低复杂度MIMO系统信号检测算法研究

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无线通信系统中,通过在发射端和接收端同时放置多根天线可以实现同一带宽内多个数据流的并行传输,这种关键技术就是多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术。MIMO技术可以在不增加系统带宽和发射功率的前提下,大幅度地提高系统的信道容量、频谱效率和链路可靠性。MIMO检测技术被认为是实现高数据速率和服务质量的关键因素之一,其检测性能很大程度上影响着MIMO系统的整体性能。本文以低复杂度的MIMO检测算法为研究重点,在查阅了国内外大量相关文献的基础上,主要对软输入软输出(SISO)最小均方误差-并行干扰消除(MMSE-PIC)迭代检测算法和K-best球形译码检测算法进行详细分析,指出其不足并提出三种新的改进算法。这三种改进方法如下:(1)格雷映射查表(GLT)算法。该算法是对SISO MMSE-PIC迭代检测算法中编码比特的后验对数似然比(LLR)的计算过程进行简化,它通过将检测符号的实部和虚部分别代入预先给定的公式中,可以更快速地计算出结果。该GLT算法和传统的直接计算后验LLR的方法相比,不需要再计算各检测符号到每个星座点的欧氏距离和查找其最小值,因此大大减少了算法的计算量。(2)比特排序(BS)K-best算法。该算法是对K-best算法中候选路径的排序过程进行简化,通过依次查找候选路径累积权重的比特位,从而快速的找出所需的条最短路径。该BS K-best算法跟传统的K-best算法相比,无性能损失且大幅度降低了K-best检测的复杂度。(3)动态比特排序(DBS)K-best算法。该算法是对BS K-best算法的进一步简化,通过查找动态的条最短路径可以进一步减少大约50%的比特查找和计数复杂度。仿真结果和复杂度分析结果表明,这三种改进算法均可以在保证系统性能的基础上大大降低原来算法的计算复杂度,对MIMO检测技术的实用化进程研究具有重要的意义。
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