西安电子科技大学
姓名：***
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：***
20100101
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｋｅｓａｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｐａｔｉａｌｌｙ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＭＩＭＯｉｎＴＤ—ＬＴＥｄｏｗｎｌｉｎｋｓｙｓｔｅ
ｍｒｅｃｅｉｖｅｒ．
Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ
ｔｈｅｎｔｈｅｂａｓｉｃｉｄｅａｏｆＭＩＭＯ—ＯＦＤＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓ
ｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｉｔｓｈｏｗｓｔｈｅｍｏｄｅｌｆｏｒｓｐａｔｉａｌｌｙｍｕ
ｌｔｉｐｌｅｘｅｄ
ＭＩＭＯ－ＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｅｖｅｒａｌｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓ
ｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
ｆｏｒｓｐａｔｉａｌｌｙｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＭＩＭＯｓｙｓｔｅｍｓ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｍａｘｉｍｕｍ－ｌｉｋｅｌｉｈ
ｏｏｄｄｅｃｏｄｉｎｇｉｓ
ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｉｔｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈｃｏｍｐｌｅｘ
ｉｔｙｅｘｃｌｕｄｅｓｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｔｏｐｒａｃｔｉｃａｌＭＩＭＯｓｙｓｔｅｍ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｈｅｎｈｉｇｈ－ｌｅｖｅｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒ
ｔｒａｎｓｍｉｔａｎｔｅｎｎａｉｓｕｓｅｄ．Ｓｏｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ
ｉｅｓｔｏｋｅｅｐｔｈｅｂａｌａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎＭＩＭＯ
ｓｙｓｔｅｍｓ，ｓｅｖｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｎｅａｒ－ＭＬｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｂｕｔｒｅｑｕｉｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｅｓｓｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｔｈａｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌＭＬｍｅｔｈｏｄａｒｅｉｎｔｒｏ
ｄｕｃｅｄ，ａｎｓｉｇｎａｌ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎｔｅｎｎａｎｕｍｂｅｒｏｆ
ＴＤ—ＬＴＥｄｏｗｎｌｉｎｋ
ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｌｏｗｅｒｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｔｈａｎｔ
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ｈｉｇｈｅｒ－ｌｅｖｅｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ．Ａｌｌｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎｔｈｉｓｐａｐ
ｅｒａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄ
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ｐｅｒｆｏｒｍｓｗｅｌｌｆｏｒＴＤ－ＬＴＥｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｏｆｔ—ｏｕｔｐｕｔｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭＩＭＯ
ｓｙｓｔｅｍｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ．Ａｔｏｔａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｓｉｇｎ
ａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｆｏｒ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｎＴＤ—ＬＴＥｄｏｗｎｌｉｎｋｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒ
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ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｂｏｕｔｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｏｆｗｏｒｋｉｎｇｃｌｏｃｋ
ａｒｅｍａｄｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＴＥＭＩＭＯＯＦＤＭＳｉｇｎａｌＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｏｆｔＯｕｔｐｕｔ
西安电子科技大学
学位论文独创・性（或创新…Ｉ生）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在
