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格基约减的检测和预编码技术研究

张晓然  
【摘要】:格基约减(Lattice Reduction, LR)技术是以格理论为基础的一种非常有效的数学工具。其在无线通信系统中常被用在数据检测和预编码技术中,通过改善信道矩阵的奇异性以提高系统性能。在本论文中,从接收端检测和发送端预编码两个方面来研究格基约减技术在无线通信系统中的应用。 在接收端检测方面,本文创新性地将格基约减技术应用在TD-SCDMA系统下行链路的多小区联合检测中。将格基约减作为检测前的预处理操作,使得经过降格后的系统等效矩阵的列向量更加正交且等模,更适用于检测。但是由于TD-SCDMA系统矩阵维度较大,直接对其进行格基约减会耗费大量资源,因此本文针对系统矩阵的组成特征,创新性地提出一种针对系统矩阵的预处理操作,将其简化后再进行格基约减,从而降低了大量的计算复杂度。 在发送端预编码方面,本文从线性预编码的非码本预编码和码本预编码两个方面研究格基约减在其中的应用。对于非码本预编码,给出了基于ZF(Zero Forcing)准则和MMSE (Minimum Mean Square Error)准则的LRA (Lattice Reduction Aided)预编码,仿真结果证明LRA预编码能够有效提升系统性能。对于码本预编码,本文创新性地提出了一种基于码本量化信息的LRA码本预编码方案,该方案在发送端和接收端共享一套码本量化信息,发送端通过接收端反馈的索引号从码本量化信息中还原出预编码矩阵。并且通过充分挖掘格基约减中幺模矩阵的组成特征,提出了一种基于格基约减Seysen算法的码本量化信息的设计方法。在第四章中,具体以4×4和4×8的MIMO (Multiple Input Multiple Output)系统为例,通过仿真统计信道矩阵格基约减过程中的特征参数值和发生的约减次数的分布特征来设计码本量化信息,并且给出了不同量化程度下系统性能的仿真结果。在具体实施中,通过本方案可以根据不同的系统性能需求,设计不同程度的码本量化信息,以获得较好的系统性能。


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