无线MIMO系统基于二次型规划的解码算法.pdfVIP

宋云超等：无线MIMO系统基丁二次型规划的解码算法 无线…M0系统基于二次型规划的解码算法 宋云超陆峰刘陈 (南京邮电大学， 电子科学与工程学院，南京，210046) E·mail：It@njupt．edu．cn 摘要：在无线MIMO(多输入输f}{)系统环境下，研究了基于二次型规划的优化解码方法：先 将MIMO系统解码模型进行数学处理得到二次型规划模型，然后解_二次型规划的最优解并通过量化 得到最后的结果。根据二次型规划模型的特征，将其求解过程转化成一个线性问题。这篇论文利用 旋转算法解二次型规划，同时本文也给}f{丫基于二次型规划的优化解码方法的改进(带反馈和带排 序的优化解码方法)。仿真结果说明，基于二次型规划的优化解码算法能够在维持计算量的同时，在 解码质量t得到较好的改善。 关键词：无线信道；多输入输出系统；启发式算法；迫零准则；旋转算法 1．引言 近年来，采用MIMO(多输入多输出)技术的无线通信已经成为现代通信的重大技术突 破之一，具有多根发送和接收天线的MIMO系统可以达到很高的频谱利用率。但是，作为最 优解码器的ML(最大似然)解码器通常由于其复杂度很高等原因，使得其在实际的MIMO 系统中并不可行，尤其当天线数目很多或调制旱座图很大的情况下更是如此。而启发式算法 虽然不存在复杂度过高的情况，但是由于解码质量的低下，在很多情况下也是不被采用的。 鉴于此，人们正致力于研究同时具有较高解码质晕和较低复杂度的解码算法。这篇论文提 出了一种基于二次型规划的优化解码算法。作为启发式算法的优化方案，这种算法的复杂 度不是很大，并且解码质量也有一定的提高。这种优化方案提供了一种新的思路，使得我 们能从另外一个角度思考解码过程。 2．系统模型 在无线通信中，多输入输出系统的输入输出信号关系可表示为： J，=Hx+刀 (1) 其中，X∈口M；J，，n∈口Ⅳ，x，Y，n分别指信道输入、输出和噪声信号，日1Ⅳ州指信道矩 阵。信号x属于一个离散有限集，刀是均值为零方差为仃2的独立同分布高斯随机变量f11。 最佳接收机是能够使平均误码率达到最小的一种接收模型。最大似然(ML)解码算法是误 比特率能够达到最小的一种算法。给定信道矩阵日和发射信号向量x时，接收信号向量v 的概率密度函数服从高斯分布。当接收信号为l，，对发射信号X的ML估计即为： 2 x= (2)(2) 拈g m!nly-Uxl graly-HxI m…in 由式(2)可知ML估计可等效为在集合口M中有哪些信誉好的足球投注网站发射信号向量x，使得眇．．xll2最小。 化简目标函数0y—Hxll2可得： Ily一-412=XTHT骶一砂7Hx+yTJ， 263 宋云超等：基于二次型规划的仇化解码算法 因此对发射信号x的ML估计可表示为曼=argmin．(xT日T凰一2yTHx)。 基于二次型规划的优化解码方法是先不考虑发射信号x的整数条件，在边界条件内求 解目标函数的最优解，求出最优值后再通过量化使曼满足整数条件。模型如F： r 1 气jminf(x)=圭，瓜吖卜Z L．)，(3) I—m≤蕾≤m，i=1，2，…，M 具有上下边界条件二次型规划模型。若最优解x的每一维分量不全是整数，则在调制星座 图Q中将其量化到最近的点以获得曼，即