论文部分内容阅读
为了满足各种应用的高速率传输要求,人们急切需要高速率的无线通信系统,比如多输入多输出(MIMO)系统。MIMO技术作为一种多天线技术,可以显著提高传输速率以及提高无线传输的可靠性。因此,它是当今无线通信技术中的一个重大突破。对于点对点的MIMO系统,人们已经对其发射机和接收机做了大量的研究工作。但是对于多址接入MIMO系统的发射机和接收机的研究工作还需要继续。本文研究了多址接入MIMO系统中解码方法及性能的问题。假设一个多址接入MIMO系统有K个用户,每个用户有N根天线,基站有M根接收天线。这个用户在同一频带向基站同时发送信号。在基站,所有用户的信号叠加在一起,那么一个用户的信号对于其他用户来说就是干扰信号。因此,在设计接收机时,干扰问题至关重要,尤其是在发送方不知道信道信息的状况下。对于一种解码方法,有两个重要因素需要考虑:一个是解码复杂度,另一个是解码性能。对于解码性能的考察,我们通常是用“增益阶数”来衡量的。从解码复杂度的角度考虑,我们当然希望得到低复杂度的解码方法。所谓的增益阶数,是指随着系统信噪比(SNR)的增大,系统错误概率下降的指数。所以,增益阶数自然是越大越好。而现已有的结果表明,当N1时,最大似然(ML)解码的增益阶数为,而迫零(ZF)和最小均方误差(MMSE)的增益阶数为M K1。显然ZF解码和MMSE解码的增益阶数比ML解码的小。但是同样,它们的解码复杂度也低。可以说现已有的主要解码方法都不能实现增益阶数和解码复杂度的折中。在本文中我们提出了一种新的解码方法——仿射投影解码法,来实现折中。假设系统参数满足M KN。我们将用户分为多组,每组k (1k K)个用户。随机选择一组用户,我们称之为联合用户,而剩余的用户称为干扰用户。接着采用仿射投影法解码法,消除干扰用户的信息,从而解出联合用户的信息。在这个过程中,仿射投影后的基本接收方程与点对点的基本接收方程是一样的,唯一改变的就是噪声。那么自然地,点对点MIMO系统的解码方法都能适用于联合用户解码。然后,通过选取不同的分组,重复上述步骤,直到所有用户的信息都解出来。经过性能分析可以得出其增益阶数为(M KN kN)N。此方法的解码复杂度低于ML解码,但是增益阶数高于ZF、MMSE解码,实现了解码复杂度和增益阶数的折中。在此基础之上,我们又提出了基于用户选择的仿射投影解码方法,提高了系统性能。我们还讨论了经过仿射投影后的系统容量域。结论显示当信噪比趋于无穷大时,仿射投影解码有最佳的速率增加斜率。也就是说,它达到了最佳的自由度;二是当接收天线趋于无穷时,仿射投影解码后的系统容量逼近于多址接入MIMO系统能达到的最大容量。