5、MIMO空间复用系统检测技术解析

MIMO空间复用系统检测技术解析

1. 引言

在发射端和接收端采用多天线技术，能够按照min(nT, nR)的比例线性提升信道容量，这里的nT和nR分别代表发射天线和接收天线的数量。多输入多输出（MIMO）技术主要分为三类：MIMO分集、MIMO空间复用（MIMO - SM）以及波束成形（本文暂不讨论波束成形，因其主要涉及发射机算法）。

MIMO分集技术通过在时间、频率或空间等不同资源实体上发送或接收同一信号的多个副本，以此提高通信的可靠性。而MIMO - SM的目标是增加通信信道的容量，为此，不同发射天线会同时发送独立的符号。由于垂直贝尔实验室分层空时（V - BLAST）发射机结构具有实现优势，所以在实际通信系统中经常被使用。

在3GPP长期演进 - 高级（3GPP LTE - A）标准里，利用空间复用（SM）技术对发射符号进行解复用（即检测技术），是在不增加额外频谱资源的情况下线性提高系统吞吐量的主要限制因素之一。鉴于移动通信系统在功率和延迟方面的限制，设计高性能、低延迟且计算复杂度适中的检测方案，成为了一个具有挑战性的研究课题。

2. 系统模型与问题描述

考虑一个MIMO - SM系统，该系统配备nT个发射天线和nR个接收天线，且nT ≤ nR。同时发射的符号用向量x ∈ ΩnT C表示，这些符号独立地从正交幅度调制（QAM）星座图中选取，其中ΩC表示星座集，其大小为|ΩC|。

在窄带平坦衰落信道的假设下，接收向量r ∈ CnR可以表示为：
r = Hx + n (1)
其中，n ∈ CnR是加性高斯白噪声（AWGN）向量，其元素来自独立同分布的圆对称复高斯过程，均值为0，方差为σ2n；H