作為3GPP啟動的新的無線通信項目，LTE系統(tǒng)采用了OFDM、MIMO等核心技術(shù)，使得系統(tǒng)的性能有了大幅度的提升[1]。
    作為LTE移動通信系統(tǒng)采用的核心技術(shù)之一，MIMO可以實現(xiàn)很高的頻譜利用率，這是傳統(tǒng)單發(fā)單收無法實現(xiàn)的。在MIMO條件下有傳輸分集和空間復(fù)用兩種傳輸模式[2]。在LTE系統(tǒng)中，傳輸分集的實質(zhì)是空頻分組碼（SFBC），可以提高信息傳輸?shù)目煽啃?，而空間復(fù)用則增加了信息傳輸?shù)挠行浴?br/>     在傳輸分集模式下,傳統(tǒng)的信號檢測算法有ML算法、最大比合并算法等。ML算法運算復(fù)雜度較高，無法應(yīng)用于實際系統(tǒng)中,最大比合并算法的誤碼率相對較高。在空間復(fù)用模式下，可以采用turbo接收機降低誤碼率。相應(yīng)的，在傳輸分集模式下也可以采用類似的接收機提升系統(tǒng)性能，本文設(shè)計了一種QR分解接收機，用于傳輸分集條件下的信號檢測。仿真表明，與最大比合并算法相比，該接收機能夠獲得數(shù)個dB的增益。
1 發(fā)送端處理流程
    LTE系統(tǒng)中，目前主要支持2發(fā)2收和4發(fā)4收的天線系統(tǒng)。因此以下將分別討論兩種天線系統(tǒng)在傳輸分集模式下的發(fā)射方案。
    在兩發(fā)兩收天線系統(tǒng)中，基于傳輸分集的預(yù)編碼可以表示為：
    
其中d(i)是數(shù)據(jù)調(diào)制后的復(fù)值符號，y(0)(i)、y(1)(i)分別代表天線端口0和端口1預(yù)編碼后的數(shù)據(jù)。對于天線端口0，在第k和第k+1個子載波處，其復(fù)值符號就是星座映射后的數(shù)據(jù)；天線端口1在第k個子載波處，其復(fù)值符號是天線端口0第k+1個子載波處復(fù)值符號的共軛的相反數(shù)，第k+1個子載波是天線端口0第k個子載波的共軛?？梢妭鬏敺旨骂A(yù)編碼實質(zhì)就是SFBC。
    四天線系統(tǒng)的情況與兩天線系統(tǒng)類似，此外還采用了天線切換技術(shù)。預(yù)編碼可以表示為：

4 其他模塊
　對于信道估計模塊，可以采用LS和LMMSE等傳統(tǒng)算法進行信道估計。其中導(dǎo)頻為小區(qū)專用參考信號。其構(gòu)造形式詳見協(xié)議3GPP TS36.211。
　 Turbo編碼方式詳見協(xié)議26.212，譯碼可以采用傳統(tǒng)的log-map算法或max-log-map算法[7]。由于turbo譯碼算法較為成熟，因此不作過多闡述。
    針對不同編碼方法，速率匹配可分為咬尾卷積下的速率匹配和turbo下的速率匹配[8]，在這里采用turbo下的速率匹配，其處理過程詳見協(xié)議36.212。解速率匹配是速率匹配的逆過程，只需按照其相反過程進行處理即可。
5 仿真結(jié)果
　 通過MATLAB仿真,可以觀察該QR接收機的性能。仿真環(huán)境參數(shù)：QPSK調(diào)制，在頻域上取30個資源塊，時域上取一個子幀，即14個OFDM符號，CP為普通型循環(huán)前綴。MAC層配置下來的比特流長度為3 240，信道編碼采用turbo碼，天線系統(tǒng)為2發(fā)2收和4發(fā)4收。采用蒙特卡羅仿真，仿真次數(shù)為500次。
    由于本文重點為QR接收機的信號檢測模塊，因此MATLAB仿真時假定信道估計是理想的，不存在偏差。Turbo譯碼模塊采用max-log-map算法。
    通過圖2，可以發(fā)現(xiàn)在2發(fā)2收天線系統(tǒng)下，當(dāng)內(nèi)部迭代次數(shù)固定時，隨著外部迭代次數(shù)的增多，系統(tǒng)的性能在逐漸提升。外部迭代一次比外部不迭代在性能上有明顯提升，這是因為先驗信息的引入提升了精確度。隨著迭代次數(shù)增多，性能提升并不明顯，這是因為性能趨向于收斂。

    圖3比較了外部迭代一次時內(nèi)部迭代次數(shù)對誤比特率的影響。可見，隨著內(nèi)部迭代次數(shù)的增多，系統(tǒng)的性能在提升，當(dāng)然這種提升是以運算復(fù)雜度為代價的。

　 圖4為傳統(tǒng)最大比合并算法，將圖2、圖3和圖4進行比較，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)誤比特率為10^-5時，QR接收機外部迭代一次，內(nèi)部迭代三次與最大比合并算法相比，在性能上有5.5 dB的提升。

　 圖5展示了4發(fā)4收天線系統(tǒng)下QR接收機的性能。與2發(fā)2收天線系統(tǒng)相比，系統(tǒng)性能有一定下降。這是因為天線數(shù)目增多，相互干擾也在增加。
    本論文主要討論了LTE系統(tǒng)中QR接收機的設(shè)計。通過仿真可以發(fā)現(xiàn)，該接收機與傳統(tǒng)傳輸分集下的信號檢測算法相比，用軟信息代替了硬判決，避免了信息的損失，在性能上有了較大的提升，可將其應(yīng)用于允許一定算法復(fù)雜度的通信系統(tǒng)中。
參考文獻
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