【摘要】：基于子載波共享的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)可以有效改善無線通信系統(tǒng)的傳輸效率和頻譜利用率等性能。但是由于子載波共享方式會(huì)產(chǎn)生共道干擾，在一定程度上限制了系統(tǒng)性能的改進(jìn)。為了在有限的頻域資源內(nèi)提高系統(tǒng)的傳輸可靠性和頻譜利用率等性能，同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度，本文針對基于子載波共享的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)上行鏈路的多用戶檢測問題進(jìn)行研究。 為了提高多用戶檢測算法性能的同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度，本文合理結(jié)合塊對角化技術(shù)和串行干擾消除技術(shù)，基于矩陣降維理論的零空間交集定理提出具有低復(fù)雜度的空域多用戶檢測算法——基于迭代串行迫零的串行干擾消除算法(ISZF-SIC)。該算法由迭代串行迫零(ISZF)和串行干擾消除(SIC)兩部分構(gòu)成。ISZF基于零空間交集定理，利用塊對角化波束賦形技術(shù)，通過迭代串行方法，實(shí)現(xiàn)了多用戶共道干擾抑制；SIC利用ISZF的結(jié)果，恰當(dāng)選擇用戶檢測順序，通過基于串行干擾消除的空域多用戶檢測，實(shí)現(xiàn)了各用戶信息的分離。該算法充分利用了空域資源，相對單獨(dú)的基于塊對角化的檢測算法，提高了檢測性能和頻譜效率等。同時(shí)，所提算法通過巧妙的迭代運(yùn)算，降低了塊對角化算法中奇異值分解次數(shù)和奇異值分解矩陣維數(shù)，極大降低了計(jì)算復(fù)雜度。 提出的ISZF-SIC算法具備檢測性能、頻譜利用率高和計(jì)算復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，但是由于沒有考慮用戶檢測順序，而是采用隨機(jī)的檢測順序，，導(dǎo)致當(dāng)系統(tǒng)信道狀況較差時(shí)系統(tǒng)性能變差。為了降低非排序產(chǎn)生的差錯(cuò)傳播問題，本文在ISZF-SIC算法基礎(chǔ)上提出基于信噪比和排序的迭代串行迫零結(jié)合串行干擾消除的空域多用戶檢測算法(order-ISZF-SIC)。該算法的核心是基于SNR排序準(zhǔn)則來確定用戶的檢測順序，計(jì)算用戶信噪比的和，選擇信噪比和最大的用戶作為當(dāng)前檢測的用戶。由于根據(jù)信道狀況確定了合理的用戶檢測順序，降低了差錯(cuò)傳播概率，從而相對ISZF-SIC算法，order-ISZF-SIC算法進(jìn)一步改進(jìn)了系統(tǒng)檢測性能和頻譜利用率等。同樣由于增加了用戶排序，相對ISZF-SIC算法，所提排序算法增大了奇異值分解的次數(shù)，即增大了計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明order-ISZF-SIC算法的性能接近最優(yōu)窮舉排序檢測的性能，優(yōu)于ISZF-SIC算法和基本塊對角化算法；其計(jì)算復(fù)雜度高于ISZF-SIC算法，但是低于基本塊對角化算法。
[Abstract]:Multi-user MIMO-OFDM system based on sub-carrier sharing can effectively improve the transmission efficiency and spectrum efficiency of wireless communication systems. However, the performance of the system is limited to a certain extent due to the co-channel interference generated by the sub-carrier sharing mode. In order to improve the transmission reliability and spectrum efficiency of the system in limited frequency domain resources, and reduce the computational complexity, In this paper, the problem of multiuser detection in uplink of multiuser MIMO-OFDM system based on subcarrier sharing is studied. In order to improve the performance of multi-user detection algorithm and reduce the computational complexity, this paper combines block diagonalization with serial interference cancellation. Based on the zero space intersection theorem based on matrix reduction theory, a low complexity spatial multiuser detection algorithm, serial interference cancellation algorithm based on iterative serial zero forcing (ISZF-SIC), is proposed. The algorithm is composed of iterative serial zero forcing (ISZF) and serial interference cancellation (SIC). Based on the zero space intersection theorem, ISZF uses block diagonalization beamforming technology to achieve multiuser co-channel interference suppression by iterative serial method. SIC makes use of the results of ISZF to select the appropriate order of user detection and realizes the separation of user information through spatial multi-user detection based on serial interference cancellation. The algorithm makes full use of spatial resources and improves detection performance and spectral efficiency compared with a single block diagonalization based detection algorithm. At the same time, the proposed algorithm reduces the number of singular value decomposition and the dimension of singular value decomposition matrix through clever iterative operation, and greatly reduces the computational complexity. The proposed ISZF-SIC algorithm has the advantages of high detection performance, high spectral efficiency and low computational complexity. However, due to not considering the order of user detection, the proposed algorithm adopts random detection order. The system performance becomes worse when the channel condition of the system is poor. In order to reduce the problem of error propagation caused by non-sorting, an iterative serial zero-forcing combined with serial interference cancellation based on ISZF-SIC algorithm is proposed in this paper, which is a multi-user detection algorithm in spatial domain (order-ISZF-SIC). The core of the algorithm is to determine the detection order of the user based on the SNR ranking criterion, calculate the sum of the user's SNR, and select the SNR and the maximum user as the users of the current detection. Because the reasonable order of user detection is determined according to the channel condition and the probability of error propagation is reduced, compared with the ISZF-SIC algorithm, the order-ISZF-SIC algorithm further improves the detection performance and spectrum efficiency of the system. The proposed algorithm increases the number of singular value decomposition (SVD) in comparison with the ISZF-SIC algorithm, which increases the computational complexity. Simulation results show that the performance of the order-ISZF-SIC algorithm is close to that of the optimal exhaustive sorting detection and is superior to that of the ISZF-SIC algorithm and the basic block diagonalization algorithm, and its computational complexity is higher than that of the ISZF-SIC algorithm, but lower than that of the basic block diagonalization algorithm.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.53

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本文編號：2403140