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为满足未来移动通信发展的需求,新一代无线通信系统一直在追求更高的数据传输速率。多天线技术无疑是提高信道容量的重要途径之一,但是一味追求高速率会使多输入多输出(Multiple-inputMultiple-output,MIMO)系统在能量消耗和实现复杂度方面不再具有优势。为解决这一难题,一种单射频链路大规模MIMO通信技术被提了出来,它就是空间调制技术(SpatialModulation,SM)。相比于传统的MIMO技术,SM在能源效率以及收发端设计复杂度上优势明显,这使得它成为未来无线通信系统的热门候选技术,尤其是配置有大规模天线的系统中。
本文立足于第五代移动通信系统,以实现更优的多天线传输为基本目标,针对SM技术进行了深入研究,重点从降低接收端信号检测复杂度又不损失性能着手,提出了若干项SM信号检测算法优化方案,主要工作及创新点如下:
1.通过借鉴MIMO信号检测中的分层搜索思想,提出了适用于SM信号检测的树形搜索结构,该结构创新性地利用接收天线实现分层,不需进行QR分解,使得SM树搜索变得简单,为树形搜索算法在SM信号检测中的应用奠定了基础。
2.针对SM系统配置大规模天线或采用高阶调制时检测复杂度仍然较高这一问题,提出一种以M算法为基础的,宽度优先的树形搜索算法M-ML(M-algorithmtoMaximumLikelihood)。该算法将每层搜索符号限制在固定数值内,缩小了最优检测搜索空间,具有时延小、利于实际应用的优点。
3.从深度优先和宽度优先两方面系统地分析了树形结构在SM信号检测中的应用:对深度优先的SD算法进行改进,提出一种基于首层排序的Rx-SD算法;针对宽度优先的M-ML算法,提出一种基于接收天线噪声功率排序的优化算法。仿真发现,两种改进算法可以在获得最优检测性能的前提下,使树形搜索遍历节点数明显减少,复杂度进一步降低。
本文立足于第五代移动通信系统,以实现更优的多天线传输为基本目标,针对SM技术进行了深入研究,重点从降低接收端信号检测复杂度又不损失性能着手,提出了若干项SM信号检测算法优化方案,主要工作及创新点如下:
1.通过借鉴MIMO信号检测中的分层搜索思想,提出了适用于SM信号检测的树形搜索结构,该结构创新性地利用接收天线实现分层,不需进行QR分解,使得SM树搜索变得简单,为树形搜索算法在SM信号检测中的应用奠定了基础。
2.针对SM系统配置大规模天线或采用高阶调制时检测复杂度仍然较高这一问题,提出一种以M算法为基础的,宽度优先的树形搜索算法M-ML(M-algorithmtoMaximumLikelihood)。该算法将每层搜索符号限制在固定数值内,缩小了最优检测搜索空间,具有时延小、利于实际应用的优点。
3.从深度优先和宽度优先两方面系统地分析了树形结构在SM信号检测中的应用:对深度优先的SD算法进行改进,提出一种基于首层排序的Rx-SD算法;针对宽度优先的M-ML算法,提出一种基于接收天线噪声功率排序的优化算法。仿真发现,两种改进算法可以在获得最优检测性能的前提下,使树形搜索遍历节点数明显减少,复杂度进一步降低。