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低复杂度MIMO系统信号检测算法研究 低复杂度MIMO系统信号检测算法研究

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1、制星座符号的集合和传输信道的响应,接收端在收到信号后,根据已知的信道矩阵,分别计算每个接收符号到所有调制星座点的欧氏距离,然后选择最小欧氏距离所对应的星座符号作为该接收符号的估计,即其中表示发送符号矢量的估计。准则是在发送符号的先验概率相等的情况下的准则的简化,具有最优的检测性能,同时计算复杂度也最高,其复杂度随调制阶数和发送天线数目的增加呈指数形式增长,在实际应用中难以实现。通常算法被用来作为其它检测算法性能的衡量标准。万方数据中国计量学院硕士学位论文线性检测算法所谓的线性检测,就是对信道矩阵进行线性的变换,利用线性矩阵加权运算的方法从叠加的接收信号中恢复出原始的发送信号。根据滤波矩阵的不同,算法又可分为迫零算法和最小均方误差算法。迫零检测算法检测是最基本最简单的检测算法,它将接收信号乘上信道矩阵的广义逆矩阵,从而消除其它天线上的。

2、研究的相关背景,技术的发展历程,检测技术的现状及需要解决的问题,最后介绍本文的主要内容和章节安排。第二章给出了系统的模型及信道模型,然后具体介绍各种经典的检测算法,如最大似然检测线性检测和树形搜索检测等,并对这些算法进行仿真对比,给出仿真结果及分析。第三章首先给出系统软检测的迭代模型,然后介绍最小均方误差和并行干扰消除,相结合的迭代检测算法,在此基础上提出格雷映射查表,算法的思想,最后进行仿真对比和计算复杂度分析。第四章首先介绍球形译码算法的原理,然后提出改进的比特排序,算法和动态比特排序,算法,对这两种改进的算法进行多项仿真,并分别与传统的算法进行检测性能和计算复杂度的对比和分析。第五章总结全文,并展望后续的研究工作。万方数据中国计量学院硕士学位论文检测算法概述技术实质上是空间分集技术和空间复用技术的结合,空间复用技术可以提高信号。

3、这种硬判决检测方法虽然性能较差,但算法原理简单,计算复杂度较低,易于实现,所以依旧是目前检测研究的重点之。本论文将在第四章中结合具体的算法对其进行详细的介绍。编码的系统对应软判决信号检测算法,它将软输入软输出,检测器和信道译码器相结合,形成迭代结构,从而提高系统的性能。软判决检测是计算接收符号对应每个星座点的概率对数似然比然后选取最大后验概率对应的星座点作为检测结果,检测器输出的是表示每位比特为或的可能性大小的概率序列。软检测方法通过多次迭代可以获得接近最优的最大后验概率算法的性能,但通常其计算复杂度较高,难以实现。本论文将在第三章和第四章中结合具体的算法对其进行详细的介绍。本小节以下段落将主要介绍系统中基本的信号检测算法。最优检测算法误码率意义上性能最优的是最大似然检测算法,其基本原理是接收端事先知道发送端发送符号的所有可能性即调。

4、,万方数据,算法和选择合适加权因子使估计偏量的均方误差达到最小的最小均方误差算法。从算法方面来看,目前的译码器都是采用非线性的检测方法,万方数据中国计量学院硕士学位论文例如干扰消除和球形译码软检测算法等。迭代检测是将检测器和信道译码器相结合对软信息进行多次迭代,从而获得接近最优的检测性能,因此它被认为是无线系统中的项关键技术。然而,迭代检测算法的计算复杂度较高,到目前为止,能够完全满足硬件实现要求的还比较少。本文的主要工作及内容安排本文主要针对信号检测技术进行研究,在保证系统性能的基础上,尽可能多的降低算法的检测复杂度。本文通过对系统中涉及的经典检测算法进行分析和研究,在已有算法的基础上,提出三种改进的低复杂度的检测方案,并通过链路仿真和计算复杂度分析来验证这些算法的有效性和可行性。本文各章节的具体内容安排如下第章为绪论,介绍了课题。

5、来的两倍。这两种信道模型只是表达方式不同,并不影响系统的复杂度和性能等因素。因此,本论文中我们只考虑复数域的系统模型。另外,通信系统中为了便于计算,通常把所有发射天线上发送符号的总功率归化为,将归化因子记为,则在进制的星座调制方式下,其中表示发送符号的能量,是星座集合中的符号,代表取括号内变量的期望值。当时,常见的调制方式下的具体值如表所示,其中调制也称调制。表归化因子变量万方数据中国计量学院硕士学位论文系统中基本的信号检测算法在系统的信号检测中,检测过程是否考虑信道译码部分将对应不同类型的检测算法,因此,根据信号检测过程是否考虑信道译码可以将系统分为未编码的系统和编码的系统。未编码的系统对应硬判决信号检测算法,它不需要考虑信道译码器。硬判决检测是根据欧氏距离最近原则选取距离接收符号最近的星座点作为检测结果,检测器输出的是二进制序列。

6、信号对当前天线上的信号的干扰,故称之为“迫零”检测。根据矩阵计算的知识,信道矩阵的广义逆矩阵的计算方法为其中表示的共轭转置。检测算法的判决过程为其中表示接收信号经过线性加权后得到的信号矢量,表示星座符号判决操作。从式可以看出,检测算法利用迫零矩阵完全消除了不同天线之间的干扰,计算过程简单,但它同时也放大了噪声功率,在高信噪比的情况下具有良好的检测性能,而在低信噪比或者信道矩阵接近奇异时,检测性能将会严重恶化。此外,矩阵求逆的运算复杂度仍然较高。最小均方误差检测算法最小均方误差检测算法是对检测进行改进,在消除干扰和抑制噪声之间找到平衡,从而获得比检测更高的阵列增益。检测的准则为式进步推导和化简可以得到则滤波后得到的信号为万方数据硕士学位论文低复杂度系统信号检测算法研究作者周茜导师楼喜中副教授学科信号与信息处理中国计量学院二〇四年三月万。

