论文部分内容阅读
随着无线通信技术的不断发展和无线宽带业务的日益增加,在数据传输速率、系统业务容量、成本消耗等方面对无线通信系统提出了更高的要求。其中,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术被视为高速无线通信系统中的两大技术核心。OFDM技术简单高效,可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落;MIMO技术通过无线信道的空间分集增益和容量增益,可以有效地提高系统的频谱效率和链路质量。因此,充分结合并发挥OFDM技术和MIMO技术的优势,将是保障无线通信系统数据高速可靠传输的必然之选。作为MIMO接收关键技术之一的MIMO信号检测,其算法的优劣在很大程度上影响着通信系统的性能和实现复杂度。因此,本文将MIMO信号检测算法作为研究重点,旨在寻找一种实现复杂度较低并且检测性能较为优良的检测算法,并将该算法用于DSP硬件实现。本文介绍了MIMO系统的基本模型,对MIMO传输技术中的分集方案和空间复用方案,以及无线MIMO信道容量进行理论分析,并且讨论了基于空间复用的MIMO-OFDM系统模型。然后,详细介绍并分析了多种MIMO信号检测算法,包括MLD检测算法、ZF检测算法、MMSE检测算、OSIC检测算法、SD检测算法,以及基于初始半径选择的SD检测算法。并且,通过搭建MIMO-OFDM链路级仿真平台,对以上多种MIMO信号检测算法的误比特率性能以及运算复杂度进行仿真分析和性能评仙。最后本文基于软件无线电平台FT4000和CCS软件开发仿真环境,根据多种检测算法的性能及复杂度分析比较的结果,选择MMSE-OSIC检测算法进行DSP硬件实现。文中详细阐述了MMSE-OSIC检测算法中各功能模块的设计及实现方法,其中包括复矩阵基于列范数排序模块、复矩阵运算模块、复矩阵求逆模块、检测滤波模块,以及检测判决和干扰抵消模块。同时,本文设计了各模块的结构框图,并针对各模块中的运算方法进行了优化。最后,对MMSE-OSIC检测算法各模块联合调试,并进行硬件测试和性能分析,确保本文使用的MIMO信号检测算法DSP实现的正确性。