基于V-BLAST的MIMO信號(hào)檢測(cè)算法

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1、基于V-BLAST的MIMO信號(hào)檢測(cè)算法摘要:本文主要介紹了v-blast系統(tǒng)的基本原理和信號(hào)檢測(cè)算法,重點(diǎn)對(duì)v-blast解碼算法的計(jì)算復(fù)雜度與檢測(cè)性能進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞:v-blastmimo信號(hào)檢測(cè)算法中圖分類號(hào):tn925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào):1007-9416(2012)02-0130-02abstract:thebasicprincipleofv-blastsystemandsignaldetectionalgorithmsareintroducedinthisarticle,inwhichcomputation

2、alcomplexityanddtectionperformanceofv-blastdecodingalgorithmarespeciallyresearched.keywords:v-blastmimosignaldetectionalgorithm1、引言blastmimo方案是一種典型的、用于追求數(shù)據(jù)速率最大化的空分復(fù)用(sdm:spacedivisionmultiplexing)傳輸方案。在眾多的mimo傳輸方案中,追求數(shù)據(jù)速率最大化的v-blast傳輸方案(又稱為分層空時(shí)碼,layeredspace-timecod

3、e)以及追求分集增益最大化的stbc傳輸方案最為典型。主流的v-blast檢測(cè)算法有最大似然(ml)解碼算法、線性解碼算法和連續(xù)干擾抵消(sic)解碼算法這三大類,線性解碼算法包括迫零(zf)和最小均方誤差(mmse)算法,連續(xù)干擾抵消算法包括串行干擾抵消算法和排序串行干擾抵消算法。2、v-blast檢測(cè)算法基于v-blast系統(tǒng)的特點(diǎn),人們提出了許多不同的v-blast檢測(cè)算法。下面我們將一一介紹。2.1最大似然譯碼算法最大似然(maximumlikelihood,ml)解碼算法出現(xiàn)的比較早,它從發(fā)射所有信號(hào)中搜索滿足(1)

4、式的一個(gè)信號(hào)矢量(前提是所有信號(hào)的發(fā)射概率是相同的):式中---frobeniu范數(shù),即選擇使式(1)值最小的作為發(fā)送信號(hào)的估值。這種算法理論上性能最優(yōu),但缺點(diǎn)是天線越多,它的復(fù)雜度就越高,所以這種檢測(cè)算法不太實(shí)用。2.2迫零檢測(cè)算法迫零(zero-forcing,zf)算法是最簡單的一種信號(hào)檢測(cè)算法,基本思想是把來自于各個(gè)發(fā)送天線的信號(hào)當(dāng)作期望得到的信號(hào),而剩下的部分會(huì)把它當(dāng)作干擾信號(hào),所以能夠完全抑制各個(gè)天線之間的互擾。迫零算法利用的是在式(15)兩端同時(shí)左乘一個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣,迫零算法用的轉(zhuǎn)換矩陣式信道矩陣的偽逆矩陣,可由下式

5、計(jì)算得其中表示求逆。顯然,其中表示階的單位矩陣,m表示接收天線數(shù)。對(duì)式(15)兩端左乘,得然后對(duì)結(jié)果在星座中進(jìn)行量化,即得到的估值其中表示矢量量化。上述處理是為了消除信道的乘性干擾和未檢測(cè)出信號(hào)之間的干擾,將帶來的干擾置為零,所以該算法稱作迫零算法。但這檢測(cè)算法雖然禁止了干擾,但卻使噪聲加強(qiáng),所能檢測(cè)性能必然大大的被影響。2.3最小均方誤差譯碼算法類似于迫零算法,最小均方誤差(minimummeansquareerror,mmse)算法也是在檢測(cè)等式的兩邊同時(shí)左乘一個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣,不同的是mmse算法使用的轉(zhuǎn)換矩陣考慮了噪聲的影響

6、,即用滿足下式的矩陣代替zf中的:其中,表示取期望值。下面討論如何根據(jù)式(5)的準(zhǔn)則推導(dǎo)的表達(dá)式[3,6]。矩陣的選擇應(yīng)該使誤差的方均值最小,設(shè)各天線發(fā)送的信號(hào)之間相互獨(dú)立,則有式中表示接收信號(hào)中包含的噪聲。結(jié)合以上式子得:此時(shí),mmse與zf算法采用的權(quán)矢量矩陣相同,因此,在低信噪比時(shí),mmse算法的檢測(cè)性能相對(duì)強(qiáng)于zf算法;在高信噪比時(shí),收斂于,兩者的檢測(cè)性能等價(jià)??梢哉J(rèn)為mmse是一種廣義zf算法,且復(fù)雜度相對(duì)zf有所增加,低信噪比性能略有提升。2.4串行干擾抵消算法串行干擾抵消(serialinterferenceca

7、ncel,sic)的關(guān)鍵思想在于采用逐步檢測(cè)相消法來實(shí)現(xiàn)子流的區(qū)分和檢測(cè),對(duì)于一個(gè)單一的矢量信號(hào),該算法分為兩大步驟來實(shí)現(xiàn):零化與干擾消除,下面給出它的詳細(xì)過程。(1)零化。由第一個(gè)子流中提取信號(hào),其中是zf/mmse接收機(jī)的/的第一行,量化便可對(duì)譯碼得到。(2)干擾消除。假定對(duì)的判決無誤,然后從接收矢量中減去的貢獻(xiàn)得到返回(1),令,從第二個(gè)子流中提取信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)的譯碼,并重復(fù)上述步驟,直到所有矢量信號(hào)被譯出為止。假設(shè)在檢測(cè)中,由于錯(cuò)誤判決引起的誤差傳播為零,也就是sic每一級(jí)的檢測(cè)都正確,在第級(jí)后,,系統(tǒng)將等效為一個(gè)發(fā)收的v

8、-blast系統(tǒng),這樣下一級(jí)針對(duì)該等效系統(tǒng)的線性檢測(cè)即可獲得比前面一級(jí)中的檢測(cè)更高的分集。由此我們可以得出結(jié)論,sic算法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)性能優(yōu)于對(duì)應(yīng)線性檢測(cè)的性能,缺點(diǎn)是誤差傳播存在的前提下,后續(xù)符號(hào)檢測(cè)的分集優(yōu)勢(shì)很難被充分挖掘出來,整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)性能會(huì)受限于最先檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)

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