7、的传输速率,增大系统的信道容量,空间分集技术可以降低信道的误比特率保证系统传输的可靠性。然而,技术充分提高系统容量的同时,会造成信号处理复杂度的增加,尤其是对接收机中信号检测译码处理的影响更加明显。本章主要介绍系统的模型和些经典的检测算法,并对这些算法的特点进行分析和对比,为后续的算法研究做准备。系统模型系统模型图系统结构框图个典型的系统模型如图所示。系统中,在发送端和接收端同时配置多根天线,只要各天线之间的距离足够大,接收天线上接收到的多径信号就趋于独立,不存在相互干扰。这样系统的发射信号经过信道编码和串并转换等处理后形成的多个数据流,以相同的频率映射到不同的天线上并行发送出去,接收天线接收后,接收端利用特定的译码器对叠加的接收信号进行处理,从而准确的恢复出原始比特流。因此,技术可以将多径传播效应转换为对通信系统有利的因素,从中获。

8、给我的快乐关怀和帮助!最后,深深的感谢我的父母和家人,是你们直默默的支持我关心我给予我最无私的爱,才使我顺利完成学业!谢谢你们!周茜年月万方数据低复杂度系统信号检测算法研究摘要无线通信系统中,通过在发射端和接收端同时放置多根天线可以实现同带宽内多个数据流的并行传输,这种关键技术就是多输入多输出,技术。技术可以在不增加系统带宽和发射功率的前提下,大幅度地提高系统的信道容量频谱效率和链路可靠性。检测技术被认为是实现高数据速率和服务质量的关键因素之,其检测性能很大程度上影响着系统的整体性能。本文以低复杂度的检测算法为研究重点,在查阅了国内外大量相关文献的基础上,主要对软输入软输出最小均方误差并行干扰消除迭代检测算法和球形译码检测算法进行详细分析,指出其不足并提出三种新的改进算法。这三种改进方法如下格雷映射查表算法。该算法是对迭代检测算法中。

9、分集增益和复用增益,提高系统的信道容量和传输可靠性,同时也增强系统抗干扰和抗衰落的能力。万方数据中国计量学院硕士学位论文信道模型考虑个具有根发送天线和根接收天线的系统,信道为准静态瑞利平坦衰落无线信道,则系统的传输模型可表示为其中,为维的发送信号向量表示第根天线上的发送符号且属于调制星座集合中的符号;为维的接收信号向量表示第根接收天线上接收到的信号;为维的复信道响应矩阵,第根发射天线到第根接收天线间的信道衰落系数为,它服从均值为方差为的独立同分布复高斯过程,记;为维均值为方差为的加性高斯白噪声。在本论文中,我们假设和在接收端是完全已知的,收发天线的数目。值得注意的是,式给出的是复数域的信道模型,些检测算法为了分析方便常将其转换成个等价的实数域的模型,即其中和分别表示取括号内复数符号的实部和虚部。此时,式中的矩阵和向量的维数都扩展为原。

10、借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢在论文完成之际,我两年半的研究生生活也即将结束,在此向在我研究生期间给予我指导关心和帮助的老师同学朋友以及家人表达我由衷的感谢。首先,感谢我的导师楼喜中副教授。在这两年半的时间里,我学到的很多东西都是在楼老师的悉心指导下完成的。楼老师渊博的知识积淀严谨的科研态度独到的见解和精益求精的工作作风都给我留下了深刻的印象,使我受益匪浅。其次,特别感谢陈燕敏老师金小萍老师金宁老师及我们导师组的其他老师们对我课题研究上的热心帮助和指导。再次,我要感谢彭挺徐佳师兄对我科研上的帮助和鼓励,感谢赛北和实验室的所有同学,感谢你们对我学习和生活上的帮助,也感谢和我起度过研究生生活的寝室室友,谢谢你们。

11、编码比特的后验对数似然比的计算过程进行简化,它通过将检测符号的实部和虚部分别代入预先给定的公式中,可以更快速地计算出结果。该算法和传统的直接计算后验的方法相比,不需要再计算各检测符号到每个星座点的欧氏距离和查找其最小值,因此大大减少了算法的计算量。比特排序算法。该算法是对算法中候选路径的排序过程进行简化,通过依次查找候选路径累积权重的比特位,从而快速的找出所需的条最短路径。该算法跟传统的算法相比,无性能损失且大幅度降低了检测的复杂度。动态比特排序算法。该算法是对算法的进步简化,通过查找动态的条最短路径可以进步减少大约的比特查找和计数复杂度。仿真结果和复杂度分析结果表明,这三种改进算法均可以在保证系统性能的基础上大大降低原来算法的计算复杂度,对检测技术的实用化进程研究具有重要的意义。关键词检测;球形译码;比特排序;低复杂度分类号万方数。

12、数据,万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文低复杂度系统信号检测算法研究作者周茜导师楼喜中副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业信号与信息处理研究方向检测技术二〇四年三月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和。

参考资料:

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[20]女子飞机定点跳伞运动员专项竞技能力及训练方法的研究(第172页,发表于2022-06-24)

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