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配置有多根发射天线和多根接收天线(MIMO: Multiple-Input Multiple- Output)的无线通信系统可以在不增加发射功率和带宽的前提下提高系统性能。只要发射端或/和接收端天线之间的距离足够远,就可以认为在发射端和接收端之间建立了多条独立同分布的空间信道,从而在空间域引入了冗余,实现空间分集。无线MIMO系统的理论突破了传统的无线通信理论,成为未来移动与无线通信系统理论的核心。在无线MIMO系统中,接收端解码算法的好坏直接影响到通信系统的误码性能和系统的计算复杂度。
本论文针对无线MIMO系统中的解码问题展开了较为深入地研究。首先,介绍了无线MIMO系统的发展历史和解码问题的研究现况;其次,在介绍无线信道特性和相关重要参数的基础上,给出了无线MIMO系统的结构、信道模型以及信道容量;接着对无线MIMO系统的解码算法进行了概括。无线MIMO系统解码方法包括最大似然算法、线性等效算法、决策反馈均衡算法、带排序的决策反馈均衡算法以及球解码算法等。球解码算法是在最大似然算法的基础上产生的,它在具有合理计算量的同时能够达到最大似然算法解码的误码性能。论文对球解码进行了较为详细的阐述,分别介绍了基于Fincke-Pohst(F-P)搜索策略和Schnorr-Euchner(S-E)搜索策略的球解码算法。最后,本文提出一种新的改进的球解码算法——MSD算法,这也是本文的创新之处。论文先推导出一种由符号检测错误概率决定的区间估计方法,并将由该方法估计出的解码区间与S-E搜索策略下球解码算法得出的解码区间相结合,寻求两者在调制信号星座图中的交集,这样就缩短了各维解码区间的长度,换言之,就减少了每一维信号候选符号集中候选符号的数目,从而减少解码过程中搜索节点的个数,达到降低算法计算量的目的。大量的仿真证实了该改进算法在几乎不牺牲误码性能的情况下,计算量较之于S-E搜索策略下球解码算法的计算量有了显著的下降。并且优越性在调制信号星座图阶数较大或/和收、发天线数目较多时更为显著。