基于置信傳播的大規(guī)模DAS系統(tǒng)檢測和預(yù)編碼算法理論分析與應(yīng)用.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，4G系統(tǒng)的大規(guī)模商用，極大地促進(jìn)了社會和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，同時移動用戶也對無線傳輸速率以及通信服務(wù)體驗不斷提出更高要求。移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)作為未來移動通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力，對未來爆炸性移動數(shù)據(jù)通信提出了挑戰(zhàn)，第五代移動通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。而作為第五代移動通信系統(tǒng)中核心技術(shù)之一的大規(guī)模MIMO在學(xué)術(shù)界一直得到廣泛關(guān)注和研究，其能顯著提高移動傳輸速率以及頻譜效率。然而由于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中天線較多，傳統(tǒng)MIMO

2、系統(tǒng)中常用的上行檢測算法和下行預(yù)編碼算法(ZF和MMSE算法)需要求逆運(yùn)算會變得異常復(fù)雜，因此低復(fù)雜度的檢測算法和預(yù)編碼算法是大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中眾多研究熱點之一，而這也正是本文所要討論的核心內(nèi)容。本文以大規(guī)模DAS系統(tǒng)為信道模型，利用信道可以大幅稀疏化的特性，研究低復(fù)雜度的檢測算法和預(yù)編碼算法，為解決大規(guī)模DAS系統(tǒng)中檢測和預(yù)編碼復(fù)雜度過高提出了一種可行的方案。
　　本文首先介紹了論文的研究背景，闡述了MIMO技術(shù)的發(fā)展歷程，以

3、及本文所要研究的核心內(nèi)容及相關(guān)的研究現(xiàn)狀。
　　移動傳播環(huán)境是分析移動通信問題的基礎(chǔ)，本文在充分考慮大規(guī)模DAS系統(tǒng)中的信道特點的基礎(chǔ)上，建立大規(guī)模DAS系統(tǒng)信道模型，分析了考慮導(dǎo)頻和信道估計時的信道容量。然后在給出的大規(guī)模DAS系統(tǒng)信道模型的基礎(chǔ)上提出了信道稀疏化的方法，得到稀疏化后的信道矩陣，以及稀疏化后非零元素位置記錄集合（用于第三、四章節(jié)的檢測算法和預(yù)編碼算法的低復(fù)雜度實現(xiàn)），同時也給出了稀疏化后的信道容量計算方法。

4、>　　在大規(guī)模DAS系統(tǒng)的上行鏈路的檢測過程中，實質(zhì)是對每個發(fā)送信號在信號星座中識別使得誤差最小的星座點，故可以采用置信傳播(BP)進(jìn)行信號識別。本文中首先分別分析了基于MRF模型和基于FG模型的BP算法過程，然后對比兩者的算法復(fù)雜度，得出基于FG模型的算法復(fù)雜度更低，所以在大規(guī)模DAS系統(tǒng)中就采用基于FG模型的BP算法。在大規(guī)模DAS系統(tǒng)中結(jié)合系統(tǒng)信道稀疏性的特征，給出了基于BP算法的低復(fù)雜度檢測技術(shù)，并充分利用大規(guī)模DAS系統(tǒng)分布式

5、的特點，給出算法在實現(xiàn)具體過程中可以將BPU的計算分解成許多更小的計算分發(fā)給不同的RAU進(jìn)行獨立計算，從而可以大幅提升系統(tǒng)性能。
　　在大規(guī)模DAS系統(tǒng)的下行鏈路預(yù)編碼中，由于求解值是在連續(xù)域中，所以無法使用類似于上行鏈路中的BP算法，而利用Gaussian變量特點，迭代求解變量的均值和方差，從而得到變量值，這就是GaBP算法的原理。本文首先分析了GaBP算法的原理，并闡述了采用GaBP算法求解RZF算法的方法。在大規(guī)模DAS系統(tǒng)