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MIMO—OFDM系统信号检测中几种非线性算法的比较
来源:本站整理  作者:佚名  2009-03-26 14:56:17




    本文仿真基于平坦瑞利衰落信道下的MIMO一OFDM系统,采用QPSK调制,子载波数为52,循环前缀16,且接收端对信道状态已知,涉及的线性检测器均为MMSE,PIC阶数取2。下面给出不同情况下几种检测算法的仿真曲线,并进行比较。
    (1)相同收发天线数下各种算法的比较
    图2是各种检测算法在发射天线、接收天线同为2时的仿真结果。图中给出系统误码率和信噪比(定义为比特能量和噪声功率的比,用Eb/N0(dB)表示)的关系。在误码率为10-3数量级比较,BLAST算法虽与ML算法仍有差距,但在非线性算法中性能最佳,较其他算法有2~6 dB信噪比提升,这是因为它采用了排序,将可靠的符号或信噪比最高的符号优先检测,在一定程度上减轻了误差传播;SIC、PIC和QR算法性能较差,原因是它们没考虑检测顺序,首次检测符号可能不为最佳,扩大了误差传播。

(2)发射天线为2,接收天线变化时BLAST算法性能比较
    图3是发射天线为2,不同接收天线个数时的仿真曲线。从结果看,通过增加接收天线能显著改善接收机误码特性,在误码率为10一3数量级上,接收天线从2根增加到3根,可获得10 dB左右增益;增加到4根可获得13 dB左右增益。这是因为当收发天线数目相等时,BLAST算法第一层检测数据流只能获得1阶的分集增益,而当接收天线比发射天线多l时,第一层检测数据流可获得2阶分集增益,因此性能提升明显。

(3)接收天线为4,发射天线变化时BLAST算法性能比较
    图4是接收天线为4,发射天线不同时的性能仿真曲线。随着发射天线数的减少,数据吞吐量减小,但误码率降低。从这点看出,空间复用增益和分集增益是相互矛盾的,因此在设计MIMO系统时可根据实际情况选择天线数,在两种增益间进行权衡。

(4)不同天线组合下,部分算法的比较分析
    图5比较了不同天线组合下BLAST,PIC,QR算法的性能。仿真表明,虽然在相同收发天线数目下BLAST算法优于PIC,PIC算法优于QR,但当发射天线变化时,结果也会改变。如图,接收天线同为4,发射天线为3时的PIC算法性能好于发射天线为4时的BLAST算法,发射天线为2时的QR算法好于上述两种。这是以增加接收机的硬件代价和牺牲数据吞吐量为代价的。

5 结 语
    本文通过仿真,比较了MIMO一OFDM系统中几种非线性检测算法的性能。结果表明,相同条件下,BLAST算法性能最佳,较其他三种算法有2~6 dB增益,SIC与PIC次之,QR性能最差。这是因为SIC,PIC,QR算法不能从检测排序中获得增益。结果还表明,增加接收天线数可获得更多分集增益,提高无线链路可靠性,而发射天线的增加可提高数据吞吐量,使系统获得更多复用增益,因此在设计MIMO一OFDM系统时,应同时考虑两种增益,在两者间进行权衡。

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