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基于压缩感知的MIMO通信系统用户接入管理研究

作　者: 靳建雄
导　师: 张宏纲
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 压缩感知多输入多输出用户检测信道估计身份序列
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 43次
引　用: 0次
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内容摘要

近年来,无线通信和网络技术迅猛发展,多媒体移动通信等新业务也更加多样化,频谱资源也随之日益紧张。为了解决人们持续增长的无线通信业务需求与有限通信容量之间的矛盾,无线宽带移动通信己由传统的单输入单输出(Single-input Single-output, SISO)系统发展到多输入多输出(Multiple-input Multiple-output, MIMO)系统。多天线系统中多用户接入需要估计用户的信道状况信息,近年来新发展起来的压缩感知理论能够在有效获得信道估计的前提下,大大增加信道资源利用率,提高用户接入和信道估计的性能和效果。论文首先全面介绍了压缩感知的基本理论,同时描述了压缩感知在无线通信网络中的应用现状,探讨了贝叶斯压缩感知等新型压缩感知基本理论,分析了其关键技术、应用方向和应用现状。本文主要研究基于压缩感知原理的多天线系统中用户接入管理和信道估计研究,该方法充分利用系统中接入用户的稀疏性和无线信道的稀疏性,在相同身份序列的条件下,实现更高精度的用户检测和信道估计,同时提高了信道资源的利用率。设计了一种基于网络中终端数目变化而自适应调整身份序列长度的方法,该方法可以随着用户量的变化而适当减少或者增加。相比于固定长度的做法,当用户量变少时,该方法可以适时减少序列长度,降低信道资源的浪费和终端能量的消耗等等。此外,为了更好的提高检测效率,增强信道资源的利用率,减少基站和终端的能量消耗,论文又提出了基于哈达玛矩阵方法构造身份序列的方法,在保证信道估计表现的同时,更进一步缩短了所需身份序列的长度,在能量表现上有一定的提高。论文的最后探讨了下一步的研究思路。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 研究背景与意义  10-12
  1.2 论文的贡献  12-13
  1.3 论文的结构和安排  13-15
2 压缩感知理论及其应用现状  15-31
  2.1 压缩感知理论  15-23
    2.1.1 信号的稀疏化表示  16-18
    2.1.2 信号的采样及观测矩阵的构建  18-21
    2.1.3 恢复与重构算法  21-23
  2.2 压缩感知技术的应用现状研究  23-29
    2.2.1 压缩感知技术的应用研究  23-27
    2.2.2 改进的压缩感知技术  27-28
    2.2.3 压缩感知技术在信道估计中的应用  28-29
  2.3 本章小结  29-31
3 基于压缩感知技术的MIMO通信系统多用户选择接入研究  31-47
  3.1 网络模型  31-32
  3.2 用户自选  32-37
    3.2.1 用户信道质量表示  33-35
    3.2.2 自选门限值设定  35-37
  3.3 基于压缩感知的用户检测和信道估计  37-40
  3.4 仿真实现及验证  40-46
    3.4.1 恢复估计性能指标  40-41
    3.4.2 参数设置  41
    3.4.3 结果及分析  41-46
  3.5 本章小结  46-47
4 基于用户总量变化的身份序列长度自适应调整方法  47-56
  4.1 问题描述  47-48
  4.2 基于用户总量变化的身份序列长度自适应调整方法  48-51
  4.3 仿真实现及验证  51-54
  4.4 本章小结  54-56
5 身份序列的构造方法和性能比较  56-65
  5.1 三种身份序列构造方法  56-58
    5.1.1 托普利兹(Toeplitz)身份序列  56-57
    5.1.2 随机伯努利(Random Bernoulli)身份序列  57
    5.1.3 哈达玛(Hadamard)身份序列  57-58
  5.2 仿真验证与对比分析  58-63
  5.3 本章小结  63-65
6 总结和展望  65-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间取得的成果  72

基于压缩感知的MIMO通信系统用户接入管理研究

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