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MIMO系统能够满足现代通信中更高传输速率和更大系统容量的需求,已经被广泛应用到下一代无线网络的标准中,如无线局域网(WLAN)、LTE、WiMAX及后续网络,以达到其大于100Mbps的通信速率需求。MIMO技术可以与多种多址方式相结合,其中MIMO技术和CDMA技术的结合可以使频带资源得到最优化的利用,也可以使系统的灵活性更大。
CDMA系统的特点是频谱利用率高、容量大,保密性强,但同时存在多址干扰(MAI)问题,它是由于用户分配的扩频码不完全正交造成的。这种干扰在多天线系统中更加严重。多用户检测技术(MUD)是利用MAI的可估计、可再生特性来消除MAI。在多天线系统中,符号间干扰(ISI)和产生过程与MAI类似,可以采用联合多用户检测算法来同时消除这两种干扰。
本文首先介绍了DS-CDMA系统中的多址干扰问题和多用户检测方法,其次对MIMO-CDMA系统中的典型的多用户检测方法进行了总结和分析。在此基础上,本文重点研究了MIMO-CDMA系统上行链路的联合多用户检测算法,提出了一种接收机结构,将球形译码算法作为最优检测的一种替代算法应用到联合多用户检测中。球形译码算法可以使检测的计算复杂度从指数级降到多项式级,仿真结果表明其性能上也比较接近最优检测算法。本文还对球形译码算法的搜索过程进行了优化,进一步降低搜索复杂度。仿真结果表明,改进后的算法在信噪比较差时,搜索点数比原球形译码算法少。
在次优联合多用户检测方面,本文先对已有的检测算法和收发联合优化方法进行了介绍。然后建立了空时复用MIMO-CDMA的数学模型,针对这个模型提出一种线性接收机结构。接收机中的联合多用户检测采用基于MMSE准则的最陡下降算法实现,在保证性能的情况下,减少了算法的实现难度。