多输入多输出码分多址系统的Turbo联合检测摘要：提出了一种基于随机分层空时结构的上行链路编码多输入多输出码分多址系统，通过在发射天线之间插入空时交织器，使得编码比特在各层随机发送，从而获得空间分集增益，再将Turbo原理应用在基站端，提出了新的Turbo联合检测接收机，它由软入软出空时多用户联合检测器和软入软出译码器构成，检测器与译码器都将对方反馈的编码比特外信息作为自己的先验信息，通过迭代的方法，逐步降低系统误码率。仿真结果表明，经过3次迭代以后，当误码率为10-4时，Turbo联合检测大约可获得3.4dB增益。关键词：随机分层空时结构；Turbo原理；联合检测：TN911.7文献标识码：A：0253-987X(2007)04-0471-04为了应对宽带无线接人技术带来的挑战，第三代移动通信标准化组织(3GPP)启动了旨在增强系统容量和覆盖面积、提高数据传输速率，同时降低成本和系统时延的长期演进(LTE)项目。该项目在物理层考虑将多输入多输出(MIMO)技术引入到第三代移动通信(3G)系统中，以满足未来10年人们对无线通信的需求，MIMO技术通过在发射和接收两端使用多个天线，利用空间信息来获取天线增益、分集增益、空间复用增益和干扰抵消[1]，已被证明可以显著提高系统容量[2]，在文献[3]中，Sellathurai和Haykin提出了一种新型空时结构――随机分层空时结构(RLST)，它在编码后增加空时比特交织器，使得编码比特可以在各层中传输，从而获得了更大的空间分集增益。从Turbo码[4]译码结构中衍生出来的Turbo原理，已被应用于信道均衡、多用户检测等通信场景中，基于Turbo原理的Turbo-MIMO方法通过空域检测器和译码器之间迭代交换的软信息，将接收天线上的干扰信号进行抵消，使得误码率逐步下降，该算法最先在多用户检测中提出[5]，后来被应用于MIMO系统中[6-7]。本文将RLST结构应用于同步CDMA系统中，提出一种新的MIMO-CDMA上行链路发射机结构，每个用户只使用一个扩频码，不同用户使用不同的扩频码，利用多个接收天线，发射信号可由扩频码与信道冲击响应(CIR)形成的空时特征向量来区分，在基站端采用基于MMSE准则的Turbo联合检测接收机，它由软入软出空时多用户联合检测器和软入软出译码器构成。仿真实验证明，在频率选择性衰落信道下，随着迭代次数的增加，本文算法可以获得优良的译码性能。1系统模型假设系统有U个活动用户，每个用户配备了Nt个发射天线，系统中共有U×Nt个发射天线，在接收端则配备了Nt个接收天线，并且满足条件Nr≥Nt，用户发出的信息比特首先被解复用为Nt个子数据流，各个数据流分别经过前向纠错码(FEC)编码器，我们用b(u)n和c(u)n来表示用户u第m个天线上编码前的信息序列和编码后的序列，对c(u)n进行空时交织，空时交织器由Nt个时域交织器和一个对角旋转空域交织器组成，各层的时域交织器拥有不同的置换方式，交织过程未对空时二维做最优化处理，只是采用简单的随机置换矩阵，空域交织器工作原理参考文献[6]，每经过一段时间Td，码字会在各层间循环移位，这种空时结构称为RLST，交织后的数据用c(u)n表示。如果一个传输块包括M个调制符号，则c(u)n通过数字调制后得到的调制符号为假设每个用户只分配一个扩频码，不同用户分配不同的扩频码，则用户u的扩频码表示为式中：Q是扩频因子，扩频后的发射信号如下用户u第n个天线的发射信号与基站第m个天线之间的多径衰落信道为每个发射天线在多个接收天线上的对应特征向量包含了它的空间特征，为了简化Nr个接收天线的模型，定义操作符式中：系统矩阵T按照图2来生成，图2中矩阵V是由所有发射天线上发射符号对应的空时特征向量构成，即2Turbo联合检测接收机Turbo联合接收机主要由两部分组成：①软入软出空时多用户联合检测器，它的输入包括基站的接收信号r和前一次译码器输出的编码比特先验信息λp2[d](即对数似然比)，输出的编码比特外信息λ1[d]经过空时解交织后送入译码器；②U×Nt个采用Log-MAP算法的软入软出译码器，它们的输入是检测器输出的先验信息λp1[d]，输出的编码比特外信息λ2[d]经过空时交织后又被送回到联合检测器，从而构成了一个迭代过程，接收机结构如图3所示。2.1软入软出译码器检测器的输出经过空域解交织和...