為了保持在移動通信領(lǐng)域技術(shù)和標準上的優(yōu)勢，2004年年底，3GPP啟動了長期演進（LTE）的標準化工作。在LTE系統(tǒng)中，引入了OFDM、MIMO等核心技術(shù)，使得系統(tǒng)的各方面性能與3G相比，有了質(zhì)的飛躍[1]。
    作為LTE系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，MIMO可以實現(xiàn)很高的頻譜利用率，這是使用單發(fā)單收(SISO)技術(shù)無法達到的。對于基于LTE系統(tǒng)的MIMO條件下的信號檢測，主要有ML算法、線性檢測算法、V-BLAST算法、QR分解算法[2]等。V-BLAST算法的實質(zhì)是排序連續(xù)干擾消除OSIC(Ordered Successive Interferenece Cancellation),因其能夠取得誤碼性能和運算復(fù)雜度間較好的折中， 成為MIMO信號檢測下的常用算法。
    參考文獻[3]提出了一種改進型V-BLAST算法，在每一步計算時，對信噪比足夠大的各路信號一起檢測，減少了運算復(fù)雜度。參考文獻[4]為了減小V-BLAST算法的運算量，在相關(guān)性較好的子載波間采用相同的檢測順序。雖然參考文獻[3]和參考文獻[4]減小了運算量，但算法的性能也有一定程度的下降。
    與終端相比，LTE綜測儀對于信號檢測算法的復(fù)雜度和運算量并沒有過高的要求。因此，本文提出了一種V-BLAST改進型信號檢測算法,在略微增加運算量的基礎(chǔ)上，可明顯改善檢測器性能。
1 系統(tǒng)模型
1.1  LTE鏈路模型
    為了論述本文所提出的信號檢測算法的應(yīng)用背景，先簡單介紹LTE鏈路模型。根據(jù)3GPP TS36.211可以得到LTE系統(tǒng)鏈路模型[5]，如圖1所示。

2 信號檢測算法
2.1 傳統(tǒng)V-BLAST算法
    下面對傳統(tǒng)V-BLAST算法[6]進行具體說明：
　 (1)根據(jù)沖擊響應(yīng)矩陣增益來對要檢測的符號進行排序，確定被檢測的發(fā)射天線;

2.2 改進型V-BLAST算法
    傳統(tǒng)V-BLAST算法要按照信噪比從大到小對各層進行檢測。在對第一層進行檢測時，找到與判決統(tǒng)計量歐氏距離最短的星座點,將該星座點作為量化后的點。如果該星座點與發(fā)射時的復(fù)值符號不相同時，將會導(dǎo)致后續(xù)層的判決錯誤，即誤碼傳播現(xiàn)象。
　 目前LTE系統(tǒng)主要支持2發(fā)2收和4發(fā)4收的天線系統(tǒng)。由于發(fā)射天線個數(shù)較少(尤其是2發(fā)2收系統(tǒng))，因此在利用V-BLAST算法進行信號檢測時，關(guān)鍵是防止第一層檢測錯誤。一旦第一層檢測出錯，其他各層檢測也會出現(xiàn)錯誤，此時誤碼傳播的效果最明顯。
　 為此,本文提出了一種改進型V-BLAST算法降低誤碼傳播的可能性。在進行第一層信號檢測時，可以得到與判決統(tǒng)計量歐氏距離最短的K個星座點，K的個數(shù)將通過本論文的仿真給出。將這K個星座點作為第一層量化后的點。其他各層利用V-BLAST算法進行信號檢測時，需要利用上一層K個量化情況，得到K個判決統(tǒng)計量。這樣在進行完最后一層檢測時，可以得到含有K個元素的發(fā)送集合，每個元素是nT×1的列向量。最后利用如下的式子得到最大似然估計值：


