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MIMO通信系统中信号检测算法的研究

作　者: 邓瑞静
导　师: 赵晓晖
学　校: 吉林大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MIMO系统 V-BLAST 信号检测 QR分解 群迭代 误码扩散
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


MIMO技术能在不增加带宽或发射功率的情况下,成倍地提高系统的容量和频谱利用率,在此基础上发展起来的空时编码技术结合了信道编码技术和阵列处理技术,更是极大地提高无线通信系统的信道容量和传输速率。对于一个MIMO通信系统而言,发射端和接收端配置多根天线,实现多路信号的并行传输,提高了通信的可靠性和传输速率,但在接收端,每根天线上所接收到的信号都是多个发射信号的叠加,这些信号在时间和频率上都是重叠的,如果是频率选择性信道,还存在码间干扰。这些都给MIMO通信系统接收端的信号检测增加了难度。信号检测技术就是要分辨并恢复出各个发射天线上的信号,检测性能的好坏将直接影响整个系统的性能。因此,MIMO通信系统中的信号检测技术是研究MIMO通信的关键问题之一。MIMO系统接收端的信号检测算法己经有很多,我们知道最大似然检测是误比特率最小意义下的最优接收,但其计算复杂度随天线个数及调制阶数的增加而成指数增长。于是出现了一些次优算法,包括:球形译码、线性检测算法、V-BLAST算法、基于矩阵分解的算法、Turbo检测等。其中QR分解检测算法由于不需要对矩阵进行求逆运算,而受到人们广泛地关注。针对迭代QR分解检测算法中存在的迭代次数过多问题,本文引入了一个可靠性判定准则对其进行改进,在每次迭代过后利用可靠性准则对检测结果进行判定,根据判定结果决定是否继续进行迭代。改进算法在减少迭代次数的同时没有降低系统检测性能。为了减小误码扩散的影响,本文还提出一种改进的群迭代QR分解算法。对初始QR迭代的结果并不判决输出,而只是暂时保存用于干扰消除,在达到一定的检测性能之后,根据检测性能对信号进行分组,将检测性能较好的信号直接判决输出,而对检测性能较差的信号在干扰消除之后重新进行检测并判决输出。改进的算法虽然计算复杂度稍有增加,但和V-BLAST算法相比,避免了矩阵的求逆运算,检测性能得到改善。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 研究背景  10
  1.2 MIMO 技术概述  10-14
    1.2.1 MIMO 技术分类  11-13
    1.2.2 MIMO 技术的优点  13-14
  1.3 论文的主要研究工作和内容安排  14-15
第二章 MIMO 通信系统理论基础  15-31
  2.1 无线信道  15-17
  2.2 MIMO 空时信道模型  17-21
    2.2.1 确定性的MIMO 信道模型  18-20
    2.2.2 随机MIMO 信道模型  20-21
  2.3 MIMO 信道的容量  21-27
    2.3.1 确定性MIMO 信道容量  21-23
    2.3.2 随机MIMO 信道容量  23-25
    2.3.3 MIMO 信道容量仿真  25-27
  2.4 空时编码  27-31
    2.4.1 空时格状编码  27
    2.4.2 空时分组码  27-29
    2.4.3 基本BLAST 结构  29-31
第三章 MIMO 系统的信号检测算法  31-45
  3.1 MIMO 系统模型  31-32
  3.2 基于最大似然准则的检测算法  32-35
    3.2.1 最大似然检测（ML）算法  32-33
    3.2.2 球形译码（SD）算法  33-35
  3.3 线性检测算法  35-39
    3.3.1 迫零（ZF）检测算法  36
    3.3.2 最小均方误差（MMSE）检测算法  36-37
    3.3.3 VBLAST 检测算法  37-39
  3.4 基于QR 分解的检测算法  39-42
    3.4.1 分类QR 分解  40-41
    3.4.2 QR chase 类算法  41-42
  3.5 V-BLAST 系统的其它检测算法  42-45
    3.5.1 半定松弛算法  42
    3.5.2 基于分层和矩阵变换的检测算法  42-43
    3.5.3 MIMO 通信系统的Turbo 检测  43
    3.5.4 频率选择性MIMO 系统的信号检测  43-45
第四章 迭代 QR 分解检测算法及其改进  45-55
  4.1 迭代QR 分解检测  45-48
    4.1.1 误码扩散对检测性能的影响  45-46
    4.1.2 传统的迭代QR 分解检测  46-48
  4.2 改进的迭代QR 分解检测  48-51
    4.2.1 可靠性判断及其准则  48-49
    4.2.2 迭代QR 分解算法的改进  49-51
  4.3 一种改进的群迭代QR 分解算法  51-55
第五章 总结与展望  55-57
  5.1 全文总结  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-62
作者简介  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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