基于球形译码的广义空间调制信号检测算法研究

摘要

多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）技术能够在不增加系统发射功率和信道带宽的同时，有效提高系统容量和可靠性，因此成为无线通信技术中研究的热点。空间复用(Spatial Multiplexed）技术和空间调制(Spatial Modulation, SM）技术是 MIMO技术的两个重要的研究方向。空间复用技术具有较高的信道容量，但信道间干扰（Inter Channel Interference, ICI）严重，系统接收机检测复杂度高等。空间调制技术引入了空间维度来提升频谱效率，与传统MIMO技术相比，可以有效避免信道间干扰，同时发送端仅需一个射频链路，且接收端检测复杂度低。但 SM技术也存在一定问题，比如频谱效率提升有限、对发送天线数量有一定要求等。空间复用广义空间调制（Spatially Multiplexed Generalized Spatial Modulation, SMu-GSM）技术结合了空间复用和空间调制技术，将发送信息映射为空间信息和符号信息，激活的多根天线发送多路独立数据，具有空间复用技术频谱效率高的特点，同时减小了信道间干扰。
　　论文主要对 SMu-GSM系统中的信号检测算法进行研究，重点研究球形译码（Sphere Decoding, SD）检测算法。论文首先对经典SD算法的检测过程进行研究分析，然后针对经典SD检测算法搜索半径收敛较慢、搜索过程存在计算冗余等问题，在 SMu-GSM系统中提出了几种低复杂度的改进球形译码检测算法。论文主要的研究工作及成果归纳如下：
　　①分析研究经典球形译码检测算法Tx-SD与Rx-SD，并将其应用到SMu-GSM系统中；
　　②针对经典球形译码的搜索过程中搜索半径收敛较慢的问题，提出一种基于排序的半径迭代球形译码检测算法S-SD；
　　③针对经典球形译码搜索过程中存在大量计算冗余的问题，提出一种基于树搜索的球形译码检测算法T-SD，算法构造一个多叉树模型对候选解向量集合中的重复元素进行合并，减少了搜索过程中的冗余计算；
　　④T-SD中仍然存在较多的重复元素，为了进一步充分减少冗余计算，提出一种基于路径搜索的球形译码检测算法P-SD。
　　仿真结果表明，与最大似然检测和经典球形译码算法相比较，改进算法在保证误比特性能（Bit Error Rate, BER）的同时，均有效地降低了计算复杂度。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题国内外研究现状

1.3 论文主要工作与章节安排

2 空间调制系统与广义空间调制系统

2.1 空间复用MIMO系统模型

2.2 SM系统模型

2.3 SMu-GSM系统模型

2.4 检测算法

2.5 本章小结

3 基于排序的半径迭代球形译码检测算法研究

3.1 经典球形译码检测算法

3.2基于排序的半径迭代球形译码检测算法

3.3 复杂度分析

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

4 基于树及路径搜索的球形译码检测算法研究

4.1 基于树搜索的球形译码检测算法

4.2 基于路径搜索的球形译码检测算法

4.3 改进算法复杂度分析

4.4 仿真结果

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：