论文部分内容阅读
随着移动通信技术的快速发展,大规模MIMO (MIMO, Multi-Input Multi-Output)技术受到了越来越广泛的关注,大规模MIMO波束域空分多址(BDMA, Beam Division Multiple Access)传输方法利用大规模MIMO波束域信道呈现相对集中的特性,将多用户MIMO链路分解为等效的多个单用户MIMO链路,从而大幅降低了收发端的处理复杂度,为面向第五代(5G,5thGeneration)移动通信系统的大规模MIMO传输技术提供了完整解决方案。本论文针对大规模MIMO BDMA下行链路检测方法展开研究。首先,围绕大规模MIMO BDMA下行链路面临的用户干扰和接收机复杂度问题,研究了排序QR检测算法。根据大规模MIMO BDMA下行链路系统模型,建立了用户端的接收信号表达式,给出了线性最小均方误差(LMMSE, Liner Minimum Mean Square Error)检测算法和迫零(ZF, Zero Forcing)排序QR分解(SQRD, Sorted QR Decomposition)软干扰抵消检测算法,在此基础之上通过引入扩展矩阵的方法,给出了MMSE SQRD和改进的MMSE SQRD软干扰抵消检测算法。为了解决ZF SQRD软干扰抵消检测算法误码率(BER, Bit Error Rate)性能较差,MMSE检测算法复杂度较高的问题,在改进的MMSE SQRD软干扰抵消检测算法的基础上,通过在扩展矩阵中引入正则化参数的方法,提出了基于正则化的MMSE SQRD软干扰抵消检测算法。仿真结果表明,所提算法在具有低复杂度的同时,具有较好的检测性能。然后,针对采用正交频分复用(()FDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)多载波技术的宽带大规模MIMO BDMA下行链路接收复杂度过高的问题,研究了插值SQRD检测算法。首先阐述了MIMO传输函数与Laurent多项式矩阵的关系,并给出了Laurent多项式矩阵的三种插值方法,进而阐述了插值QR分解和并行SQRD检测方法,并将两者与排序QR检测算法相结合,提出了大规模MIMO BDMA下行链路插值SQRD检测算法。接着,给出了基于插值的ZF并行SQRD软干扰抵消检测算法和基于插值及正则化的MMS E并行SQRD软干扰抵消检测算法的复杂度分析。仿真结果表明,大规模MMOBDMA下行链路插值SQRD检测算法在具有良好BER性能的同时,可大幅度降低检测算法的复杂度。最后,研究了大规模MIMO BDMA下行链路干扰抵消迭代检测算法。根据迭代接收机模型,本文阐述了软输入软输出(SISO, Soft-Input Soft-Output) MIMO检测器与SISO Turbo译码器迭代交互软信息的过程,以此分析了迭代接收机的工作原理。针对大规模N MMO BDMA下行链路干扰用户中存在强干扰的情况,在给出单用户MMSE迭代检测算法的基础上,提出了干扰抵消MMSE迭代检测算法。仿真结果表明,与单用户MMSE迭代检测算法相比,在QPSK、 16QAM以及低码率64QAM调制方式下,干扰抵消MMSE迭代检测算法以较小的复杂度代价获得了显著的BER性能增益,但随着调制阶数和码率的升高,干扰抵消MMSE迭代检测算法已知更多信道信息的优势逐渐被削弱,两者的检测性能趋于一致。