Turbo-BLAST系统的检测算法研究

摘要

第三代和第四代移动通信系统的目标是给高速移动用户提供宽带数据传输业务，基于多天线发射分集的空时编码技术结合了空间分集和时间分集，能在不增大发射功率和不扩展频带前提下，提高衰落信道的通信质量和通信容量，为无线传输系统提供更高的数据传输速率．因此引发了多天线信道编码理论的研究高潮，成为当前通信界的一个研究热点。目前，围绕BLAST、STCM5和分组空时码的研究成果层出不穷。可以肯定地说，空时编码技术在移动通信系统和无线个人接入系统方面都会有广阔的应用前景。 分层空时编码利用无线信道的多径传播特性来达到区分同波道信号的目的，在无需提高信号发射功率和额外增加带宽的情况下就可以大幅度的提高系统容量，这对于频率资源受限而又不断追求更高信息传输速率的无线通信系统来说具有极大的吸引力．但是，分层空时编码以分集增益为代价来换取高频带利用率，无法获得分集增益，所以接收端在恢复信号时选用的译码算法对提高整个系统性能至关重要．本文重点讨论了分层空时码的信道容量分析及其检测算法。 论文主要完成了以下工作： 系统地阐述了分层空时码的基本概念，介绍了MIMO系统信道的信道容量，并在此基础上，推导了空时编码信道的信道容量。对几类分层码的编码结构进行了详细论述，详细讨论了三种分层空时编码的检测算法，即迫零检测算法、最小均方误差检测算法和最大似然检测算法的原理和实现步骤。 介绍了Turbo-BLAST系统及迭代检测原理，讨论了针对BLAST系统设计的几种软输入软输出检测算法，主要包括最大后验概率（MAP，Maximum a Postcriori)检测算法和软输入软输出球包限检测算法(Sphm Occoding)。 介绍了Tubo-BLAST系统的基于高斯近似的序贯迭代检测算法，提出了两种改进的高斯近似检测算法——修正的高斯近似序贯迭代检测算法和基于排序及干扰抵消的分组高斯近似迭代检测算法，并给出了性能仿真。 作为本论文下一步的工作，可以考虑将分层空时编码技术与多载波调制方式结合，如与正交频分复用(OFDM)调制方式结合，以进一步提高频带利用率：也可以考虑将分层空时码技术与其它信道编码方式有机结合，如与低密度校验(LDPC)码结合，采用更好的译码算法以提高系统的错误性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1多天线通信系统

1.2空时编码技术的研究概况

1.3级联空时编码技术

1.4本文研究内容及安排

第二章分层空时码的基本概念

2.1空时信道模型和空时信道容量理论

2.2分层空时码(Layered Space-Time Codes)编码结构

2.3分层空时码的信道容量

2.4分层空时码的检测算法

2.4.1迫零检测算法

2.4.2最小均方误差(MMSE)检测算法

2.4.3最大似然检测算法

2.5本章小结

第三章 Turbo-BLAST系统及迭代检测算法

3.1 Turbo-BLAST的系统模型

3.2最大后验概率检测算法

3.3球包限检测算法

3.3.1实信号的硬判决球包限检测算法

3.3.2复信号的硬判决球包限检测算法

3.3.3软输入软输出球包限检测算法

3.4小结

第四章 Turbo-BLAST系统的高斯近似迭代检测算法

4.1基于高斯近似的序贯迭代检测算法

4.2高斯近似基本原理

4.3改进的高斯近似序贯检测算法

4.3.1 MGA检测算法基本原理

4.3.2与SGA算法的比较

4.3.3仿真及性能分析

4.4基于排序和干扰抵消的分组高斯近似检测算法(GGA-Ordering-SIC)

4.4.1分组高斯近似基本原理

4.4.2 GGA-Ordering-SIC检测算法

4.4.3仿真及性能分析

4.5本章小结

第五章结束语

致谢

参考文献

研究成果