在LTE-A系统中,一个多用户MIMO(MU-MIMO)技术,通过空分复用来提高系统的吞吐量,这将导致同信道干扰在小区内的多个用户之间产生;在小区边缘的用户,又容易收到来自邻小区的同频干扰信号,相邻小区之间的同频干扰,会极大地降低各个小区内部边缘用户的数据吞吐量和用户公平性。因此,在LTE-A系统中,为了保证用户的通信的质量,研究MIMO信号检测技术是特别重要的。

2  LTE-A MIMO检测研究现状介绍

MIMO检测技术有典型的线性检测器如ZF或者MMSE接收机。ZF检测算法比较简单,但是其性能较差;MMSE算法性能较好,但是复杂度也随之升高。可以采用更先进的检测器,但它们是非线性的,复杂度更高,但是在所选择的SNR操作点上提供了更好的错误率性能。这种检测器包括SIC(Sucessive Interference Cancellation,串行干扰抵消)检测器和MLD(Maximum Likelihood Detector,最大似然检测器)。

已经提出了MIMO系统中的检测算法,最佳检测算法(ML算法),虽然具有最佳的误码性能,但是在更多的数量的发送天线和高阶调制,其计算的复杂程度过高,线性检测算法包括迫零算法(ZF)和最小均方误差(MMSE)算法,ZF算法是MIMO检测最简单和最基本的算法,不考虑噪声的影响,在设计时,虽然简单来实现,但表现不佳。 MMSE算法设计考虑的干扰和噪声的抑制,和ZF算法的性能比略有改善;非线性检测算法包括一个串行干扰消除(SIC)算法和并行干扰消除(PIC)的算法,使用线性检测算法SIC算法串行干扰消除滤波的基础上,根据不同的过滤条件,以及SIC的MMSE算法,SIC-ZF算法分为OSIC-ZF和SIC-ZF。相比线性检测算法的SIC算法性能有所提升,但受错误传播的影响,其表现依然不理想。 PIC算法是线性过滤的基础上耦合并行干扰消除PIC-ZF算法和PIC-MMSE算法,和SIC算法类似,PIC算法也存在错误传播现象,与ML算法相比,它的表现并不理想。

由于信号检测性能将直接影响到整个MIMO系统性能是好是坏。因此设计高性能、低复杂度的信号检测算法已成为MIMO通信中的一项具有重大意义的关键技术。

3  LTE-A关键技术介绍 

LTE-A系统的新技术包括:增强的多天线技术(Enhanced Multi-antenna Techniques,EMT)、载波聚合(Carrier Aggregation,CA)、多点协作(Coordinated Multi-point Transmission, CoMP)和中继技术(Relaying)。LTE-A系统作为一种新的基于MIMO-OFDM技术的无线通信系统,将它应用到了很多业界领先的链路级关键技术,这些技术,做一些简单的介绍:

3。1  增强的多天线技术

多天线技术是LTE-A的一项关键技术,包含波束赋形和空间复用。目前,LTE-A的多天线技术支持4根天线的发送,在下行方向配置小区特定参考信号,并使用基于码本的预编码技术,这种结构还支持多达4个空间复用层和基于码本的波束赋形。如前面所述,LTE-A能够支持到100MHz的带宽,然后根据目前LTE-A的空间复用方案,所支持的峰值速率达到1。5Gbit/s,远远超过LTE-A的要求。但是,对于终端来说,大层数的空间复用主要用于信道环境相对理想的情况,比如有的信道环境信噪比较高。并且,LTE-A更着重提高数据传输速率,因而提高接收端信噪比的波束赋形以及使用复用技术更为重要。然而小区特定参考信号的波束赋形在面对超过4个天线的传输的时候会开销过大。因此对于LTE-A而言,使用UE专用参考信号DM-RS更好。

3。2  载波聚合技术

载波聚合,是指LTE-A 系统使用的频带是由2个或多个LTE 载波单元聚合形成的符合LTE-A相关技术规范的频带宽度,如10、20 甚至100 MHz。但是,不能把LTE-A系统看成是LTE 系统通过多载波进行的简单技术扩展。LTE-A移动台使用多个载波单元进行数据收发的同时,为了满足系统的后向兼容性,根据LTE-A系统的有关配置,LTE移动台可以在其中的某一个载波单元上收发信息。被聚合的载波可以由相邻频带组成,也可以由离散频带组成。在离散频带聚合的情况下,必须考虑到系统实现的复杂度及对终端设备增加的复杂度。聚合的载波单元的带宽可以是不同大小的,但3GPP 规定了载波大小的上限,每个载波的资源块最多不能超过110 个。LTE R8系统的频率栅格是100 kHz,即载波的中心频率是100 kHz的整数倍。对于相邻频带的载波聚合,为了实现与LTE 系统的兼容以及保持子载波15 kHz间隔的正交性,载波聚合技术在使用过程中要求被聚合的载波的中心频率要满足300 kHz的整数倍。

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