基於格基規約的MIMO系統用戶選擇關鍵技術研究

《基於格基規約的MIMO系統用戶選擇關鍵技術研究》是依託北京航空航天大學，由白琳擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於格基規約的MIMO系統用戶選擇關鍵技術研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：白琳
• 項目類別：專項基金項目

項目摘要

用戶選擇技術在獲取多用戶接入信道的多用戶分集增益中能夠起到至關重要的作用。傳統多用戶MIMO系統的用戶選擇準則多假設用戶接收機使用了最優的信號檢測方法。而實際MIMO系統為了避免最優檢測方法帶來過高的計算複雜度，往往需要使用低複雜度的次優檢測方法，這使得傳統的選擇機制在相應情況下缺乏實用性。另外，基於格基規約的信號檢測方法具有複雜度較低和完全獲取接收分集增益、性能逼近最優方法的優點，從而在實際的MIMO系統中具有較大套用價值。在這一前提下，十分有必要針對此檢測方法設計相應的用戶選擇準則。本項目將從單用戶選擇出發，進而推廣到多用戶選擇策略，研究針對格基規約疊代檢測方法的用戶選擇準則。與傳統用戶選擇機制相比，我們的選擇機制在使用格基規約疊代檢測方法時能夠同時獲取完全的多用戶分集和接收分集增益，並保證其計算複雜度低於現有方法。

結題摘要

在多用戶多輸入多輸出（MIMO）系統中，用戶選擇技術對於獲取由用戶接入信道而帶來的多用戶分集增益至關重要。傳統的多用戶MIMO系統的用戶選擇準則多假設用戶接收端採用最優信號檢測方法，如最大似然（ML）檢測。但由於ML方法極高的計算複雜度導致其在實際系統中難以套用，這也就使得傳統的多用戶選擇機制在實際系統中缺乏實用性。與此同時，基於格基規約（LR）的信號檢測方法則由於具有與ML相同的完全接收分集增益與多項式複雜度的優點而被廣泛研究與套用。基於此，本項目針對LR檢測器設計相應的最優用戶選擇算法，以實現在降低計算複雜度的同時最大化多用戶MIMO系統性能。本項目從基於LR的疊代接收檢測方法入手分析其所能獲得的分集增益並推導相應的誤碼率表達式；隨後在此基礎上建立最小化誤碼率單用戶選擇準則並與傳統方法在性能方面進行比較；最後在單用戶選擇基礎之上建立多用戶選擇方法的數學模型以推導出最優多用戶選擇策略，並提出相應的低複雜度選擇方法與最佳化算法。通過理論分析和數值仿真，我們驗證了在多用戶MIMO系統中，如果使用最優的單用戶選擇策略，那么基於LR的檢測方法則可獲得與ML檢測方法相同的分集增益，即完全的接收分集和多用戶分集增益；針對多用戶選擇問題，本項目所研究的基於誤碼率的貪婪用戶選擇策略，即LRG用戶選擇策略，能夠大幅降低窮舉選擇方法所需的高複雜度；為了進一步降低複雜度，在此基礎之上，本項目又設計了一種高效LRG算法，即 UBLRG算法。通過理論與仿真分析可知，在使用貪婪選擇策略時，LR檢測法可以獲得與ML檢測法相同的分集增益，且低複雜度UBLRG方法實現了與窮舉策略可比的系統性能。