基于LTE-A系统MIMO球形译码算法研究

摘要

随着移动无线通信技术在全球范围内的快速发展，人们对于通信系统在高速率传输、大容量和低延迟方面的要求也越来越高。LTE系统的完善也使得LTE-A系统不断发展，OFDM和MIMO作为LTE-A系统中的两大核心技术在各个方面都遇到极大的挑战。LTE-A系统中的MIMO空间复用传输方案能获得更高的传输速率以及天线的抗干扰程度满足LTE-A更高的传输速率和天线配置的要求，但同时也给LTE-A系统中接收端MIMO信号检测增大了难度。本文在理解了MIMO检测算法和LTE-A协议的基础上，深入研究了LTE-A下行链路的MIMO固定复杂度球形译码算法并提出了相应的优化和改进，依托LTE-A下行链路物理共享信道平台对算法的性能和复杂度进行验证和分析，并主要完成以下几方面工作：
　　 首先在深入理解MIMO检测算法背景、重要性的基础上，研究了基于MIMO垂直分层结构的常用检测算法：最大似然检测算法、迫零检测算法及最小均方误差检测算法，对三种算法进行了理论分析和仿真验证。对基本球形译码算法进行深入的理论研究，针对球形译码算法的特点对现有的球形译码算法进行研究分析，并对球形译码和最大似然检测算法进行性能与复杂度的分析与仿真验证。
　　 其次研究了基于LTE-A系统的固定复杂度球形译码算法，结合LTE-A系统多天线配置和高阶调制等特点，通过减少信号穷尽搜索维度这一思想进一步降低FSD算法复杂度，然后通过符号信噪比排序优化提高改进算法的检测性能。研究LTE-A系统下行链路空间复用方案，搭建LTE-A下行链路物理共享信道仿真平台，依托仿真平台对改进的固定复杂度球形译码算法进行误码率和复杂度等性能的仿真验证，仿真表明改进算法较FSD算法能够以牺牲一小部分性能为代价减小算法复杂度，虽然在低信噪比处的检测性能较差，但是改进算法之后的优化使检测性能得到部分提高，平衡了整个改进算法的复杂度和性能，达到了预期目的。
　　 最后在全文的基础上对本文做了梳理和总结，并针对改进方法的特点和LTE-A系统的特点对下一步工作进行了展望，希望能进一步提高算法的检测性能。