空间调制系统低复杂度检测算法研究

发布时间：2017-11-03 11:19

  本文关键词：空间调制系统低复杂度检测算法研究

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【摘要】：空间调制(Spatial Modulation,SM)是多天线无线通信领域的一个全新的调制方式,每时隙只允许一根发射天线激活来发送数据符号,除了星座信号传送信息比特,天线的位置也额外携带信息比特。由于其单射频传输特性,发送端不需要天线间同步、接收端仅需要一个简单的单数据流检测器。因此,空间调制相比传统的多天线技术具有更高的能量效率,一经提出就引起了的广泛关注。球形(Sphere Decoding,SD)检测算法可以极大降低SM最大似然检测算法的复杂度并具有接近最优的系统性能。SM系统有两个常用的球形检测算法,Receivercentric SD(SM-Rx)和Transmit-centric SD(SM-Tx)。由于SM-Rx在接收天线数目较少时,复杂度较高,而SM-Tx只适用发射天线较少的场景。所以本文提出了一个不需要三角形分解的球形检测算法GSM-Tx。仿真表明本文所提的GSM-Tx检测算法克服了SM-Rx和SM-Tx的限制、极大地减少复杂度的同时保持了最优的误码率性能(Bit Error Rate,BER),尤其用在更多发射天线或者高阶调制,即高频谱效率的SM。广义空间调制(Generalised Spatial Modulation,GSM)可以允许多根天线激活发送数据符号,进一步增加SM系统的频谱效率。在相同的频谱效率下,GSM系统所需要的发送天线数目比SM减少一半以上。但是检测复杂度依然是个很大的问题,尤其在高频谱效率下。所以,本文把GSM-Tx和SM-Rx算法改进应用到GSM系统中;仿真表明GSM-Tx算法具有最低的检测复杂度,尤其应用在高频谱效率下的GSM系统。为了利用空间信息进一步提高GSM技术的频谱效率和BER性能,本文提出了多天线状态空间调制技术(Multiple Antenna State Spatial Modulation,MAS-SM)。MAS-SM将天线状态不在局限于激活和关闭两种状态,而是将激活的各天线旋转某一固定角度θ的整数倍,使得信号向量在信号空间分布更加均匀。这意味MAS-SM技术有更多的天线组合可供选择,另外增大了三维星座符号的最小欧式几何距离。仿真表明,相同频谱效率下MAS-SM比GSM方案的具有更优的BER性能。
【关键词】：空间调制 低复杂度信号检测 球形算法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 空间调制技术的研究背景及进展15-16
• 1.2 空间调制检测技术的研究背景及进展16-18
• 1.3 论文的研究内容及章节安排18-21
• 第二章 空间调制技术21-37
• 2.1 MIMO系统模型21-23
• 2.1.1 单用户MIMO系统模型21-22
• 2.1.2 单用户MIMO容量分析22-23
• 2.1.3 单用户MIMO最大似然检测算法23
• 2.2 MIMO球形检测算法23-28
• 2.2.1 超定MIMO球形检测算法24-27
• 2.2.2 欠定MIMO球形检测算法27-28
• 2.3 空间调制系统模型28-31
• 2.3.1 SM调制器29-30
• 2.3.2 SM信道模型30-31
• 2.3.3 SM最大似然检测器31
• 2.4 空间移位键控系统模型31-32
• 2.5 空间调制系统的容量分析32-33
• 2.6 仿真结果分析33-36
• 2.6.1 MIMO-ML和SM-ML的BER性能33-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第三章 空间调制检测技术37-55
• 3.1 最大比合并译码37-38
• 3.2 SVD检测算法38-40
• 3.3 SM系统的球形检测算法40-44
• 3.3.1 SM-Rx检测器40-41
• 3.3.2 SM-Tx检测器41-44
• 3.4 本文提出的GSM-Tx的球形算法44-46
• 3.5 SM-Rx、SM-Tx和GSM-Tx算法计算复杂度分析46-47
• 3.5.1 SM-ML46
• 3.5.2 SM-Rx46
• 3.5.3 SM-Tx46-47
• 3.5.4 GSM-Tx47
• 3.6 仿真结果47-53
• 3.6.1 SM-Rx、SM-Tx和GSM-Tx的BER比较47-49
• 3.6.2 SM-Tx和GSM-Tx的搜索点数目比较49-50
• 3.6.3 SM-Rx、SM-Tx和GSM-Tx的复杂度比较50-53
• 3.7 本章小结53-55
• 第四章 广义空间调制技术及其检测技术55-63
• 4.1 引言55
• 4.2 广义空间调制系统模型55-57
• 4.3 广义空间调制的球形检测算法57-59
• 4.3.1 GSM-Rx检测算法57-58
• 4.3.2 本文提出的GSM-Tx球形算法58-59
• 4.4 GSM-Rx和GSM-Tx的算法复杂度分析59-60
• 4.4.1 GSM-ML59-60
• 4.4.2 GSM-Rx60
• 4.4.3 GSM-Tx60
• 4.5 仿真结果60-61
• 4.5.1 GSM-Rx和GSM-Tx BER比较60-61
• 4.5.2 GSM-Rx和GSM-Tx复杂度比较61
• 4.6 本章小结61-63
• 第五章 多天线状态空间调制技术63-69
• 5.1 引言63
• 5.2 多天线状态空间调制系统模型63-65
• 5.3 天线组合选择算法65-66
• 5.4 仿真结果66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 结束语69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者简介77-78

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本文编号：1135969