大规模MIMO系统中软输出信号检测方法

为解决在上行多用户大规模多输入多输出(MIMO)系统中,迫零(ZF)检测算法可取得近似最优性能,但ZF检测算法涉及复杂度高达O(K3)的矩阵求逆运算(其中K为用户数)的问题,基于Lanczos算法提出一种软输出信号检测方法,避免了高阶矩阵求逆运算,使复杂度由O(K3)降为O(K2).该方法为了计算软输出信息——对数似然比(LLR),通过对基于Lanczos算法的迭代计算解向量的过程进行分析,给出了一种低复杂度的LLR近似计算方法.仿真结果表明:提出的软输出信号检测方法的误比特率(BER)性能与计算复杂度均优于基于Neumann级数近似的信号检测算法,同时,最多仅需5次迭代就可取得逼近于ZF检测算法的性能.     

MIMO系统中的迭代时变信道估计

为了提高时变信道环境中MIMO信道估计的性能,利用Karhunen-Loeve基扩展模型(KL-BEM)建立MIMO系统中符合期望最大化(EM)算法框架的信号模型,从而得到MIMO时变信道的迭代估计方法.将EM算法应用于MIMO系统中进行迭代信道估计,一方面利用了EM迭代来提高信道估计的性能,另一方面利用了KL-BEM基函数的正交性来降低信道估计的运算复杂度.在2×2 MIMO系统下的仿真结果表明:算法经5次迭代即可收敛,而且迭代估计的信道脉冲响应与实际响应几乎重合;此外,迭代估计后系统的BER性能接近理想信道时的BER性能,在高信噪比区域,两者之间的差别在1 dB以内,比最小二乘信道估计有约2 dB的性能增益,可见迭代估计方法在时变信道条件下具有良好的估计性能.     

多入多出系统中一种新的部分极大似然算法

提出了一种新的应用于多入多出(MIMO)系统的结合最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)的部分极大似然(ML)算法.该算法对一部分符号进行ML估计,并结合MMSE-SIC算法对其他符号进行检测,最后选择与接收信号欧式距离最小的一组符号向量作为解调输出.仿真结果表明,在4发4收V-BLAST系统中BER=10-2处,所提出算法比传统的MMSE-SIC算法有大约4 dB的性能增益,甚至接近于ML算法的性能,而且对于空间相关也具有较强的鲁棒性.     

一种基于串行更新的分组门限MPA算法

针对上行SCMA系统通常采用消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)进行多用户检测,但其存在复杂度高、收敛速度慢等问题,造成较长的系统时延,故提出一种基于串行更新的分组门限MPA检测算法,为不同分组中的用户设置判决门限及不同的最小迭代次数,减少串行更新过程中所需更新用户节点的个数.理论和仿真结果表明,该算法可在保证误比特率(Bit Error Rate,BER)性能的情况下有效降低译码复杂度,减小系统时延.     

多径衰落信道下MC-DS-CDMA系统性能分析

研究多径衰落信道下的MC-DS-CDMA系统性能,子载波采用RAKE和最大比合并(MRC)接收方式.分析与计算了接收信号中有用信号和各干扰分量的数学统计特性,并在此基础上推导了系统的误比特率(BER)公式.仿真中考虑了系统用户数量、信道衰落指数以及延时功率谱衰减系数等参数对系统BER的影响.对系统性能进行了仿真验证,结果表明:给出的结果具有通用性,改变信道衰落指数和功率延迟谱衰落系数,可得到不同衰落信道类型下的系统BER;用户数目和信道衰落指数对系统BER影响大,而多径功率衰落系数对其影响较小.     

基于MMSE的快跳频系统多用户检测算法

针对快跳频多址系统,提出了基于最小均方误差(MMSE)准则的多用户检测算法.首先对接收矩阵的最大行进行判决,计算最大行信号的接收功率平均值和最小均方误差,选择最小MMSE的行作为期望用户的检测输出.仿真结果表明,本算法能提高无中心功率控制网络的容量和比特错误概率(BER)性能,同时,适合异步跳频网络的信号检测.     

