多用户MIMO上行系统中基于仿射投影的解码方法研究

【摘要】为了满足各种应用的高速率传输要求，人们急切需要高速率的无线通信系统，比如多输入多输出(MIMO)系统。MIMO技术作为一种多天线技术，可以显著提高传输速率以及提高无线传输的可靠性。因此，它是当今无线通信技术中的一个重大突破。对于点对点的MIMO系统，人们已经对其发射机和接收机做了大量的研究工作。但是对于多址接入MIMO系统的发射机和接收机的研究工作还需要继续。本文研究了多址接入MIMO系统中解码方法及性能的问题。假设一个多址接入MIMO系统有K个用户，每个用户有N根天线，基站有M根接收天线。这个用户在同一频带向基站同时发送信号。在基站，所有用户的信号叠加在一起，那么一个用户的信号对于其他用户来说就是干扰信号。因此，在设计接收机时，干扰问题至关重要，尤其是在发送方不知道信道信息的状况下。对于一种解码方法，有两个重要因素需要考虑：一个是解码复杂度，另一个是解码性能。对于解码性能的考察，我们通常是用“增益阶数”来衡量的。从解码复杂度的角度考虑，我们当然希望得到低复杂度的解码方法。所谓的增益阶数，是指随着系统信噪比（SNR）的增大，系统错误概率下降的指数。所以，增益阶数自然是越大越好。而现已有的结果表明，当N1时，最大似然（ML）解码的增益阶数为，而迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）的增益阶数为MK1。显然ZF解码和MMSE解码的增益阶数比ML解码的小。但是同样，它们的解码复杂度也低。可以说现已有的主要解码方法都不能实现增益阶数和解码复杂度的折中。在本文中我们提出了一种新的解码方法——仿射投影解码法，来实现折中。假设系统参数满足MKN。我们将用户分为多组，每组k(1kK)个用户。随机选择一组用户，我们称之为联合用户，而剩余的用户称为干扰用户。接着采用仿射投影法解码法，消除干扰用户的信息，从而解出联合用户的信息。在这个过程中，仿射投影后的基本接收方程与点对点的基本接收方程是一样的，唯一改变的就是噪声。那么自然地，点对点MIMO系统的解码方法都能适用于联合用户解码。然后，通过选取不同的分组，重复上述步骤，直到所有用户的信息都解出来。经过性能分析可以得出其增益阶数为(MKNkN)N。此方法的解码复杂度低于ML解码，但是增益阶数高于ZF、MMSE解码，实现了解码复杂度和增益阶数的折中。在此基础之上，我们又提出了基于用户选择的仿射投影解码方法，提高了系统性能。我们还讨论了经过仿射投影后的系统容量域。结论显示当信噪比趋于无穷大时，仿射投影解码有最佳的速率增加斜率。也就是说，它达到了最佳的自由度；二是当接收天线趋于无穷时，仿射投影解码后的系统容量逼近于多址接入MIMO系统能达到的最大容量。
【作者】侯林林；
【导师】王海泉；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】MIMO；上行链路；仿射投影；成对错误概率；容量域；

【参考文献】
[1]胡杰.大学英语审美化教学实践探索[D].西南大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[2]李晓晨.论GATT第20条的适用[D].大连海事大学,法律,2013,硕士.
[3]张启超.A Psalm of Life多译文的美学鉴赏与比较[D].沈阳师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[4]谢雯雯.运用“动—定序贯”思维辨证治疗急性痛风性关节炎的临床研究[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[5]张军勇,唐建超,马辉,陈程.南堡凹陷断裂特征及对油气藏的控制作用[J].石油地球物理勘探,2011,S1:134-138+163+173.
[6]颜小虎.中文搜索引擎的发展现状与趋势研究[D].北京印刷学院,2005.
[7]杨男才.基于计算思维的高中信息科技《算法与程序设计》教学探究[D].上海师范大学,现代教育技术（专业学位）,2013,硕士.
[8]马晓楠.中国农村合作金融的异化与回归研究[D].辽宁大学,金融学,2014,博士.
[9]凌静.市、县两级政府领导班子绩效考核指标体系构建[D].华中科技大学,行政管理,2012,硕士.
[10]李伟杰,熊辉明.基于纳米体系杂化水凝胶的最新进展[J].化工新型材料,2014,01:16-18.
[11]常利强.拉萨区域供暖热源方案优选方法的应用研究[D].重庆大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2014,硕士.
[12]张肖静.抗日战争时期的张澜研究[D].西南大学,中国近现代史,2014,硕士.
[13]张雪贞.Narcotrend监测和丙泊酚血药浓度对耳鼻喉科微创手术静脉全身麻醉气管拔管时机判断的研究[D].广州医科大学,麻醉学,2013,硕士.
