Sıra Eksikliği MIMO Sisteminde Kullanılan Küre Kod Çözücü Araştırması
0 Önsöz
Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO), kablosuz iletişimde en umut verici teknolojilerden biridir, ancak MIMO sistemlerinde algılama aslında çok zaman alıcıdır. Maksimum olabilirlik (ML) arama yöntemi, özellikle büyük anten dizileri için çok zaman alıcıdır. Sıfır zorlama (ZF) ve minimum ortalama kare hatası (MMSE) dedektörleri nispeten daha az karmaşıktır, ancak performansı düşüktür. Küre kod çözücüsü (SD) ML tespitini basitleştirebilmesine rağmen, SD'nin ortalama karmaşıklığı hala üsteldir. Bu durum, sıra açığı MIMO sistemleri için daha da kötüdür. Sabit Karmaşıklıklı Küresel Kod Çözücü (FSD), ML'ye benzer performansı korurken değişken SD karmaşıklığını kabul edilebilir bir sıraya geri yükleyebilir, bu nedenle çok dikkat çekmiştir.
Geleneksel FSD (FSD-ZF), ön işleme algoritması tarafından belirlenen arama sırasını takip eder. Aramayı iki aşamaya ayırır: FE aşaması ön p katmanında, SE aşaması ise kalan NT-p katmanında bulunur. Aşağıdaki iki kusuru vardır: (1) NR ise < NT ve FSD-ZF'nin bit hata oranı (BER) performansı ciddi şekilde bozulacaktır; (2) FE aşamasındaki her katmandaki sinyal öğelerinin seçimi, seçilen sinyalin işlem sonrası etkisine bağlıdır. Bu makale, farklı anten konfigürasyonları için uygun FSD'yi tartışacak ve yeni bir RFSD algoritması (RFSD-s) önerecektir.
Bu yazıda ele alınan MIMO sistem modeli, alıcı ucunda NR antenleri ve verici ucunda NT antenleri olan bir V-BLAST sistemidir. x, verici tarafından iletilen sinyal vektörüdür ve vektördeki semboller bağımsız olarak M-QAM'ın takımyıldız noktalarından alınır. Alıcı uç alınan sinyal vektörü y aşağıdaki formül ile elde edilir:
Formülde w, karmaşık Gauss beyaz gürültünün vektörüdür ve H, frekans düz solma kanalını temsil eder.
2 Sağlam sabit karmaşıklık küre kod çözücü (RFSD'ler)
2.1 Gürültüsüz RFSD: RFSD-ZF
Durum 2: NTNR. Bu durumda, FE aşamasının derinliği p için bir sınır yoktur. Bu nedenle, herhangi bir tamsayı p1 için, durum 1'deki algoritma da kullanılabilir. PNT-NR olduğu sürece, RFSD-ZF anten konfigürasyonuna dayanıklıdır.
2.2 Basitleştirilmiş RFSD-ZF: SRFSD-ZF
2.3 Gürültü bilgisine sahip sağlam FSD: FSD-MMSE
İletim sinyali x'in tahmini değeri, MMSE'nin aşağıdaki şekilde normalleştirilmesiyle elde edilebilir:
Formülde, (Gi) j, Gi matrisinin j. Satırını temsil eder. FSD-MMSE'yi çalıştırmak, paralel olarak işlenebilen MMSE-OSIC'nin genişletilmiş bir sürümü olarak kabul edilebilir. MMSE hem NTNR hem de NT için geçerlidir > NR.
3 Simülasyon sonuçları
RFSD'lerin BER performansı ve karmaşıklığı, farklı takımyıldız boyutları ve MIMO konfigürasyonları ile simüle edilebilir.
3.1 NT = NR ile bağımsız MIMO kanalı
Şekil 1, sırasıyla QPSK, 16QAM ve 64QAM modülasyonu kullanan bir analog 6 × 6 sistemi göstermektedir, hepsi farklı Eb / N0 altında RFSD-ler elde etmek için genişletilmiş stratejiyi (1, 1, 1, 1, 1, M) takip etmektedir BER performansı. ML tespiti, Schnorr-Euchner Sphere Decoding (SESD) ile elde edilir. (1,1,1,1,1, M), RFSD-lerin ve FSD-ZF'nin FE fazında M-QAM takımyıldızında M arama yoluna sahip olduğunu gösterir (p = 1). Hem RFSD-lerin hem de FSD-ZF'nin, özellikle büyük takımyıldızlarda neredeyse yarı ML performansı sergilediği gözlemlenebilir. RFSD-ZF ve FSD-MMSE'nin BER performansı FSD-ZF'den biraz daha iyidir.
