基于深度學(xué)習(xí)的MIMO信號(hào)檢測(cè)與信道跟蹤
發(fā)布時(shí)間:2021-06-22 17:57
隨著信息化時(shí)代的到來,移動(dòng)通信技術(shù)逐漸成為人們?nèi)粘=涣髋c溝通的主要通信手段,隨著用戶數(shù)量日益增加,傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)面臨著頻譜利用率低,系統(tǒng)容量小,數(shù)據(jù)傳輸率低的問題。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)的出現(xiàn),在一定程度上解決了信道容量和傳輸速率問題。近年來,深度學(xué)習(xí)在圖像處理,語音識(shí)別,自然語言理解等方面均有良好的性能展示,因此將基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)方法運(yùn)用到信號(hào)檢測(cè),信道估計(jì),調(diào)制識(shí)別等通信領(lǐng)域是十分有必要的。本文利用深度學(xué)習(xí)工具研究MIMO技術(shù)中的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)——信號(hào)檢測(cè)技術(shù)與信道狀態(tài)信息獲取技術(shù),研究?jī)?nèi)容包括以下兩個(gè)方面:1)基于BD-Net網(wǎng)絡(luò)的MIMO信號(hào)檢測(cè)算法目前現(xiàn)有的MIMO檢測(cè)算法存在計(jì)算復(fù)雜度高,假設(shè)前提強(qiáng),難以統(tǒng)計(jì)噪聲信息等諸多問題,基于深度學(xué)習(xí)的DetNet網(wǎng)絡(luò)在信號(hào)檢測(cè)過程中無需噪聲統(tǒng)計(jì)信息,具有接近最優(yōu)的檢測(cè)性能,但是存在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練參數(shù)量大,網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢,且假設(shè)信道狀態(tài)已知等限制。BD-Net(BiLSTM-Detection Network)網(wǎng)絡(luò)利用投影梯度下降法優(yōu)化發(fā)送信號(hào)最大似然估計(jì)問題,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合與泛化特性設(shè)計(jì)以雙向LSTM為基本單元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),...
【文章來源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1單用戶系統(tǒng)模型??
?第2章???所接收到的矢量信號(hào)表示為丫?=?[:^,乃,...,外/,加性高斯白噪聲(Additive?white??Gaussian?noise,AWGN)矢量則使用n?=?[4,%,…,心,]7表不,則復(fù)基帶系統(tǒng)模型可??以表示為:??y?=?H\?+?n?(2.1)??為了方便數(shù)據(jù)處理,可以將(2.1)中的復(fù)系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)系統(tǒng)模型:??y?=?^x?+?n?(2.2)??其中,歹=卜)],k[Re⑴],S?=?[Re(n)],月=?[_)??[_Im(y)J?|jm(x)」?[叫")Re(^〇?_??在多用戶MIMO系統(tǒng)中,存在多個(gè)不同用戶,且同時(shí)存在多個(gè)用戶發(fā)送或??接收并行數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)流始終占用相同時(shí)頻資源。其系統(tǒng)模型如圖2.2所示,??此時(shí)的MIMO系統(tǒng)被用于增加多個(gè)用戶的速率。??riA'??:??n????圖2.2多用戶系統(tǒng)模型??對(duì)于多用戶系統(tǒng)模型,假設(shè)存在尺個(gè)用戶,每個(gè)用戶的發(fā)射天線數(shù)為》,??信號(hào)接收端的基站接收天線數(shù)為W,則接收端接收到的矢量信號(hào)可以表示為:??y?=?(2.3)??*=1??其中,y=Ly1,h,...,^]7'表示#個(gè)接收天線接收到的矢量信號(hào),??表示第it個(gè)用戶發(fā)送的信號(hào),巧表示第灸個(gè)用戶與接收端之??間的信道矩陣,n?=[?,,%,...,?]表示加性高斯白噪聲矢量。??10??
章???基于判決反饋均衡(decision-feedback?detector,?DF)的檢測(cè)器[44]繼承連續(xù)干??擾消除(successive?interference?cancellation,SIC)的思想,每次只檢測(cè)單個(gè)符號(hào)s,,??并將單個(gè)符號(hào)的影響從接收信號(hào)中去除,減少對(duì)尚未檢測(cè)的其他符號(hào)造??成的影響。DF檢測(cè)器的重點(diǎn)在于接收機(jī)中前饋濾波器和反饋濾波器的優(yōu)化,最??重要的是在檢測(cè)較弱的信號(hào)之前先消除最強(qiáng)干擾信號(hào)的影響。基于判決反饋均??衡檢測(cè)器的基本原理圖可以由圖2.3表示。??/???^??Update?residual?(?丨?丨?6??———?丨?signal?vector????Linear?detector?^^D^codeTH ̄ ̄^??^?^??^?T?—?[????■?/?**??—一—-? ̄—??V??J?^Channel?matrix^,??u?4一^?.?:[?^??[?^?Re?encode?and??Uk?re?modulate??v?y??圖2.3?DF檢測(cè)算法原理圖??本小節(jié)主要介紹基于ZF準(zhǔn)則的判決反饋均衡算法。QR分解信道矩陣//可??以得到??H?=?QR??「R]?(2.8)??=?[Q?QJ?〇??其中R表示上三角矩陣,其大小為yx#,,Q,表示大小為從xiV,的酉矩陣,Q2??表示的酉矩陣,零矩陣0的大小為將(2.8)帶入(2.1)??式中并化簡(jiǎn)可以得到??R—??y?=?[Q”Q2l?x+n??J?”?2?L〇」?(2.9)??=?Q,Rx?+?n??將Qf左乘(2.9)式可
本文編號(hào):3243284
【文章來源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1單用戶系統(tǒng)模型??
?第2章???所接收到的矢量信號(hào)表示為丫?=?[:^,乃,...,外/,加性高斯白噪聲(Additive?white??Gaussian?noise,AWGN)矢量則使用n?=?[4,%,…,心,]7表不,則復(fù)基帶系統(tǒng)模型可??以表示為:??y?=?H\?+?n?(2.1)??為了方便數(shù)據(jù)處理,可以將(2.1)中的復(fù)系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)系統(tǒng)模型:??y?=?^x?+?n?(2.2)??其中,歹=卜)],k[Re⑴],S?=?[Re(n)],月=?[_)??[_Im(y)J?|jm(x)」?[叫")Re(^〇?_??在多用戶MIMO系統(tǒng)中,存在多個(gè)不同用戶,且同時(shí)存在多個(gè)用戶發(fā)送或??接收并行數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)流始終占用相同時(shí)頻資源。其系統(tǒng)模型如圖2.2所示,??此時(shí)的MIMO系統(tǒng)被用于增加多個(gè)用戶的速率。??riA'??:??n????圖2.2多用戶系統(tǒng)模型??對(duì)于多用戶系統(tǒng)模型,假設(shè)存在尺個(gè)用戶,每個(gè)用戶的發(fā)射天線數(shù)為》,??信號(hào)接收端的基站接收天線數(shù)為W,則接收端接收到的矢量信號(hào)可以表示為:??y?=?(2.3)??*=1??其中,y=Ly1,h,...,^]7'表示#個(gè)接收天線接收到的矢量信號(hào),??表示第it個(gè)用戶發(fā)送的信號(hào),巧表示第灸個(gè)用戶與接收端之??間的信道矩陣,n?=[?,,%,...,?]表示加性高斯白噪聲矢量。??10??
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