MIMO系統的信號檢測算法分析

郭鳴霄,徐鵬飛,王瑞山

(蘭州交通大學 電子與信息工程學院,甘肅 蘭州　730070)

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MIMO系統的信號檢測算法分析

郭鳴霄,徐鵬飛,王瑞山

(蘭州交通大學 電子與信息工程學院,甘肅 蘭州730070)

摘要MIMO已成為當今4G中的主流技術,其接收端的信號檢測性能決定著其能否在提升信道容量的同時減少誤碼率。因此,文中研究了MIMO系統中4種主要的信號檢測算法,包括ZF、MMSE、ZF-SIC和MMSE-SIC算法。通過在不同的收發天線數和不同接收天線數下各自的誤碼率,對4種檢測算法進行了分析。結果表明,MMMSE-SIC檢測性能最佳,ZF-SIC、MMSE次之,ZF最差。

關鍵詞MIMO;破零檢測;最小均方誤差檢測;排序消除檢測

Analysis of Signal Detection Algorithm in MIMO System

GUO Mingxiao,XU Pengfei,WANG Ruishan

(School of Electronic and Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)

AbstractMIMO has become the mainstream 4G technology today.The detection performance of its receiving end determines whether it can enhance the channel capacity while reducing the error rate.This paper discusses the four main signal detection algorithms of ZF,MMSE,ZF-SIC,MMSE-SIC for the MIMO system.The error rates with different numbers of antennas and different numbers of antennas receiving antennas by the four detection algorithms are analyzed.The results show MMMSE-SIC has the best detection performance,followed by ZF-SIC and MMSE,with ZF being the poorest.

KeywordsMIMO;ZF;MMSE;SIC

MIMO技術由于能同時提供分集增益和空間復用增益,能在不額外占用頻譜資源的情況下顯著提升系統的信道容量,目前已成為了4G的核心技術[1-2]。特別是在LTE-A中,用4發8收的天線配置,進一步提高了信道的傳輸容量和傳輸速率。因此,更大限度的發揮MIMO系統的性能優勢,信號的檢測算法就顯得尤為重要。信號檢測的目的就是在接收端準確地恢復出各發送天線的發送信號,防止誤碼和失真。目前,MIMO-OFDM系統的信號檢測算法主要有線性檢測和非線性檢測。線性檢測包括最大似然檢測(ML)[3]、破零檢測(ZF)[4]、最小均方誤差檢測(MMSE)[5]等;非線性檢測包括串行干擾消除檢測(SIC)[6]和并行干擾消除檢測(PIC)[7-8]。

1系統模型

令H表示信道矩陣,其中第(j,i)個元素hji表示第i根發射天線到第j根接收天線之間的信道增益,j=1,2,…,NRx,i=1,2,…,NTx。將空間復用的發射信號和相對應的接收信號分別表示為x=[x1,x2,…,xNTx]T和y=[y1,y2,…,yNRx]T,其中xi和yj分別表示發射信號和接收信號,Z表示零均值高斯白噪聲。……