LTE-advanced上行MIMO检测技术研究

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LTE/LTE-Advanced(LTE-A)系统MIMO检测算法按照处理方式可分为线性检测和非线性检测。线性检测复杂度低,但性能往往无法满足高速数据传输的要求。非线性检测性能较高,但复杂度也高。性能和复杂度是衡量MIMO检测技术的两个重要指标,能否取得性能和复杂度的平衡是衡量算法优劣的关键。   为满足更高速率的数据传输要求,LTE-A上行采用多天线配置,应用空分复用技术大大提高了系统容量。MIMO的应用对上行接收技术提出了新的挑战,设计低复杂度,低延时又具备高性能的MIMO检测算法是上行接收技术的关键。另一方面,LTE-A系统上行采用基于OFDM的DFT扩展OFDM(DFT-S-OFDM)技术方案,在保留的OFDM频域均衡简单,资源分配灵活的优点同时大大降低了峰均比(PAPR)。然而,DFT-S-OFDM却带来一些新的问题,其中一个便是“噪声增强效应”,由于接收信号频域均衡后需进行IDFT操作,单个子载波上的噪声扩散到所有子载波上,使得DFT-S-OFDM系统性能在低编码效率时相比传统OFDM系统有一定的损耗。应用非线性的判决反馈干扰消除技术能在一定程度上补偿“噪声增强效应”造成的性能损耗,但干扰消除算法需要在上一级的检测的基础上进行检测,易造成错误扩散。   本文针对LTE-A上行系统MIMO检测中三个主要问题:DFT-S-OFDM-MIMO系统“噪声增强”作用造成的性能损耗问题、DFT-S-OFDM-MIMO系统非线性检测算法错误扩散问题、DFT-S-OFDM-MIMO系统非线性检测算法性能与复杂度的优化问题进行了研究。分析了传统的线性MMSE、ZF算法,非线性的基于干扰消除的SIC及PIC算法应用于LTE-A上行系统时存在的缺陷,得出以下研究结果:为抑制“噪声增强”及错误扩散,提出了修正的基于MMSE准则的排序串行干扰(ModifiedMmse-basedOrderSuccessiveInterferenceCancellation,MMOSIC)算法;为降低非线性算法计算复杂度,提出了基于硬判决误符号门限的自适应混合干扰消除(AdaptiveHybridInterferenceCancellation,ADHIC)算法;为优化Turbo反馈干扰消除接收性能和复杂度,提出了软/硬判决结合的改进Turbo反馈检测(ModifiedTurboFeedbackDetection,MTFD)方案。通过LTE-A上行链路平台仿真表明:所提算法较为有效地抑制了DFT-S-OFDM-MIMO系统中的“噪声增强”和“错误扩散”效应,且较好的兼顾了算法性能和复杂度的平衡。
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