MIMO信號(hào)檢測研究.pdf

1、隨著移動(dòng)設(shè)備功能的不斷豐富以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)堵塞大有上升的趨勢。在面對(duì)有利的頻譜資源的稀缺性以及不斷增長的吞吐量需求，大規(guī)模多輸入多輸出（Massive Multiple-input Multiple-output）系統(tǒng)必定是即將到來的5G網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。Massive MIMO技術(shù)通過使用更多的天線服務(wù)用戶，將帶來更高的頻譜效率以及更高的能量效率。
　　與單根天線點(diǎn)到點(diǎn)的系統(tǒng)相比，在MIMO系統(tǒng)中，

2、同信道干擾（co-channel interference）增加了信號(hào)檢測的難度。一方面，最優(yōu)的MIMO信號(hào)檢測方法是一個(gè)NP-hard的問題，其運(yùn)算復(fù)雜度隨著發(fā)送天線數(shù)目而呈指數(shù)式的增長，未來Massive MIMO將會(huì)在基站使用成百上千的天線，最優(yōu)信號(hào)檢測方法幾乎無法實(shí)現(xiàn)。另一方面，盡管隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，硬件性能在增強(qiáng)，但用于計(jì)算的功耗在增大，為了綠色可持續(xù)發(fā)展，我們應(yīng)該盡可能減少計(jì)算功耗。因此，低運(yùn)算復(fù)雜度且能保證性能的MIM

3、O信號(hào)檢測方法在實(shí)際應(yīng)用中顯得非常必要。
　　本文主要研究MIMO系統(tǒng)信號(hào)檢測算法，主要面向硬判檢測。本文首先對(duì)多種信號(hào)檢測方法進(jìn)行簡單的回顧，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，然后將最先進(jìn)的貝葉斯近似推理方法結(jié)合MIMO信號(hào)檢測中，最后介紹了一種低復(fù)雜度高性能的MIMO迭代接收機(jī)。
　　本文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　首先，數(shù)學(xué)上，總結(jié)了一般教材比較少提及的復(fù)隨機(jī)變量的定義與性質(zhì)，這些性質(zhì)與定義有助于我們理解后文的內(nèi)容。此外，強(qiáng)調(diào)了復(fù)數(shù)的“同

4、構(gòu)”現(xiàn)象，再借此把高斯相乘定理推廣到復(fù)數(shù)域，給出了原創(chuàng)性證明。
　　然后，數(shù)學(xué)上，用一種新的方式推導(dǎo)了期望傳播（Expectation Propagation）算法，從精確的后驗(yàn)概率計(jì)算，到假想密度濾波，再到期望傳播算法，用迭代流程圖清晰地展示三種算法的演化與差異。
　　最后，介紹了一種基于期望傳播算法的MIMO迭代接收機(jī)，搭建了完整的MIMO點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信仿真平臺(tái)，并在仿真實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證該方法的有效性。除此以外，本文對(duì)基于EP的M