沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文）
就可以进行线性最大似然译码
z(n)??(n)?(n)y(n)??(n)S(n)?w(n) （3.2.2.7）
分集增益置零解码算法，在分集增益合并后，根据吧R对角化的要求，推导出置零矩阵?(n)，从式（15）可以看到，这种置零方法虽然消除了码间干扰，但是却增加了噪声方差。
*2~3.3 VBLAST原理
垂直分层空时结构（V-BLAST）是一种性能突出、频谱利用率高且非常简便实用的MIMO 系统。V-BLAST 系统是一种简化的BLAST 检测算法，在室内慢衰环境中其频谱效率可以达到40bit/s/Hz。MIMO 天线系统可以通过空间复用提供很大的容量，单天线的速率和功率控制可以很大地提高VBLAST 结构的数据吞吐量，而额外的天线选择可以提供附带的分集增益。
以下是VBLAST 系统模型图：
信道编码分层空时编码分层检测器信道译码
图3.1 VBLAST系统模型
? 个接收天线，其中n大于等于n。如图 3.1 所示，在系统中有nT个发射天线和aRT源数据首先经过并串变为几个独立的子流，再分别同时地进行编码、调制，然后在同一频率同时发送。H 为nR?nT维信道状态信息矢量，x为 nT?1维的发送的数据矢量，
xj代表第j根发射天线的传输信号，则接收到的信号为：
Y?Hx?n (3.3.1)
其中，n为nR?1维的加性白高斯噪声矢量。
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3.3.1 迫零线性算法
假设接受信号为：
r?Ha?n （3.3.1.1）
假设输出符号为a，迫零线性算法是基于Gauss-Markov定理的最佳加权最小二乘估计，通过使
???0 （3.3.1.2） r?Ha或者使正定式
2?)?(r?Ha?)HR?1(r?Ha?)?0 （3.3.1.3） Q(an可得到连续值的无偏估计：
??(HHR?1H)?1HHR?1rann1?1H?1?a?(HHR?H)HRnnn （3.3.1.4）
HR?Enn??。 Rn式中，矩阵n是加性噪声矢量n的协方差矩阵
从式（3.3.1.4）中可以看出，迫零线性算法完全消除了多天线之间的干扰，故
1?1H?1(HHR?H)HRn称为迫零均衡器。当噪声nn为嘉兴高斯白噪声AWGN时，即
Rn??2I，式（3.3.1.4）变为
?ZF?(HHH)?1HHRa?a?(HHH)?1HHn (3.3.1.5)
它相当于传统的匹配滤波器。可以看出，迫零线性算法在完全消除了多天线干扰的同时，增强了噪声功率，但是当噪声功率很低时，多天线之间的干扰将占主导地位，迫零线性算法仍是最优的线性无偏检测器。
3.3.2 串行干扰消除
以上介绍的迫零均衡器是线性均衡器G，用于多天线进行干扰抑制，其结构框图如图3.2所示。对于迫零算法，
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G?H??(HHH)?1HH (3.3.2.1)
线性技术是可行的，但如果使用非线性技术将会获得更好的性能。一种较好的非线性替代方法是干扰消除算法。所谓串行干扰消除就是在检测当前信号时将来自于已检验成分的干扰去掉，从而减小干扰对较小信噪比数据的影响，类似于判决反馈均衡。
r1 ?1 aG 图 3.2 BLAST 检测端处理示意图
rN ?N a对于串行干扰消除，a 元素的检测顺序对系统的性能是重要的。先假设已经选择好了排序方法，我们来讨论一般的检测过程。设检测顺序为：
?k(H)rM?rM?1?aM?1kM?1 （3.3.2.2）
它是整数1,2,...,M的一个排列。检测过程如下： 第一步：用迫零向量Wk1来形成判决统计值yk1：
yk1?WkTr （3.3.2.3）
11?k： 第二步：将yk1量化得到a1?k?Q(y) （3.3.2.4） a1k1其中的Q(?)是对消除方法作合适的量化操作。
?k?a，从接收信号r中消除a，得到接收信号r： 第三步：假设a1k121k1?k(H) （3.3.2.5） r2?r1?a1kM?1其中(H)k1代表H的第k1列。
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然后对k2,...,kM重复第一到第三步，对r2,r3,...,rM依次进行操作。也就是说上师的递归式为：
?k(H) （3.3.2.6） rM?rM?1?aM?1kM?1综上。“干扰抑制+串行干扰消除”简则算法的完整步骤为：
初始化： i?1
H?1H?(HH)H?G1?H???2H?1H??(?I?HH)HZFMMSE2 （3.3.2.7）
k1?argmin(G1)f （3.3.2.8）
k1,k2,...,kM为检测过程的排序。
wKi?(Gi)ki （3.3.2.9）
yki?WkTr （3.3.2.10）
iiHki （3.3.2.11）
这样就判决出了一个信号。然后把它的影响从接收信号中减去，并确定新的伪逆阵，确定新的判决顺序。
?k(H)ri?1?ri?aiki （3.3.2.12）
Gi?1?Hk?i （3.3.2.13）
ki?1?argmin(Gi?1)j （3.3.2.14）
j??k1???ki?2i?i?1 （3.3.2.15）
这样形成了一个循环过程，一直到i?M，所有型号均判决完毕后，循环过程结束。式（35）中的Hki代表H去掉了第ki列。很容易得到，a的第ki个成分检测后的SNR为
2?k?i?aki2?2?Wk （3.3.2.16）
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3.4 MRC原理
在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。在接受端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。在做的时候可以设定第i个支路的可变增益加权系数为该分集之路的信号幅度与噪声功率之比。
最大比合并方案在收端只需对接收信号做线性处理，然后利用最大似然检测即可还原出发端的原始信息。其译码过程简单、易实现。合并增益与分集支路数N 成正比。在此次毕业设计中，没有进行MRC的仿真模拟，仅在此介绍MRC原理。
3.5 本章小结
本章一开始简要介绍了MIMO系统在现代移动通信中所处的地位以及作用，并介绍了MIMO系统相对于传统单天线系统的优势。之后通过大量的公式与理论研究了STBC编码的编码与解码，同时也研究了V-BLAST编码，在理论层面给之后的仿真奠定了基础。
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