基于格理论的MIMO检测技术研究

发布时间：2022-02-08 15:23

　　多输入多输出（Multi-Input Multi-Output,MIMO）空间复用技术利用包含丰富多径的无线信道实现多路信号的并行传输,在不要求额外带宽和发射功率的前提下大幅提高了频谱利用率,是未来无线通信系统实现高速数据传输的关键技术之一。低复杂度、高性能的接收端信号检测技术是MIMO系统实现的关键。通过使用格理论中的格基规约技术构造单模系数矩阵、把实际信道矩阵变换为更正交的等效信道矩阵,低复杂度的线性以及串行干扰消除检测方案能够获得与最优极大似然检测一致的分集增益。最近,迫整MIMO接收技术的提出则进一步揭示,在同样的检测架构下,把对系数矩阵的限制条件放松为满秩整数矩阵能够带来潜在的性能增益。针对此类检测技术,本文以构造计算复杂度合理且能保证最优或近似最优检测性能的系数矩阵提取算法为目标开展研究,取得了以下主要成果:第一,针对无编码MIMO空间分集系统,基于复数格对偶格的代数和几何意义建立了最优系数矩阵构造与信道矩阵对偶格之间的如下关系:采用线性检测时,最优的满秩整数系数矩阵可通过精确求解信道矩阵对偶格的逐次最小量问题（Successive Minima Problem,SMP）获... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 传统MIMO检测技术
        1.2.1 最优检测方案
        1.2.2 基于线性均衡的检测方案
        1.2.3 基于串行干扰消除的检测方案
    1.3 格理论在MIMO检测中的应用情况及研究现状
        1.3.1 MIMO传输的格解释
        1.3.2 基于树搜索的MIMO检测方案
        1.3.3 格基规约辅助的MIMO检测方案
        1.3.4 两类检测方案的性能-复杂度比较
    1.4 发展趋势和现有研究的不足
        1.4.1 迫整接收技术带来的启示
        1.4.2 格的复数域推广
        1.4.3 现有研究的局限性分析
    1.5 论文的主要研究内容及创新点
第2章 基于复数格的低复杂度高性能MIMO检测方案优化设计问题
    2.1 引言
    2.2 格的复数域延伸
        2.2.1 定义和相关概念
        2.2.2 格的基本计算问题
        2.2.3 格基规约技术
        2.2.4 对偶格
    2.3 基于复数格的线性检测优化分析
        2.3.1 检测性能与信道矩阵对偶格的联系
        2.3.2 系数矩阵最优设计问题
        2.3.3 仿真结果
    2.4 基于复数格的串行干扰消除检测优化分析
        2.4.1 检测性能与信道矩阵对偶格的联系
        2.4.2 系数矩阵的最优设计问题
        2.4.3 仿真结果
    2.5 本章小结
第3章 用于最优线性检测的SMP精确求解算法
    3.1 引言
    3.2 构造思想
        3.2.1 实数格SMP与SAP的联系
        3.2.2 复数格SMP与其同构实数格SAP的联系
    3.3 精确求解实数格SAP的球解码算法
        3.3.1 搜索树的构造
        3.3.2 搜索方案
        3.3.3 两个简单的改进
        3.3.4 对中间搜索结果的利用
    3.4 精确求解实数格SMP的算法
        3.4.1 算法描述
        3.4.2 计算复杂度分析
    3.5 精确求解复数格SMP的算法
        3.5.1 算法描述
        3.5.2 计算复杂度分析
    3.6 性能评估
        3.6.1 计算复杂度
        3.6.2 系统性能
    3.7 本章小结
第4章 用于最优及近似最优串行干扰消除检测的CKZ及CBKZ规约算法
    4.1 引言
    4.2 CKZ规约算法的构造思想
        4.2.1 基向量搜索
        4.2.2 新基的扩张
    4.3 精确求解复数格SVP的复数域球解码算法
        4.3.1 复平面按需SE枚举策略
        4.3.2 复数域球解码算法描述
        4.3.3 计算复杂度分析
    4.4 CKZ规约算法构造
        4.4.1 基于复数域单模矩阵变换的新基扩张
        4.4.2 基于局部CLLL规约的预处理
        4.4.3 CKZ规约算法总结
    4.5 CKZ规约算法的性能评估
        4.5.1 计算复杂度
        4.5.2 系统性能
    4.6 CBKZ: CKZ规约算法的一种分块化改进
        4.6.1 CBKZ规约准则及其与其他规约准则的联系
        4.6.2 CBKZ规约算法的构造
    4.7 CBKZ规约算法的性能评估
    4.8 本章小结
第5章 用于近似最优线性检测的CMinkowski规约算法及一种放松算法
    5.1 引言
    5.2 CMinkowski规约算法构造
        5.2.1 构造思想
        5.2.2 用于基向量搜索的改进复数域球解码算法
        5.2.3 预处理和算法总结
        5.2.4 计算复杂度分析
    5.3 CMinkowski规约准则的放松和算法构造
        5.3.1 CMinkowski规约准则的放松
        5.3.2 CMinkowski-Relax规约算法构造
        5.3.3 固定迭代次数的改进算法
        5.3.4 计算复杂度分析
    5.4 性能评估
        5.4.1 系统性能
        5.4.2 计算复杂度
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]对偶格约减辅助MIMO检测的噪声投影按序逐次消去算法（英文）[J]. 刘金铸,邢松,沈连丰.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2013(03)
[2]MIMO系统中低功耗性能最优的球译码[J]. 钱荣荣,漆渊,彭涛,王文博.  北京邮电大学学报. 2011(01)
[3]复数域格缩减的MIMO检测算法研究[J]. 孙艳华,王浩,张延华.  电子科技大学学报. 2010(05)
[4]MIMO系统中k-best球形译码算法研究[J]. 林云,王宇.  电波科学学报. 2009(01)



本文编号：3615303