低复杂度非线性预编码算法研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目低复杂度非线性预编码算法研究学科专业通信与信息系统学号201221260303作者姓名王子秋指导教师张忠培教授分类号密级注1UDC学位论文低复杂度非线性预编码算法研究（题名和副题名）王子秋（作者姓名）指导教师张忠培教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015年5月18日论文答辩

2、日期2015年5月28日学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEACHONLOW-COMPLEXITYNONLINEARPRECODINGALGORITHMAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:communicationandinformationsystemAuthor:WangZiqiuAdviso

3、r:Prof.ZhangZhongpeiSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：

4、年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月摘要摘要近年来，人们对通信的需求日益增长，对移动通信系统的信道容量和传输速率也有了更高的要求。正交频分复用（OFDM）和多入多出（MIMO）技术成为了移动通

5、信领域的研究热点，并且广泛应用于长期演进（LTE）系统和第四代移动通信（4G）系统中。其中，MIMO技术最大的优势是能够在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，成倍地提升信道容量，因此成为了LTE和4G系统的核心技术之一。预编码技术是为了解决MIMO系统所引入的天线间干扰问题，能够简化接收端的设计并提升系统性能，对移动通信系统的发展具有重要的意义。对发送数据进行预编码，有线性和非线性两种不同的处理方式。前者是将常用的接收端信号线性检测技术直接应用于发射端，预先消除天线间干扰，这类方案易于实现并且具有较低的

6、复杂度，但会降低接收端的信噪比，影响系统性能；后者是在发送端对待发射信号进行非线性处理，在预先消除干扰的同时避免了接收端信噪比的降低，因此这类方案能够获得较大的性能增益，但具有较高的复杂度，难点主要集中在扰动向量的求解上。因此，如何降低非线性预编码的复杂度，是本文研究的核心内容。当前现有的几种传统的MIMO广播信道预编码方案中，线性的ZF预编码具有最低的复杂度，但同时具有最差的性能；球形编码复杂度最高，但能够达到最理想的性能。要提出一种既有较低复杂度、同时还具有优异性能的预编码算法是极其困难的，因此对于低

7、复杂度非线性预编码的研究，关键在于如何在性能与复杂度这一对矛盾中获得一个折中的方案。本文先对线性预编码方案和非线性预编码方案进行了介绍，并详细分析两种方案的优点和缺点。随后重点对非线性预编码的关键问题——扰动向量的求解进行深入研究，通过分析对比现有的几种求解算法，提出了两种能够有效降低复杂度的非线性预编码方案：基于矩阵条件数的预编码切换方案和改进的球形编码方案。通过性能仿真和复杂度分析，本文提出的这两种方案能够在性能和复杂度之间取得较好的平衡。关键词：多输入多输出，非线性预编码，扰动向量，球形编码，复杂度

8、IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,withthegrowingdemandforcommunication,thechannelcapacityandtransferrateofmobilecommunicationsystemsshouldachieveahigherlever.Thetechnologyoforthogonalfrequency-divisionmultiplexing(OFDM