分布式空频编码协同通信系统信道估计和符号检测算法的研究

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协同通信技术使工作在多用户环境下的众多单天线移动终端可以共享它们的天线和无线资源,并将分布在空间不同位置的、分别属于不同移动终端的天线联合起来,使之成为一个分布式的"虚拟"多天线发射阵列,从而实现了发射分集。分布式空频编码协同通信系统可以同时获得协作和多径的分集度,从而进一步提高了协同通信系统的传输性能,显著地降低了系统服务中断概率,因此受到了广泛的关注。本文研究了适用于频率选择性衰落环境下的多中继分布式空频编码协同通信系统的信道估计和符号检测算法。   首先,本文研究了适用于分布式空频编码协同通信系统的最小二乘(LS)和低阶近似的线性最小均方误差(Lr-LMMSE)频域信道估计算法,其中包括基于导频转发新时序和基于导频频分复用的估计算法。在这两种算法中,协同通信系统的各中继节点分别通过不同的时隙和不同的OFDM频域子载波转发源节点广播发送的频域导频符号向量,从而避免了各中继节点转发的导频符号在目的节点上的混叠干扰。仿真结果表明,这两种信道估计算法均成功地分辨出多中继协同通信系统的所有频域信道系数,估计精度高,实现复杂度低,具有较高的实用价值。   其次,我们针对分布式空频编码协同通信系统,提出了两种复杂度较低的频域数据符号检测算法,分别是分段最大似然迭代检测算法和基于球形译码的多跳迭代频域符号检测算法。在分段ML迭代检测算法中,目的节点将每一个分布式空频编码的频域符号向量划分成若干小段,分别对其进行最大似然迭代检测。而基于球形译码的检测算法则无须预先设定固定的球半径,且无论信噪比水平高低,均能获得与传统最大似然算法相同的最优检测性能。仿真结果表明,这两种检测算法收敛速度快,显著降低了分布式空频编码协同通信系统检测算法的复杂度。   最后,我们提出了一种软输出的多跳返回式球形搜索频域数据符号检测算法,同时还将其与直接多跳式球形搜索软输出检测算法以及穷举式球形搜索软输出检测算法进行了充分的分析比较。仿真结果表明,在系统采用LDPC信道编解码作为前向纠错码的环境下,与硬输出检测算法相比,通过有效地提取和充分地利用接收信号的比特级软信息,多跳返回式球形搜索软输出检测算法能够有效提高分布式空频编码协同通信系统的性能。
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