基於寬線性模型的複數域通信信號處理方法研究

《基於寬線性模型的複數域通信信號處理方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由辜方林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於寬線性模型的複數域通信信號處理方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：辜方林
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

無論是直接下變頻接收、MIMO還是大規模MIMO技術，涉及的信號處理對象大都是覆信號，因此，覆信號處理方法的性能對於通信系統的性能具有十分重要的影響。傳統的基於線性模型的覆信號處理方法針對的是實部與虛部相互獨立的正則信號，而通信系統中許多信號是實部與虛部並不相互獨立的非正則信號。為此，本項目首先研究復隨機變數統計信息的描述模型和方法，通過利用覆信號實部與虛部之間的相關性，實現對覆信號統計信息的完全描述，並用資訊理論方法分析這種相關性對系統容量的影響。在此基礎上，針對通信系統中接收信號具有非正則性條件下的均衡、I/Q不平衡補償和MIMO信號檢測等問題，通過寬線性模型以充分利用覆信號的非正則性，實現一定準則下的最佳均衡、檢測。特別的，針對MIMO系統中傳送信號具有非正則性或者存在多用戶干擾時的預編碼問題，通過合理設計寬線性預編碼矩陣，使傳送信號具有恰當的非正則特性，從而最大化系統容量。

結題摘要

本項目重點圍繞復隨機變數統計信息的描述模型和方法、基於寬線性模型的信號檢測和濾波算法、多用戶系統中基於寬線性模型的預編碼算法等三個方面內容展開研究。取得的主要成果具體如下：① 覆信號統計特性描述模型與分析。本項目的特色與創新之處體現在論述了覆信號高階循環性的描述方法，證明了M-PSK和M-QAM信號具有高階循環性，並分析了多載波調製方式對信號高階循環性的影響，為覆信號高階循環性用於IQ不平衡估計提供理論依據。並將資訊理論的分析方法擴展到複數域，從資訊理論角度分析覆信號的循環特性、正則特性等對通信系統容量的影響。② 基於寬線性模型的信號檢測、濾波算法研究。針對通信系統中接收信號具有非正則特性的均衡、I/Q 支路不平衡補償、信號檢測等問題，建立相應的寬線性模型，基於一定的準則，如 MMSE、MEE 等，依託複數域的最佳化理論，研究最優的寬線性濾波、檢測和估計算法，實現通信系統的複數域最佳化設計。③ 多用戶系統中基於寬線性模型的預編碼算法。首先深入分析了蜂窩網路中可能存在的多用戶干擾場景，分別針對Z-干擾信道和X-干擾信道場景，深入研究了實現帕累托邊界（可實現速率區域的邊界）的非正則信號的統計參數最佳化問題，獲得了閉合解，能夠以低複雜度實現最佳信號設計。在此基礎上，針對 MIMO 系統中傳統的線性預編碼不能實現非正則信號和存在多用戶干擾條件下的最優預編碼問題，通過從信道容量角度出發，採用寬線性模型的預編碼方法，充分利用複數域信號的非正則特性以實現在最大化系統信道容量或者用戶容量區域意義下的最佳預編碼矩陣設計。