3 仿真結(jié)果
　 仿真環(huán)境參數(shù)：QPSK調(diào)制或16 QAM調(diào)制,在頻域上取20個資源塊，時域上取一個子幀，即14個OFDM符號，信道為瑞利平坦衰落信道。天線系統(tǒng)為2發(fā)2收和4發(fā)4收。仿真次數(shù)為500次。QPSK調(diào)制時，2發(fā)2收、4發(fā)4收天線系統(tǒng)下算法性能比較如圖2、圖3所示。

    仿真結(jié)果分析：當發(fā)送端采用QPSK調(diào)制方式時，令K值取4，與傳統(tǒng)V-BLAST算法相比，能夠極大地降低誤比特率。在2發(fā)2收的天線系統(tǒng)中，其誤比特率近似于ML算法。在4發(fā)4收天線系統(tǒng)下，K可取1、2、3，隨著K取值的增加，算法的性能也在提升。當K=4時，其性能較V-BLAST算法性能有較大提高。當發(fā)送端采用QPSK調(diào)制方式時，如果K取4，意味著將第一層的4個星座點全部保留，此時第一層是不可能出現(xiàn)判決錯誤的，所以誤比特率會有明顯下降。
　 當發(fā)送端采用16 QAM時，分別取K=2、4、6，觀察該改進型算法性能。結(jié)果如圖4、圖5所示。可以發(fā)現(xiàn)，無論是2發(fā)2收系統(tǒng)還是4發(fā)4收系統(tǒng)，隨著K取值增加，算法性能也在提升。但K=4和K=6算法性能差別不大。這是因為在進行符號量化時，判決統(tǒng)計量被量化為周圍4個星座點的可能性最大，被量化為其他星座點的可能性較小。當K>4時，算法性能雖有所提高，但并不明顯。因此，當發(fā)送端采用16 QAM時，第一層量化為4個星座點時，能夠在性能和運算復(fù)雜度間取得較好的平衡。

　 綜上所述，無論哪種調(diào)制方式和收發(fā)系統(tǒng)，應(yīng)令K=4。當發(fā)送端為QPSK時，改進型算法的性能提升較為明顯。當發(fā)送端為16 QAM時，改進型算法的性能提升情況不如QPSK明顯。
    本文針對傳統(tǒng)V-BLAST算法誤碼傳播的情況，提出了一種改進型V-BLAST算法。該算法主要是通過在信號檢測的第一層保留K個量化符號，以減少誤碼傳播的可能性。從仿真圖形可以看出，該算法較傳統(tǒng)V-BLAST算法，性能有了明顯的提升。同時通過觀察K不同取值時算法的性能，可以發(fā)現(xiàn)K取4時，該算法在運算復(fù)雜度和性能間取得較好的平衡。
    由于該算法的運算量適度，且性能有了一定的改進，可將該改進型算法應(yīng)用于LTE無線綜測儀中。
參考文獻
[1] 沈嘉，索士強．3GPP長期演進(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè) 計．北京：人民郵電出版社，2008．
[2] WUBBEN D, BOHNKE R, RINA J,et al. Efficient algorithm for decoding layered space-time Codes[J]. IEEE Electronic Letters,2001,37(22):1348-1350.
[3] 劉謙雷，楊綠溪，許道峰.用于MIMO信號檢測的降低復(fù)雜度V-BLAST算法[J].通信學(xué)報，2007，28(9)：576-579.
[4] WU Yan, SUN S, LEI Zhong Ding,et al.A low complexity VBLAST OFDM detection algorithm[J].IEEE Wireless Commucations and Networking Conference,2000(1):301-304.
[5] 3GPP TS 36.211 v8.5.0: Physical Channels and Modulation (Release 8)[S]. 2008(05):71.
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wireless channle[A].1998 URSI International Symposium on Signals,System,and Electronics[C].1998:258-300.
[7] CHOI W J, NEGI R, CIOFFI J M. Combined ML and DFE decoding for the V-BLAST system[C].IEEE International Conferenece on Communications,2000(3):1243-1248.