拉格朗日乘子估计在MIMO检测中的应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wysnl2009
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MIMO技术是指在收发两端同时配置多个天线的无线传输技术,它既可以实现复用增益,又可以实现分集增益,是无线通信领域获得突破性进展的关键技术,并已成为广泛研究的热点问题。与此同时,由于MIMO系统在接收端需要对接收到的多路重叠信号进行分离检测,从而大大增加了检测难度、系统实现的成本。因此,如何以较低的计算复杂度,有效地抑制系统中的信道噪声及信号间的干扰,检测出可靠的信号,成为当前迫切需要解决的问题。最大似然检测被公认为是最优的检测算法,但是由于较高的复杂度,妨碍了其在实际的通信系统中的应用。本文针对于此,在BPSK调制的MIMO系统中,以最大似然检测问题为基础将其转化一个能够利用拉格朗日乘子法求解的带等式约束的问题,实现了计算复杂度和检测性能的折衷。本文研究的主要内容及提出的创新点如下:一、本文给出了一种基于拉格朗日乘子估计的线性检测方法。首先利用拉格朗日乘子法求解带有等式约束的二次规划问题,推导出拉格朗日乘子和发送信号以及信道噪声之间的关系,然后利用MIMO系统的特殊性、拉格朗日乘子和信道噪声之间的关系,在发送信号和信道噪声未知的情况下,给出了估计拉格朗日乘子的方法,并利用二进制二次规划问题的充分性条件,对估计的拉格朗日乘子进行进一步地约束,提高了拉格朗日乘子的估计准确性。二、本文对新方法进行了渐进有效性分析,从理论上证明了新方法的性能优于已有的多种线性检测器,如ZF,MMSE检测器。三、本文给出了一种估计拉格朗日乘子的改进方法,利用迭代法逐步对估计的拉格朗日乘子进行修正,减小拉格朗日乘子的估计误差,得到更准确的拉格朗日乘子,最终得到基于迭代的拉格朗日乘子估计的线性检测方法。相对于未迭代方法,这种迭代方法进一步提高了检测性能。在MATLAB平台上,本文对提出的检测方法及改进方案进行了性能仿真及复杂度分析,实验结果证明所提方法不仅具有较低的多项式复杂度,且具有较好的,甚至近最优的检测性能。
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