調制下與EMMSE算法相近，在高階調制下優(yōu)于EM

3、MSE算法。
　　 2.提出了一種用于空時比特交織編碼調制（MIMO-BICM）系統的低復雜度迭代接收機方案。該方案在第一次迭代中采用線性最小均方誤差（MMSE）濾波，而在隨后的迭代中采用一種低復雜度MMSE結合軟干擾消除（SIC）的算法來抑制殘余干擾和噪聲。該算法通過將軟干擾消除后的殘余干擾和噪聲的各分量近似為不相關的隨機變量，使得在MMSE濾波時不必矩陣求逆，只需一些求倒數運算，不僅大大降低了計算復雜度，而且容易實現。仿真證

4、實該方案可以獲得和傳統的MMSE結合SIC的方案幾乎相同的性能。
　　 3.針對迭代樹搜索（ITS）檢測算法在計算比特LLR時需clipping而造成系統性能下降問題，提出一種新的基于M-算法的軟MIMO檢測方案（稱為路徑選擇與延伸方案，記為PCE）。該方案通過合適的選取某些刪除路徑，將這些路徑保留并延伸為全長路徑，可確保對每一比特都能計算其LLR而不必clipping，并能提供可靠性高的LLR值。文中給出了路徑選取的規(guī)則及延伸

5、所選路徑為全長的低復雜度方法。仿真結果表明所提算法在相同復雜度下相比ITS有更好的性能，因而達到更好的性能與復雜度的折衷。
　　 4.提出一種新的基于部分后驗概率的軟檢測方案（記為PAPP）。該方案在樹的每一級遞推計算部分符號序列的后驗概率，并基于此近似計算從第1級到該級的所有比特LLR，再采用M-算法保留部分符號序列延伸至下一級?？紤]到某些比特LLR會多次計算，給出了算法的一種低復雜度實現方法。另外，還給出了一種計算符號序列后

6、驗概率的簡單方法。仿真結果表明該算法在同樣的復雜度下性能優(yōu)于ITS。
　　 5.以外信息轉移（EXIT）圖為工具，研究了MIMO系統中低密度奇偶校驗（IDPC）碼與基于M-算法的軟MIMO檢測器的聯合設計與優(yōu)化。首先，給出了基于M-算法的檢測器（包括ITS、PCE、PAPP）的EXIT分析。發(fā)現由ITS、PCE的輸出比特LLR按照蒙特卡羅方法計算得到的外信息轉移曲線不是真正的EXIT曲線，并分析了出現這種現象的原因；而對PAPP