导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果：也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的
材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说
明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。
本人签名：鲤壁至日期丝：三：鱼
西安电子科技大学
关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究
生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内
容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后
结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。
（保密的论文在解密后遵守此规定）
本学位论文属于保密，在一年解密后适用本
授权书。
本人签名：进魈查导师签名：日期墨丝：三：丝日期墨丝：至丛
第一章绪论
第一章绪论弟一早珀
了匕
１．１引言
近些年，飞速发展的计算机、通信和信息技术，已经成为驱动现代社会迈入
信息时代和政治、经济、文化全球化的主要原动力。目前，在世界的大部分地区，
通过身边的电视、计算机、固定电话和移动终端，人们可以迅速方便地获取来自
全球的最新资讯。通信业作为整个世界的基础行业之一，正在深刻地改变人们的
生活和工作方式。进入２ｌ世纪以来，通信行业各个环节的全球化进程正在加速，移
动、宽带的飞速发展和不断演进显示了信息社会对人类社会平坦化所产生的巨大
威力【¨。
然而随着无线通信系统用户数的激增，使得各国对频谱的需求量急剧增加，导
致无线频谱资源日益紧张。因此，仅仅靠增加带宽来提高传输速率是不切实际的。
移动通信中的物理信道要占据一定的时间、频率和空间。人们对于时间、频率这
些资源的利用已经非常成熟，虽然也越来越重视开发利用空间资源，但到目前为
止，在对空间资源的利用上仍然有很大的潜力可挖，利用空间资源的无线通信传
输技术为解决频谱利用率问题开辟了一个新的途径。
多输入多输出（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ．ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅ．Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）技术通过在无线通信
系统收发两侧同时配置多个天线，充分利用了信道的空间特性，增加了处理的自
由度，从而能够在不增加带宽的情况下成倍提高系统的数据传输速率和传输质量，
开拓了一条有效利用空间资源提高传输速率和频带利用率的方法，是无线通信领
域的一个重大突破，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ＢＬＡＳＴ（贝尔实验室分层空时）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地崭露头角，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。
ＭＩＭＯ无线通信系统中的信号检测（即“ＭＩＭＯ检测＂）相对传统单天线系统
中的信号检测，需要进行包括空间维在内的多维信号处理，而且，由于面临系统
发端多天线同时发送信号所引起的同信道干扰的挑战，通常检测复杂度更高、检
测难度也更大，同时增加了系统的实现成本，这些都给ＭＩＭＯ系统的实用带来一定
的困难。因此，在所有相关的空时编码、空时检测算法中，性能与复杂度之间的
平衡或者折衷问题始终是关系到这一技术能否真正适于实际应用的关键因素。如
何以尽可能低的复杂度，有效地抑制系统中的同信道干扰、恢复出发送信号、实
现ＭＩＭＯ系统相对单天线系统的性能增益，是一项具有挑战性的研究任务。
２ＴＤ．ＬＴＥ系统ＭＩＭＯ检测技术研究
１．２移动通信的发展
上世纪６０年代末，美国贝尔实验室等单位提出了蜂窝系统的理论。到了７０年
代，大规模集成电路技术、微处理技术和表面装贴工艺的广泛使用，为蜂窝移动
通信的实现提供了技术基础。从那以后，移动通信发生了重大的变化并得到了迅
速的发展。经历了第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统和目前已
经商用的第三代宽带数字移动通信系统。未来移动通信系统——后三代（Ｂｅｙｏｎｄ
３Ｇ）或称为第四代（４Ｇ）移动通信系统的研发也已经正式启动。
第一代（１Ｇ）无线通信系统出现于２０世纪的８０年代初，主要包括模拟蜂窝和
无绳电话系统，典型的代表有美国的ＡＭＰＳ、英国的ＴＡＣＳ模拟蜂窝通信系统等。
它们要采用模拟技术和频分多址（ＦＤＭＡ）技术，向用户提供话音业务。１Ｇ系统 频谱利用率太低、系统容量小、不适合数据业务的需要，在日益激烈的市场竞争
中己被逐步淘汰。
第二代移动通信技术主要采用的是数字的时分多址（ＴＤＭＡ）技术和码分多
址（ＣＤＭＡ）技术，主要业务是语音业务。典型的代表有采用时分多址（ＴＤＭＡ）
技术的ＧＳＭ系统、以及采用码分多址（ＣＤＭＡ）技术的ＩＳ．９５系统。第二代移动通
信克服了模拟移动通信系统的弱点，语音质量、保密性能得到大的提高，并可进
行自动漫游。由于第二代移动通信采用不同制式，移动通信标准不统一，用户无
法进行全球漫游。此外第二代移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，
因此无法实现高速率的业务，如移动多媒体业务。
对更高比特率数据业务和更好频谱利用率的迫切要求，是推动第三代移动通
信系统发展的主要动力。第三代（３Ｇ）移动通信系统的目的是希望移动通信系统
能和固定网一样支持将话音、图像、数据等业务综合在一起的交互式宽带多媒体
业务，并具有高频谱效率、更好的传输质量，支持分组交换业务和非对称传输模
式，实现全球普及和全球无缝漫游。世界各国公认的３Ｇ蜂窝网络标准有欧洲的
ＷＣＤＭＡ、北美的ＣＤＭＡ２０００、中国的ＴＤ．ＳＣＤＭＡ，这些系统都采用ＣＤＭＡ技术，
可以提供话音以及最高传输速率达２Ｍｂｉｔｓ／ｓ数据业务。３Ｇ系统相对２Ｇ系统在通信的速度和质量上都有了很大的提高，可以支持多媒体和基于ＩＰ的业务，但是３Ｇ系
统的数据传输速率仍然不够高，在支持高速率多媒体业务方面还不能令人满意，
而且３Ｇ也没有建立起一个全球统一的通信标准。
３Ｇ技术的出现给移动通信带来了巨大的影响，也给人们的生活带来了前所未
有的体验，它使上网冲浪、联网游戏、远程办公等摆脱了场地和环境的束缚，实
现了真正的无所不在。但人们的需求并没有就此停滞，大量的市场调研和专家研
究表明，２Ｍｂ／ｓ的ＷＣＤＭＡＲ９９传输速率、１４．４Ｍｂ／ｓ的Ｒ５ＨＳＤＰＡ的峰值速率已远
