双向无线中继信道mimo-pnc信号检测技术研究.docx

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Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON MIMO PHYSICAL WORK CODING SIGNAL DECTION BASED ON TWO WAY RELAY CHANNELS
Candidate: Zhang Jinjun
Supervisor: Associate Prof. Li Wei
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Information munication Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: Dec, 2014
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘 要
21 世纪初网络编码理论取得了突破性进展,物理层网络编码技术利用了无线环境下电磁波的广播特性,将中继节点也纳入编码的范围,使其不仅仅只具有存储转发功能,从而提高了网络吞吐量并可提高系统的鲁棒性,其在安全性和功率消耗方面也有一定的性能提升。MIMO 技术通过在收发两端增加天线的数目形成并行的链路提升网络容量并能够通过分集复用等技术提高可靠性。以上两种技术的结合是本文的研究重点。
本文对无线通信领域一个典型的应用场景——双向中继信道模型做了系统的研究,并详细介绍了物理层网络编码技术和映射方案。在阐述该模型的基础上,将 MIMO 和 PNC 技术结合应用到双向无线中继信道上,相比于单纯的单天线网络,其在吞吐量和可靠性方面都有更好的性能,但同时更多的天线数目和更加复杂的编码技术也会带来一系列问题,在接收端信号的检测是其中的难点,天线数目越多,信号之间的干扰就越严重,检测时如何减少其他信号的干扰和减少错误传播现象是设计检测算法的关键。
传统的 MIMO-PNC 检测算法包括 ZF 检测、MMSE 检测、SIC 检测和 ML 检测等,ZF 和 MMSE 检测是线性检测算法,算法简单但性能一般,而 ML 检测虽是最优检测但复杂度过高实用性较差,第四章在串行干扰消除的思想基础上提出了一种新的检测算法 QR-GSIC 算法,实现了在不显著增加复杂度的基础上提升检测性能,并通过 Matlab 仿真软件进行了性能分析。
格基规约辅助检测在进行信号检测时能够减少信道矩阵的条件数从而减小噪声的干扰,将其中的 LLL 算法与 QR-GSIC 算法结合,从抑制噪声方面提高检测性能,并通过仿真验证了改进后的 QR-GSIC+LLL 算法能够进一步提高 QR-GSIC 的检测性能。
本文从 MIMO 与 PNC 出发,以双向无线中继信道为平台,重点研究了 MIMO-PNC 的适用性,并解决 MIMO-PNC 在信号检测上的难点,对经典的算法做了回顾并提出了一些改进算法和思路,并通过仿真验证了改进后算法的优良性能。
关键词:物理层网络编码;MIMO;信号检测技术;误码率;串行干扰消除
Abstract
At the beginning of the 21st Century, network coding (NC) has made a great breakthrough in the realm of information theory, which work nodes involved in coding, and improves work throughput and the robustness of the system. The broadcasting nature of works makes the physical-work coding (PNC) e a hot topic in recent years. PNC technique can not only increase the throughput and data rate of work, but also can reduce the power consumption and enhances the safety of work. Multiple-input multiple-output (MIMO) technique, providing several parallel wireless links through implementing multiple antennas at both the tra