3.2 NT > NR için bağımsız MIMO kanalı
Şekil 2, sırasıyla QPSK, 16QAM ve 64QAM modülasyonu kullanan bir 4 × 5 (NR × NT) sisteminin simülasyonu, RFSD-ler ve SESD'nin BER performans karşılaştırmasıdır. Şekil 2'deki BER performans artışı kayda değerdir. Hem FSD-ZF hem de RFSD'ler genişleme stratejisini (1, 1, 1, 1, 1, M) izler. Bu durumda, FSD-ZF'nin performansı düşer ve RFSD'ler hala yarı ML performansına sahiptir.
3.3 Karmaşıklık karşılaştırması
Bağımsız kanallarda 16QAM sinyallerini ileten 4 × 5 bir sistemde, sırasıyla gerçek değerli toplama / çıkarma ve gerçek değerli çarpma / bölme dikkate alınır. Ön işleme dahil her bir algılama algoritması için, karmaşık sembolleri algılamak için kullanılan kayan nokta işlemlerinin ortalama sayısı Şekil 3'te gösterilmektedir. Hem FSD-ZF hem de RFSD'ler genişleme stratejisini (1, 1, 1, 1, 16) izler. Şekilden RFSD'lerin karmaşıklığının SESD'ninkinden çok daha düşük olduğu görülebilir. RFSD-lerin karmaşıklığı FSD-ZFden biraz daha yüksek olmasına rağmen, FSD-ZFnin BER performansı önemli ölçüde azalmıştır. SRFSD-ZF, daha iyi BER performansını korurken, RFSD-ZF'nin karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır.
4. Sonuç
Bu makale, sıra açığı MIMO sistemleri için bir RFSD-s algoritması önermektedir. SD ve geleneksel FSD ile karşılaştırıldığında, bu makalede önerilen RFSD'lerin iki avantajı vardır: sabit karmaşıklık ve sağlamlık. NT'de > İki NR ve NTNR durumunda, RFSD'ler yarı ML performansına sahip olabilir ve karmaşıklık daha düşük ve daha sabittir. Bilginin hiç olmadığı veya gürültülü olduğu durumlar için sırasıyla RFSD-ZF ve FSD-MMSE önerilmektedir. Algoritmanın etkinliğini doğrulamak için farklı durumlar için (farklı modülasyon şemaları ve anten konfigürasyonları gibi) simülasyonlar gerçekleştirilir.
Referanslar
Wei Lixia MIMO sisteminin sinyal algılama algoritması üzerine araştırma Nanjing: Nanjing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi, 2015.
Xue Chen. Çok aktif anten uzaysal modülasyon teknolojisi için düşük karmaşıklık algılama algoritması. Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2015, 41 (8): 73-75.
Guo Mingxiao, Xu Pengfei, Wang Ruishan. MIMO sisteminin sinyal algılama algoritması analizi. Electronic Science and Technology, 2016, 29 (3): 65-67.
JALDEN J, OTTERSTEN B. Dijital iletişimde küre kod çözme karmaşıklığı hakkında IEEE Aktarım Sinyal İşlemi, 2005, 53 (4): 1474-1484.
BARBERO L G, THOMPSON J S. MIMO algılaması için küre kod çözücünün karmaşıklığının düzeltilmesi Kablosuz İletişim Üzerine IEEE İşlemleri, 2008, 7 (6): 2131-2142.
Tang Yuanyuan, Zhang Demin, Liu Zhezhe, ve diğerleri TD-LTE sisteminde yumuşak çıktı küre kod çözme algılama algoritması üzerine araştırma.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2012, 38 (11): 55-58.
CUI T, TELAMBURA C. Sıralı eksik MIMO sistemleri için etkili bir genelleştirilmiş küre kod çözücü IEEE Communications Letters, 2005, 9 (5): 423-425.
yazar bilgileri:
Su Yan, Yang Meijun
(Elektronik Bilgi Mühendisliği Okulu, Guangzhou Koleji, Güney Çin Teknoloji Üniversitesi, Guangzhou 510800, Guangdong)
