《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于空間復(fù)用的信號(hào)檢測(cè)算法研究
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第6期
張德民，唐元元，李小文，焦鳳鳴
重慶郵電大學(xué) 重慶市移動(dòng)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400065
摘要： 為了在接收端恢復(fù)出發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)，需要在接收端進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。對(duì)幾種經(jīng)典的傳統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)算法進(jìn)行了詳細(xì)闡述和分析,并對(duì)各種算法進(jìn)行了Matlab仿真和性能比較。由此得出,改進(jìn)型的V-BLAST算法可以用于TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)。
中圖分類號(hào)： TN929
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)06-0100-04
Research on signal detection algorithms based on spatial multiplexing
Zhang Demin, Tang Yuanyuan, Li Xiaowen, Jiao Fengming
Chongqing Key Lab of Mobile Communications, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
Abstract： In order to restore the data stream of the transmitter at the receiving end, signal detection is necessary. Several classical traditional signal detection algorithms are analyzed and discussed in this paper. Simulations are conducted with Matlab to analyze their performances. Through the comparison of the complexity and performance of the several algorithms, improved V-BLAST algorithm is applied to TD-LTE wireless integrated test set.
Key words : MIMO system; ML algorithm; ZF algorithm; MMSE algorithm; V-BLAST algorithm

    隨著3G技術(shù)的成熟和商用，很多國(guó)家將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到4G技術(shù)上。LTE是3GPP近幾年來(lái)啟動(dòng)的最大的科研項(xiàng)目，能夠提高頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率的MIMO技術(shù)[1]成為了LTE技術(shù)的首選。LTE又稱為準(zhǔn)4G技術(shù)，所以MIMO系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)算法的好壞對(duì)MIMO系統(tǒng)有著很大的影響，對(duì)MIMO系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)的研究尤為重要。

    MIMO系統(tǒng)接收端的信號(hào)檢測(cè)是本文研究TD-LTE系統(tǒng)終端測(cè)試儀的重點(diǎn)。雖然ML算法[2]在傳統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)中性能最優(yōu)，但因其復(fù)雜度比較高，很少在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用。ZF算法[2]由于沒(méi)有考慮噪聲的影響，MMSE算法[2]雖然考慮了噪聲的干擾，但是各天線之間的符號(hào)干擾沒(méi)有濾除盡，所以都不會(huì)單獨(dú)使用。傳統(tǒng)的V-BLAST算法[3]復(fù)雜度較ML算法有所降低，但有誤碼傳播的特性，在信噪比較低的信道中性能較差。與終端相比，為保證信號(hào)檢測(cè)的正確性，網(wǎng)絡(luò)端允許復(fù)雜度較高的信號(hào)檢測(cè)算法。為此，考慮將ML和V-BLAST相結(jié)合的算法[5]，應(yīng)用到TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)中。
1 系統(tǒng)信道模型
    LTE系統(tǒng)中MIMO系統(tǒng)信道模型如圖1所示。


 



    (6)前5步完成了對(duì)于一個(gè)子載波的信號(hào)檢測(cè)。對(duì)于時(shí)頻位置下每個(gè)子載波，重復(fù)前5步即可獲得發(fā)送端所有的復(fù)值符號(hào)。
2.6 性能仿真
    LTE系目前主要支持2發(fā)2收和4發(fā)4收兩種情況。本研究分別在2發(fā)2收和4發(fā)4收的情況下，對(duì)各種算法的性能用MATLAB進(jìn)行蒙特卡洛仿真。仿真條件為：信道為TD-LTE信道，調(diào)制方式為QPSK，時(shí)域上對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)隙，頻域上對(duì)應(yīng)25RB，采用常規(guī)CP，2發(fā)2收和4發(fā)4收兩種情況，信號(hào)檢測(cè)采用ML算法、ZF算法、MMSE算法、傳統(tǒng)的V-BLAST算法和改進(jìn)的V-BLAST算法。從圖2和圖3中可以看出，ML、ZF、MMSE、V-BLAST算法的比特錯(cuò)誤率明顯高于ML和改進(jìn)型的V-BLAST算法，但由于ML算法的復(fù)雜度比較高，故改進(jìn)型的V-BLAST算法適合應(yīng)用在TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

    本文通過(guò)對(duì)幾種信號(hào)檢測(cè)的原理、性能和復(fù)雜度的分析，并通過(guò)對(duì)各種算法進(jìn)行Matlab仿真，從仿真圖中可以看到無(wú)論在2發(fā)2收，還是在4發(fā)4收的情況下，第一層保留的符號(hào)數(shù)越多，錯(cuò)誤比特率越低，性能也就越好，所以應(yīng)該根據(jù)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜度所能容忍的程度來(lái)確定第一層的K值。因?yàn)楸疚拈_(kāi)發(fā)的TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀系統(tǒng)追求的譯碼的準(zhǔn)確性可以允許復(fù)雜度比較高的算法，故性能比較好，復(fù)雜度適中K=4的改進(jìn)型V-BLAST算法可以應(yīng)用在TD-LTE無(wú)線綜合測(cè)試儀系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中。
參考文獻(xiàn)
[1] 沈嘉，索士強(qiáng),全海洋，等．3 GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2008.
[2] MORALES J D，PARIS J F，ENTRAMBASAGUAS J T. Performance tradeoffs among low-complexity detection Algorithms for MIMO-LTE receivers[J]. International Journal of Communication Systems，2009,22(7)：885-897.
[3] SOBHANMANESH F, NOOSHABADI S, HABIBI D. A robust QR-based detector for V-BLAST and its efficient hardware implementation. in:Proc. of IEEE Asia-PacificConference on Communications, 2005:421-424.
[4] 3GPP TS 36．211．V．9．1．0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E—UTRA);physical channels and Modulation(Release 9).
[5] 郭歌.LTE系統(tǒng)中下行信號(hào)檢測(cè)算法研究[D].重慶:重慶郵電大學(xué)，2011.

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