基于Homotopy算法的低复杂度多用户大规模MIMO信号检测方法

在上行多用户大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中,为了降低信号检测的计算复杂度,在传统的最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)算法的基础上,提出一种基于Homotopy算法的低复杂度信号检测方法。在该方法中,通过对Homotopy方程的解向量采用逐级展开来逼近真实解向量,从而避免MMSE检测算法中的高阶矩阵的求逆运算,降低了信号检测的计算复杂度。仿真结果表明,最多需要对Homotopy方程的解向量进行4阶展开,就可获得与MMSE检测算法几乎同样的误比特率(bit error rate,BER)性能,同时,其计算复杂度仅为O(K2),其中,K为小区用户数。     

最优外插Jacobi信号检测算法

针对大规模多输入多输出(multiple input multiple output,简称MIMO)系统中最小均方误差(minimum mean square error,简称MMSE)信号检测算法复杂度过高及传统Jacobi信号检测算法收敛较慢的问题,提出最优外插Jacobi(optimal extrapolation Jacobi,简称OEJ)信号检测算法.在Jacobi迭代计算中,通过最优外插因子将当前解与下次迭代解进行组合,以加快迭代收敛速度.OEJ信号检测算法的复杂度比MMSE信号检测算法的复杂度低一个数量级.仿真实验结果表明：相对于传统Jacobi及阻尼Jacobi信号检测算法,OEJ信号检测算法的误码率最低,随迭代次数的增加误码率减小最明显、收敛最快.     

基于上行MIMO-SCMA系统的异步分组检测算法

针对宏小区稀疏码分多址技术(sparse code multiple access, SCMA)系统上行链路中远近用户到达基站存在的用户时延问题,提出了按不同时延进行用户分组的异步检测算法,利用前后符号间相同的信息进行迭代,形成了一种基于连续传播的消息传递算法(message passing algorithm based on serial propagation, SP-MPA)。另外,针对MIMO-SCMA系统中运用的部分边缘化检测算法造成的误码率性能下降的问题,还提出了一种基于动态阈值的部分边缘化消息传递算法(dynamic threshold partial marginalization algorithm, DTPM-MPA)。仿真结果表明,SP-MPA有效降低了异步传输的符号干扰带来的高误码率,并且DTPM-MPA能够在计算复杂度与误码率之间做出灵活平衡。     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF(放大转发中继)中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF(译码转发中继)中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并(MRC)。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

基于QR分解的信号检测算法的研究

研究了VBLAST-OFDM系统基于QR分解的几种信号检测算法,分析了各种算法优缺点,指出信号检测顺序是降低误码率的关键,针对VBLAST算法计算量大的缺点,建议采用SQRD算法,该算法利用迭代运算代替矩阵求逆运算,降低了VBLAST算法的计算量,并采用MMSE准则对该算法进行进一步推广,仿真结果表明采用MMSE-SQRD算法优于除ML(最大似然)算法以外的检测算法.     

广义空间调制系统分层叠加编码的迭代检测

在广义空间调制(generalized spatial modulation, GSM)系统中,接收端信号检测方案的误比特率性能与复杂度是重要衡量指标。将发送端的星座调制与分层叠加编码(superposition coded modulation, SCM)方案结合,接收端分层检测时各层的码本搜索空间大小仅与该层的调制方式有关,有效降低算法的搜索次数。为获得更好误比特率性能,引入迭代的思想,即迭代分层检测(iterative layered detection, ILD),通过在解调第1层符号信息时选出ite个候选组合集,分别进行第2层到第L层的循环迭代,最后选取第L层调制符号与对应码本间欧式距离最小的迭代次数,作为最优检测符号。仿真结果表明,其误比特率性能接近最大似然(maximum likelihood, ML)检测,且计算复杂度降低了81.25%。     

基于子空间跟踪的线性共轭半盲多用户检测

考虑实际的MC-CDMA上行链路系统,在深入研究基于子空间的MMSE半盲多用户检测算法的基础上,针对原算法引入子空间误差导致检测性能下降的问题,提出MC-CDMA系统下一种基于子空间跟踪的线性共轭MMSE半盲多用户检测算法.将子空间方法和线性共轭的思想相结合,应用新定义的信号子空间设计了基于子空间方法的线性共轭MMSE检测器,采用OPAST子空间算法实现了信号子空间的自适应跟踪.仿真结果表明,与以往的基于子空间的MMSE半盲多用户检测相比,此算法有效地提高了信干噪比,降低了系统的误比特率.     

