《異步協作空時編碼系統中的低複雜度信號檢測技術研究》是依託南京航空航天大學，由柳濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：異步協作空時編碼系統中的低複雜度信號檢測技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：柳濤
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
協作通信的兩類主流方案中，相比於協作波束成形技術，採用開環傳輸的協作空時編碼技術，無需反饋信道，具有鏈路結構簡單，易於部署的優點。以其作為物聯網中受成本、體積、電池容量、處理能力等限制的感測器節點的傳輸方案，具有廣闊的套用前景。受制於器件性能和組網形式，感測器節點最有可能處於異步協作的傳輸模式。異步傳輸引入的時頻同步偏差不僅會降低系統誤碼性能，還會提高接收機設計的複雜度。為尋求具有低誤碼率和低複雜度的檢測算法，擬從三種技術路線開展研究：(1)通過最優濾波器設計實現信道矩陣壓縮，以求既充分提取信號能量又能簡化等效信道矩陣結構。(2)在並行干擾消除的疊代結構中，設計遮蔽模板合理區分等效信道矩陣中的干擾項和信號項，以求簡化疊代算法結構、加快收斂速度、降低初值精度要求。並對疊代算法收斂性做出理論分析。（3）利用編碼的正交結構，將檢測中的高維矩陣求逆問題轉化為低維帶狀矩陣的LDL分解，顯著降低計算複雜度。
結題摘要
採用開環傳輸的協作空時編碼技術，無需反饋信道，具有鏈路結構簡單，易於部署的優點。以其作為物聯網中受成本、體積、電池容量、處理能力等限制的感測器節點的傳輸方案，具有廣闊的套用前景。受制於器件性能和組網形式，感測器節點最有可能處於異步協作的傳輸模式。異步傳輸引入的時頻同步偏差不僅會降低系統誤碼性能，還會提高接收機設計的複雜度。為尋求具有低誤碼率和低計算複雜度的檢測算法，我們提出了適用於不同的載波頻偏（CFO）範圍的低計算複雜度的最小均方誤差（MMSE）均衡算法：（1）當CFOs較小時，我們提出了一種簡化的最小均方誤差（Simplified MMSE，S-MMSE）均衡算法，該算法利用載波頻偏使得信道矩陣呈現近似帶狀的特性，通過把均衡算法中的高維矩陣求逆問題轉化成低維帶狀矩陣的LDL分解問題，降低了算法的計算複雜度。(2) CFOs較大時，我們提出了一種疊代最小均方誤差（Iterative MMSE，I-MMSE）均衡算法。該算法採用並行干擾消除的疊代結構，通過設計遮蔽模板合理區分等效信道矩陣中的干擾項和信號項，以求簡化疊代算法結構、加快收斂速度、降低初值精度要求。相對於上述S-MMSE均衡算法，在大CFOs場景，I-MMSE算法可以顯著改善系統性能。進一步我們對所提疊代算法的收斂性進行了分析，給出了算法收斂的充要條件。上述兩種均衡算法適用於不同的CFO範圍，不能相互替代，S-MMSE算法還可以用作I-MMSE算法的初始值設定。仿真結果顯示，我們提出的低複雜度MMSE均衡算法能夠在很好的逼近傳統MMSE均衡算法性能的同時，顯著降低計算複雜度。相比於已有的低複雜度均衡算法，我們提出的算法不僅性能更好，而且計算複雜度更低。
