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垂直分层空时码(V-BLAST)是由贝尔实验室提出的一种多天线(MIMO)结构无线通信系统。近年来,V-BLAST系统由于其较高传输容量和频谱利用率受到了广泛关注。实验证明,在传输环境散射丰富且信道准平稳的条件下,V-BLAST结构表现出的信道容量将远远高于传统的单发单收通信系统。同时,V-BLAST结构的实现复杂度也比原有的D-BLAST和T-BLAST低很多。
本文首先详细描述了V-BLAST的系统模型,并在此基础上重点讨论了各种多天线系统的信道容量。我们对多天线系统在不同信噪比、不同天线数和不同溢出概率等各种情况下的容量进行了仿真。同时,本文还重点介绍了几种主要的V-BLAST检测算法,其中包括经典的迫零算法、Golden串行译码算法、MMSE算法、为优化发送天线数与接收天线数相同情况的检测性能而提出的平行算法以及降低检测算法复杂度平方根算法。对于这些检测算法,我们详细分析了它们的检测原理,并对其性能和优缺点做了全面的仿真比较。
传统的V-BLAST检测算法需要完全利用训练序列进行信道估计,当训练序列长度较短,特别是小于发送天线数时,信道估计误差较大,算法的性能下降。本文提出了一种相干半盲检测算法,首先运用发送信号的独立性完成信号和信道矩阵的盲分离,再使用很少量训练序列进行信道矩阵列矢量的匹配和复常数校正,最后,利用获得的较为准确的信道矩阵结合传统的Golden算法对接收信号进行相干检测。该算法对训练序列长度的要求较低,同时可以达到较好的检测性能。仿真结果表明:当训练序列较短时,该算法在平坦衰落信道下的性能明显优于传统的Golden算法。