改进的Turbo码自适应迭代译码算法及其性能仿真

获得优良的差错控制特性和多次迭代处理产生大的时间延迟是一对矛盾.为了有效解决这一问题,对Turbo码机理和迭代译码技术进行了深入研究,在此基础上,提出一种改进的自适应迭代译码算法.该算法的实质在于其新颖的译码迭代终止判决策略.通过使用译码器产生的尾比特进行错误检测并设计合适的最小迭代译码次数Imin,可以确保在较低的误码率情况下,有效地减少平均译码处理的迭代次数.计算机仿真以及对仿真结果的比较分析证明了这种改进的Turbo译码算法能够有效减少译码时间延迟.     

耦合Sylvester矩阵方程的改进的梯度迭代算法

本文通过构造矩阵分裂,结合线性系统的迭代方法,提出了求解耦合Sylvester矩阵方程的两种梯度迭代算法,并研究了这两种算法在满足初始迭代条件下的收敛性.最后给出数值算例验证了这两种算法的有效性.     

求解自由边界问题的自适应投影方法

对一类自由边界问题,提出了基于线性互补问题的自适应投影算法.采用有限差分格式将自由边界问题离散为一个线性互补问题,然后用自适应投影迭代算法求其数值解,该方法在迭代过程中自动调整参数,达到加快收敛速度的目的,每一步迭代只需要求解一个线性方程组.给出了具体算法过程,并利用投影性质得到了它们的收敛性分析.最后用数值算例对算法验证,与已有的算法比较,结果表明:参数对自适应投影算法影响较小,该方法收敛速度更快.     

极大熵原理与互补问题的一种迭代算法

把基于信息理论的极大熵原理应用到互补问题的一种等价的不动点格式中,构造了一种光滑的迭代算法,给出了迭代算法收敛的充要条件.对于对称单调的互补问题,给出了收敛的充分条件.扩充了原来的梯度投影法要求严格单调的限制,得出了与外梯度投影法类似的收敛性条件.最后,给出了数值算例,包括标准互补问题考题和随机生成的考题,并给出了该光滑迭代算法与外梯度投影法的数值比较.     

一种基于PAST盲分离的终极无线电信号检测方法

介绍终极无线电的基本架构和盲源分离的基本思想,提出一种基于投影逼近子空间跟踪(PAST)算法的终极无线电信号检测方法.仿真结果表明:该方法是一种可有效用于终极无线电系统中的信号检测方法,它不仅能够检测到系统中用户信号,而且能够在接收端恢复出用户信号.     

Error propagation determined iterative channel estimation with ICI mitigation for fast time-varying OFDM channels

The intersubcarrier interference （ICI） degrades the performance of the pilot-aided channel estimation in fast time-varying orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） systems.To solve the error propagation in joint channel estimation and data detection due to this ICI,a scheme of error propagation determined iterative estimation is proposed,where in the first iteration,Kalman filter based on signal to interference and noise is designed with ICI transformed to be part of the noise,and for the later iterations,a determined iterative estimation algorithm obtains an optimal output from all iterations using the iterative updating strategy.Simulation results present the significant improvement in the performance of the proposed scheme in high-mobility situation in comparison with the existing ones.     

双速率多载波码分多址系统盲空时多用户检测

针对多速率码分多址系统多址干扰导致系统性能降低和使用低率检测算法使系统可用物理用户数下降的问题 ,提出了接收端使用天线阵列的同步上行双速率多载波码分多址系统的低速率盲空时多用户检测方法 .该方法在将不同速率物理用户等效到低速率虚拟用户后 ,构筑了虚拟用户的空时特征向量 ,通过子空间投影特性得到各个虚拟用户空时特征向量的盲估计值 ,进而利用该估计值实现了无需进行模糊复系数估计的软判决多速率盲多用户检测 .由于引入空间信息 ,该方法能够有效抑制多址干扰 ,提高系统容量 .数值仿真结果表明 ,该方法与已知信道的最小均方误差方法性能相近 ,并且在误码率为 10 - 3时 ,使用 2根接收天线可以使系统信噪比改善约 8dB .虽然该方法只考虑了双速率系统 ,但其原理可以推广到任意的多速率系统