[14]王伟.SLC2A14、IGF1基因多态性与中国汉族人群迟发性阿尔茨海默病易感性的关联研究[D].青岛大学,神经病学,2013,硕士.
[15]曹锦峰.厚松散层大采高综采面矿压规律及支架工作阻力研究[D].西安科技大学,矿业工程,2013,硕士.
[16]郭美心.米兰·昆德拉小说中的“性与政治”[D].黑龙江大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[17]豆建.心理资本、社会支持对大学生人际关系的影响研究[D].西北大学,应用心理学,2014,硕士.
[18]祝运海.中国可可产业发展战略研究[J].饮料工业,2014,05:47-51.
[19]毕瑞.氯盐—亚锡（Ⅱ）盐协同催化生物质转化制乳酸甲酯[D].湖南大学,化学工程与技术,2012,硕士.
[20]王理同,王晓叶,原俊青,周明华.基于半参数EGARCH模型的VaR和CVaR度量与实证研究[J].数理统计与管理,2014,04:655-659.
[21]戴冕.伦敦奥运会与国家形象塑造的影响研究[D].沈阳体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[22]吴胤槟.国际公法视角下遇难船避难准入法律问题研究[D].大连海事大学,法律,2014,硕士.
[23]于雪岗.基于非视距的自定位算法研究与优化[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2012,硕士.
[24]王利文.直推式支持向量机的研究学习[D].重庆大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[25]蒋红兵.激光仪器,采购有道[J].现代医学仪器与应用.2006(01)
[26]张立华.CRM理论及其在银行中的应用研究[D].辽宁工程技术大学,2003.
[27]冯宇峰.含夹矸特厚煤层综放开采关键技术研究[D].中国矿业大学,采矿工程,2014,硕士.
[28]戴稳胜,张阿兰,谢邦昌.数据挖掘功能之四:关联分组[J].中国统计,2005,01:52-53.
[29]蔡红,王宁.试析数字产品的定价策略[J].商场现代化,2014,04:95-96.
[30]邓进.城市轨道交通车站客流特征与周边土地利用互动关系[D].北京交通大学,2015.
[31]张洪波.锦州港301~#十二万吨原油码头污染风险分析与应急对策研究[D].大连海事大学,环境工程,2012,硕士.
[32]夏文峰.数据中心一体化：监测与控制[D].中国科学技术大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[33]严爽.有限域上超椭圆曲线离散对数问题的错误攻击问题[D].山东大学,信息安全,2013,硕士.
[34]肖琼.金融危机前后我国对外贸易商品结构演变及特征研究[D].广东外语外贸大学,国际商务,2014,硕士.
[35]曹雪囡.《发展汉语·高级综合Ⅰ》（第二版）的多媒体教学设计[D].吉林大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[36]武林.高校思想政治教育中的心理疏导研究[D].成都理工大学,思想政治教育,2013,硕士.
[37]刘文山.利他合同第三人履约请求权探讨[D].西南政法大学,民商法学（专业学位）,2012,硕士.
[38]杨军志.面向失效风险环境的弹性供应链网络设计研究[D].东北大学,企业管理,2010,硕士.
[39]樊华.淘宝电子商务实体店铺的区位组织影响[D].河北师范大学,人文地理学,2012,硕士.
[40]郑凯.芯片级封装互连体在电流作用下的损伤行为[D].沈阳航空航天大学,材料学,2013,硕士.
[41]陶安安.象山县耕地地力调查与评价研究[D].浙江大学,农业推广（专业学位）,2012,硕士.
[42]杨茜.工程车辆驾驶室ROPS-悬挂阻尼结构研究[D].太原科技大学,车辆工程,2013,硕士.
[43]刘菲.人体胎盘民法保护问题研究[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[44]郭辉.车辆Ad hoc网络路由协议研究[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[45]张琦.胜利褐煤催化热解的产物特性及动力学研究[D].中国矿业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[46]黄庆红.国际半导体技术发展路线图(ITRS)2013版综述(3)[J].中国集成电路,2014,11:14-26.
[47]唐多昌,李晓红,袁春华,杨宏道.机械剥离法制备高质量石墨烯的初步研究[J].西南科技大学学报,2010,03:16-18+59.
[48]于甲军.基于图像处理的在线火焰检测技术在燃烧实验中的应用[D].浙江大学,工程热物理,2013,硕士.
[49]姚安琪.移动营销在我国中高端服装品牌中的运用[D].武汉纺织大学,艺术设计,2014,硕士.
[50]张朝晖.文学豫军的新历史创作[D].西南大学,中国现当代文学,2014,硕士.