MIMO-OFDM无线通信系统中迭代检测技术研究

摘要

多输入多输出(MIMO)技术是无线通信领域的重大突破，也是未来无线通信系统的关键技术之一。MIMO系统利用多个天线发送和接收信号，在不增加带宽的情况下能成倍的提高通信系统的容量。在宽带无线通信系统中，信号通常遭遇频率选择性衰落。正交频分复用(OFDM)技术是一种高效的多载波调制技术，能够有效对抗频率选择性衰落.将OFDM技术和MIMO技术相结合的MIMO-OFDM系统充分地发挥了两者的优点，在成倍提高信息传送速率的同时，有效地对抗无线信道的多径衰落.MIMO-OFDM系统应用的关键因素是其检测算法性能的好坏和运算复杂度的高低。寻找高性能低复杂度的检测算法是MIMO-OFDM系统的重要研究方向，本文重点研究了各种信号检测算法。 本文首先分析了无线信道的特性，建立了几种信道模型和MIMO-OFDM系统模型。第三章研究各种现有的经典检测算法，包括线性检测算法、串行干扰抵消检测算法、排序串行干扰抵消检测算法、QR分解检测算法和LLL基约减检测算法，并对上述算法进行仿真并比较它们的性能。第四章介绍了几种次最优检测算法，包括最大似然检测算法、球形译码检测算法、类Viterbi检测算法和K最优路径检测算法，对上述算法进行了详细的性能分析和复杂度统计。本章重点研究了类Viterbi检测算法和K最优路径检测算法，针对它们在搜索过程中易将最优路径过早舍去的问题，提出采用排序QR分解和采用最小均方误差检测准则等方法提高性能，本章还提出一种低复杂度K最优路径检测算法，该算法通过约束搜索点的方式，有效的降低路径搜索的复杂度，该算法与K最优路径算法有相同的性能。第五章重点介绍了信道编码采用低密度奇偶校验码(LDPC)的迭代接收机。仿真结果显示，迭代接收机能够通过在检测器和信道解码器之间传递信息而获得性能增益。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、本论文专用术语的注释表

声明

第一章绪论

1.1 论文背景

1.1.1 移动通信系统的演进

1.1.2 MIMO技术的发展与应用

1.1.3 OFDM技术的发展与应用

1.1.4 MIMO-OFDM信号检测技术研究现状

1.2主要研究内容和安排

第二章无线信道模型与MIMO-OFDM系统

2.1引言

2.2无线信道的特性和模型

2.2.1 信道的衰落特性

2.2.2 多径信道的扩展特性

2.2.3 衰落信道的几种统计模型

2.3 MIMO-OFDM系统模型

2.3.1 MIMO系统模型

2.3.2 OFDM系统模型

2.3.3 MIMO-OFDM系统模型

2.4本章小结

第三章经典检测算法

3.1线性检测方法

3.1.1 基于迫零准则的线性检测

3.1.2基于最小均方误差准则的线性检测

3.2串行干扰抵消检测方法

3.2.1 基于迫零准则的串行干扰抵消检测

3.2.2基于最小均方误差准则的串行干扰抵消检测

3.3排序串行干扰抵消检测方法

3.3.1 基于迫零准则的排序串行干扰抵消检测

3.3.2 基于最小均方误差准则的排序串行干扰抵消检测

3.4 QR分解检测方法

3.4.1 信道矩阵的QR分解

3.4.2基于QR分解的检测算法

3.4.3 基于排序QR分解的检测算法

3.5 LLL基约减检测方法

3.5.1 LLL矩阵运算

3.5.2基于LLL基约减的检测算法

3.6仿真结果和性能分析

3.7本章小结

第四章次最优检测算法

4.1最大似然检测

4.2球形译码检测

4.3类Viterbi检测

4.3.1 算法描述

4.3.2算法改进

4.4 K最优路径检测

4.4.1 算法描述

4.4.2算法改进

4.4.3 低复杂度K最优路径检测

4.5仿真结果和性能分析

4.5.1性能分析

4.5.2复杂度分析

4.6本章小结

第五章 MIMO-OFDM系统中的迭代检测译码

5.1迭代接收机原理

5.2低密度奇偶校验码

5.2.1 低密度奇偶校验码的定义

5.2.2 密度奇偶校验码码的Tanner图表示

5.2.3低密度奇偶校验码译码方法

5.3软输入软输出检测

5.4迭代检测译码

5.5仿真结果

5.6本章小结

第六章总结

6.1 本文内容总结

6.2可以进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况