《時頻雙選信道中基於變分推理的疊代接收技術》是依託北京理工大學，由武楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：時頻雙選信道中基於變分推理的疊代接收技術
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：武楠
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著人們對移動性和多媒體業務需求的不斷增長，由多徑和都卜勒效應引起的時間和頻率雙選擇性衰落對無線傳輸的影響越來越顯著，因此其最佳接收機必須進行聯合信道估計和檢測。本課題將已在機器學習領域得到成功套用的變分推理引入時頻雙選信道的接收機設計，通過最小化與目標函式之間的KL距離，將包含多變數的複雜函式用相對簡單且易於因式分解的函式近似。對採用基擴展模型參數化的時頻雙選信道，研究受到載波頻偏和相位噪聲影響下基於變分推理的聯合信道估計和檢測算法，分析不同獨立性約束條件對算法性能和複雜度的影響。在時頻雙選信道的因子圖模型上，研究基於變分推理的混合訊息傳遞的規則和條件，設計基於變分訊息傳遞的疊代估計、檢測和解碼算法，並通過EXIT圖和半分析方法分析其性能。由於變分推理具有系統性和結構化的特點，本課題的研究可擴展至干擾抑制、多用戶檢測等問題，對疊代接收機的設計具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
未來移動通信要求更高的傳輸數據速率，傳送信號的頻寬往往大於傳輸信道的相干頻寬，引起的頻率選擇性衰落造成符號間干擾。另外，高速移動的通信設備帶來的都卜勒效應，使得通信信道隨時間快速變化，接收機需要聯契約步、信道估計與符號檢測。考慮到雙選信道參數未知且遠大於觀測數目，本課題採用復指數基（CE-BEM）展開模型對信道進行建模，以減少待估計的信道參數的個數。課題將已在統計物理等領域得到廣泛套用的變分推理方法引入接收機設計，通過最小化與目標函式之間的KL 距離，將包含多變數的複雜函式用相對簡單且易於因式分解的函式近似。首先，利用變分推理的方法和因子圖上的訊息傳遞規則，提出了一種聯合雙選信道估計與符號檢測算法。藉助於快速傅立葉的高效性，提出的算法複雜度低，僅與觀測數據的長度成對數增長。然後，研究了在變分推理框架下，平均場、Bethe等不同的獨立性約束條件下的多種混合訊息傳遞算法，分析了算法的實現複雜度、誤碼率性能以及信道的估計性能。另外，對於受較強相位噪聲影響的通信系統，提出了一種聯合信道係數估計，相位噪聲估計和疊代解碼算法，消除了未知動態信道和相位噪聲對通信系統的影響。提出了聯合載波相位恢復和解碼算法，並藉助半分析模型分析了不同信道編碼系統下的載波相位恢復性能。此外，根據相關領域的研究發展情況，本課題還將提出的算法擴展套用到了下一代通信系統接收機設計中，解決了超奈奎斯特（FTN）波形調製模式下，數據符號通過雙選信道時的符號檢測問題，提出的算法實現複雜度與信道記憶深度無關，有利於大壓縮因子和信道延時擴展較長情況下的實際套用。本課題的研究成果，對於複雜信道下基於變分推理方法的接收算法設計具有較好的理論研究意義，對於實際中低複雜度接收機設計具有一定的參考價值。
