有效逼近MIMO信道容量的软解调算法.PDF

华 南 理 工 大 学 学 报 （自然科 学版） 第４１卷 第６期 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．４１　Ｎｏ．６ ２０１３年６月 （ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｊｕｎｅ　２０１３ 文章编号：１０００５６５Ｘ（２０１３）０６００２８０７ 　 有效逼近 ＭＩＭＯ信道容量的软解调算法 蔡曙　黑永强 （西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西 西安７１００７１） 摘　要：针对ＴｕｒｂｏＭＩＭＯ系统中基于最大后验概率（ＭＡＰ）的软解调方案复杂度过高的 问题，基于准最大似然相移键控（ＱＭＬＰＳＫ）检测以及比特级多流编码分层调制空时 （ＬＳＴ）传输的思想，提出了一种适用于任意正交幅度调制（ＱＡＭ）星座图且可逼近ＭＩＭＯ 信道容量的低复杂度软解调算法及其接收机模型．该算法将求解外信息时的ＭＡＰ问题转换 成最大似然（ＭＬ）解调问题，然后使用高效的ＱＭＬＰＳＫ检测算法求解．然而ＱＭＬＰＳＫ检测 算法仅适用于ＰＳＫ信号的软解调，因此文中提出了一种ＱＡＭＰＳＫ软解调算法，采用比特 级多流编码ＬＳＴ传输技术将高阶ＱＡＭ信号转化为ＰＳＫ信号．理论分析和仿真结果表明， 与现有最优的基于球形译码的软解调算法相比，ＱＡＭＰＳＫ软解调算法能以不到其 １／２的 复杂度获得几乎相同的误码率性能，并且其低复杂度优势在问题维数增大时更为明显． 关键词：ＴｕｒｂｏＭＩＭＯ系统；准最大似然相移键控检测；解调；ＭＡＰ准则 中图分类号：ＴＮ９１１　　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００５６５Ｘ．２０１３．０６．００６ 　　多输入多输出（ＭＩＭＯ）系统在不增加系统带宽 度，文献［１］中提出了一种列表球形译码（ＬＳＤ）算 的前提下，能够极大地提高无线通信的数据传输速 法，文献［３］中将软解调问题转变成一系列球形译 率，因而被视为下一代无线通信极具潜力的核心技 码（ＳｏＤＨＳＤ）问题再求解．这类基于球形译码的软 术之一．发送端采用比特交织编码调制、接收端采用 解调算法的解调复杂度有所降低，约为Ｎ（Ｎ为发 ｔ ｔ ［１８］ 射天线数）次球形译码的复杂度．然而，当信噪比较 基于比特软信息迭代的解调器和译码器 的Ｔｕｒｂｏ ［２，４］ ＭＩＭＯ系统 ，因能够逼近ＭＩＭＯ信道的香农容量 低或问题的维数较高时，球形译码本身可能呈现指 限而引起了国内外学者的广泛关注．然而，困扰Ｔｕｒｂｏ 数级的复杂度［１１１２］，并且对于不同的信道实现，其 ＭＩＭＯ系统的一大难题是缺乏高效的软解调算法． 运行时间差别会很大．ＰＳＫ信号系统采用ＱＭＬＰＳＫ ［１１，１３］ ［９］ 由于最优软解调最大后验概率（ＭＡＰ）准则的复杂 检测算法 进行软解调 ，是进一步降低解调复 ［１］ 杂度的一种有效求解思路，但ＱＭＬＰＳＫ检测算法不 度随着问题维数呈指数增长 ，因此，低复杂度高 性能的软解调算法成为研究的一大热点． 适用于高阶ＱＡＭ星座图．因此，针对高阶ＱＡＭ星 为降低软解调算法的复杂度，学者们提出了一