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1 绪论 1．1 引言 进入21世纪以来，随着无线移动用户数的急剧增加、用户对各种实时多媒体业务需求的不断增长、以及互联网技术和各种简短无线通信技术的迅猛进步，无线通信已成为当今世界最活跃的科研领域之一[1]。它突破了有线通信的物理限制，使得用户可以自由地在任何无线电波能够到达的地方进行通信，这大大拓展了通信的空间和活力。 但同时，随着全球移动通信用户的不断增多，人们对于无线语音系统和高速数据传输的需求也在不断增长，这就需要更高速率的无线链路的支持。然而随着各种通信业务和宽带数据业务的不断发展，无线资源，尤其是频谱资源变得越来越紧张，如何高效地利用这些有限的通信资源，并提供高速率、高性能的数据传输能力成为无线通信新技术发展的焦点所在。 在这种背景下，产生了多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple- Output）的通信系统。多输入多输出技术作为近年来无线通信领域中一项突破性的技术，在无线通信系统收发两侧同时配置多个天线，通过充分利用信道的空间特性，可以再不增加系统带宽和天线总发送功率的情况下，可有效对抗无线信道衰落的影响，大大提高系统的频谱利用率和信道容量，已经吸引了人们广泛的研究兴趣。在MIMO提出后的短短几年时间内，随着贝尔实验室基于贝尔实验室分层空时（BLAST）[4]技术MIMO系统的演示成功，及其在各种无线通信国际标准中不断崭露头角，人们有足够的理由相信，该项技术将成为下一代无线通信系统中的一项关键技术[2]。 MIMO作为一项新技术，应用于无线通信系统中，可从发送端、信道、接收端三个方面对其进行研究，并将其关键核心技术分为三个部分[3]：多天线空时编码、MIMO无线信道建模和接收机设计。本文主要对MIMO无线通信系统中的BLAST系统的接收机设计进行分析和研究，深入比较了几种经典的和必威体育精装版的信号检测技术，从复杂度和误码率两个角度比较，以提高通信系统的整体性能。 1.2 多天线系统通信系统简介 1.2.1 多天线系统的发展历史 人类采用通信的历史可一直追溯到遥远的古代。但直到19世纪末，人们还是采用十分直观地方式实现简单的信息传输。1864年，英国物理学家麦克斯韦创造性地总结了人们已有的电磁学知识，预言了电磁波的存在。1887年，德国物理学家赫兹用实验产生出电磁波，证明了麦克斯韦的预言。1897年，意大利科学家马可尼首次使用无线电波进行信息传输并获得成功，并在1901年第一次在跨越大西洋的无线电通信中使用了发射天线。在后来的一个多世纪的时间里，在飞速发展的计算机和半导体技术的推动下，无线移动通信的理论和技术不断取得进步。今天，无线移动通信已经发展到大规模商用并逐渐成为人们日常生活中不可缺少的重要通信方式之一。 在对无线通信中天线的研究及其应用主要集中在3个领域[5]。第一个研究领域是天线及其天线阵列的电磁设计，主要包括天线增益、极化方向、波束带宽、旁瓣电平、效率和方向图等的设计。第二个研究领域是到达角的估计。第三个研究领域是利用天线阵列来提高频谱效率、覆盖范围以及链路传输性能等，本文所讨论的多天线MIMO技术即属于这一领域。 多副接收天线和接收的分集的使用可追溯到20世纪初的马可尼时代，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。人们研究发现，多副天线构成的接收阵列可以有效地客服无线蜂窝系统中的共道干扰。二次世界大战后，对雷达系统中天线阵列的研究尤为活跃。到20世纪70年代，由于军事上的原因，数字信号处理技术得到了快速发展，这使得更多的关于天线阵列研究的自适应信号处理技术的实现成为可能。到20世纪90年代初，人们发现使用多天线可以增加无线信道的容量。1994年，Paulraj和Kailath提出在发送端和接收端同时使用多天线可增加无线信道的容量。1996年，Roy和Ottersten提出在基站使用多天线可在同一信道上支持多个用户使用。接下来，Bell实验室在20世纪90年代中后期的一系列研究成果，对多天线的研究起了很大的推动作用，开创了无线通信的一场新的技术革命。 1995年Telatar和1998年Foschini对白高斯信道下多输入天线多输出天线信道容量的研究表明MIMO技术可大大提高容量[1,6]。在此基础上，1996年Foschini提出分层空时编码（Layered Space-Time Coding）[4,7]技术，1998年Alamouti提出一种发送分集实现方案[8]，获得了与n副天线接收分集相同的性能。随后，Tarokh等人在Alamouti研究工作的基础上，将折衷发送分集技术结合正交编码，提出了空时分组编码技术（STBC, Space-Time Block Coding）；将这种发送分集结合格状编码调制（TCM）技术，提出空时网格编码技术（STTC, Space-Time