MIMO系统中波束成形和检测器技术的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangshan1017
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MIMO技术是实现新一代无线通信系统高速率和高可靠性的关键技术。在众多的MIMO配置中,波束成形(Beamforming)作为一种可以提高数据传输可靠性的技术而被最新的无线通信标准采用。配合优化的检测器,MIMO技术充分发挥出其可以同时提高数据传输速率和数据可靠性的技术优势。波束成形及其配套的检测器技术已成为当今无线通信的重要研究热点之一。  本论文在研究MIMO无线通信系统波束成形和检测器技术的过程中,以802.11n为参考,搭建信道估计和均衡等系列的仿真平台,完成以下学术性研究成果:  1.建立数学模型,通过Lagrange求极值的方法,证明SVD矩阵分解的V矩阵是最优的波束成形矩阵。使用V矩阵能够抑制信号间干扰,提高信号的有效信噪比(SINR)。在发射端多天线接收端单天线MISO的情况下,Beam forming算法可以从Cauchy-Swartz不等式得到波束成形矩阵为w=kH+。  2.提出基于SVD分解的检测算法。该算法与球形译码具有同样的性能,而在每帧符号数满足PQ+SQXsymbol>PS+SSXsymbc时,基于SVD分解的检测算法具有比基于QR分解的检测算法更小的复杂度。  3.提出接收端检测器的自适应算法,使发送端的Beamforming和接收端的检测器技术融合为一体。在非理想的信道估计和信道反馈的情况下,即使发送端采用了Beamforming技术,接收端采用线性检测不是最优的,采用自适应检测算法将进一步提高系统的性能。  同时,完成了如下工程实践成果:  1.自适应检测器算法的VLSI实现,其核心可解码4×464-QAM调制的系统。基于0.11μm的工艺,该检测器延时为0.75μs,单核心的门数为44K,运行频率为67MHz。  2.采用19个ATS核心并行的架构,设计出高达600Mbps的吞吐率的检测器,适用于802.11n系统。在已有的4×464-QAM系统实现中,该检测器同时具有高吞吐率和面积小的优点。只有67MHz的系统频率使得该实现的功耗低于其他QRD-M算法的VLSI实现。  3.参考文献,总结出数字信号处理算法设计和实现的流程。  
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