面向6G超大规模MIMO系统分布式基带处理信号检测算法

为缓解现有大规模MIMO系统集中式基带处理架构带来的带宽和计算瓶颈,DBP架构被提出.面向6G超大规模MIMO系统,提出一种DBP架构下基于EP算法的分布式信号检测算法,通过引入符号置信度构建消息传递规则并利用高斯函数近似降低消息传递算法计算复杂度,根据因子图设计中心处理单元中的消息混合规则.仿真结果表明,所提分布式E...     

基于GA-MP的低复杂度OTFS检测算法

针对正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space, OTFS)通信系统信号检测复杂度高的问题,提出一种改进的高斯近似消息传递(Gaussian Approximate Message Passing, GA-MP)检测算法。依据最大后验概率检测准则,对发送信号及隐变量进行逐符号高斯近似,基于置信传播算法与联合因子图进行消息传递,用边缘后验概率替代GA-MP中的外部信息以减少运算量,结合阻尼因子提升收敛速度,同时引入概率阈值减少后续更新的节点数,从而使运算复杂度得到有效降低。实验结果表明,改进后的GA-MP算法在保证误码率性能的前提下具有更低的复杂度。     

基于广义近似消息传递的扰码多址卫星接收技术

为了解决卫星互联网中各类终端设备对传输速率和频谱资源的需求剧增问题,针对非正交多址卫星互联网,设计了一种基于广义近似消息传递的优化卫星接收机。考虑非正交多址中的多用户检测,基于图模型建立因子图,利用因子图建立系统的消息传递模型并提出消息传递算法。基于广义近似消息传递算法,进一步降低传统基于消息传递的多用户检测器的复杂度。在卫星环境下,研究广义近似消息传递信号接收性能。仿真结果表明,所提算法能有效地解决星地之间的多用户信号共存问题,同时降低算法的运算复杂度。     

基于提前终止迭代的概率近似消息传递检测算法

大规模多输入多输出技术作为第5代通信系统的关键技术,可有效提高频谱利用率。基站端采用消息传递检测(MPD)算法可以实现良好的检测性能。但是由于MPD算法的计算复杂度随调制阶数和用户天线数的增加而增加,而概率近似消息传递检测(PA-MPD)算法可以减少MPD算法的计算复杂度。为了进一步降低PA-MPD算法的复杂度,该文在PA-MPD算法的基础上引入了提前终止迭代策略,提出了一种改进的概率近似消息传递检测算法(IPA-MPD)。首先确定不同用户的符号概率在迭代过程中的收敛速率,然后根据收敛率来判断用户的符号概率是否达到最佳收敛,最后对符号概率到达最佳收敛的用户终止算法迭代。仿真结果表明,在不同单天线用户配置下IPA-MPD算法的计算复杂度可降低为PA-MPD算法的52%～77%,且不损失算法的检测性能。     

无线网络中基于变分消息传递的分布式协作定位算法

针对基于消息传递算法的节点定位方法复杂度和通信开销较高的问题,提出一种适用于节点可移动网络的低复杂度低协作开销的节点自定位算法。为降低通信负载,该算法将消息约束为高斯型函数,网络中只需传输各消息的均值和方差,并采用适用于指数模型的变分消息传递(VMP)算法以降低计算复杂度。首先,根据节点的历史轨迹对节点位置进行预测,得到当前时刻的先验信息。然后,在因子图上按照VMP消息更新规则、通过迭代近似求解节点位置变量的后验分布。在消息更新中,对于非线性测距模型引起的非高斯置信,通过非线性项的二阶泰勒级数展开将其近似为高斯型函数。最后,根据最大后验估计准则得到位置估计。仿真结果表明,该算法的定位精度与基于非参数化置信传播的SPAWN（Sum-Product Algorithm over a Wireless Network）接近,但计算复杂度和通信负载均显著降低。      

大规模MIMO系统中基于二对角矩阵分解的低复杂度检测算法

在大规模多输入多输出(MIMO)系统的上行链路检测算法中,最小均方误差(MMSE)算法是接近最优的,但算法涉及到大矩阵求逆运算,计算复杂度仍然较高。近年提出的基于诺依曼级数近似的检测算法降低了复杂度但性能有一定的损失。为了降低复杂度的同时逼近MMSE算法性能,该文提出基于二对角矩阵分解的诺依曼级数(Neumann Series)近似,即将大矩阵分解为以两条主对角线上元素组成的矩阵与空心矩阵之和。理论分析与仿真结果表明所提算法检测性能逼近MMSE检测算法,且其复杂度从O(K3)降低到O(K2),这里K是用户的数目。     

单载波宽带MIMO系统广义近似消息传递Turbo频域均衡

针对编码单载波循环前缀(SC-CP)多输入多输出(MIMO)系统,该文采用消息传递算法研究软输入软输出MIMO频域均衡器(FDE)的设计问题。基于广义近似消息传递(GAMP)算法,该文提出一种新的低复杂度MIMO频域均衡方法。这种消息传递MIMO均衡方法的显著特点是既保留了SC-CP传输所产生的频域均衡的优点,同时又避免了传统MIMO FDE中逐频点MIMO矩阵求逆运算,所以具有随MIMO系统接收天线数增加而线性增长的计算复杂度。计算机仿真结果表明,与传统方案相比,该文提出的MIMO频域均衡算法具有明显的误码率(BER)性能优势。     

OTFS调制系统的低复杂度GAMP算法实现

针对正交时频空（Orthogonal Time Frequealy Space,OTFS）调制技术信号检测算法复杂度高的问题,结合OTFS信道矩阵特性构建匹配滤波器,在广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)算法的基础上,提出了基于期望最大化(Empectation Maxinization,EM)的阻尼广义消息传递算法。相较于传统的消息传递（Message Passing,MP）、近似消息传递（Approximate Message Passing,AMP）和GAMP等检测方式,所提算法有更低复杂度。在500 km/h的高动态场景中对该算法进行仿真,其误码率性能优于最小均方差（Minimum Mean Squared Error,MMSE）和传统的GAMP检测算法,并且具有更好的收敛性。     

基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法。在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度。为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率。仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能。     

可重构智能表面辅助的无源波束成形和信号检测

针对基于空间调制的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)联合无源波束成形和信号检测系统中无源波束成形的非凸二次约束二次规划问题,提出了基于连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)和优化最小化(Majorization-inimization,MM)的低复杂度算法。针对用户信息的双线性检测问题,提出自适应阻尼因子双线性广义近似消息传递(Bilinear Generalized Approximate Message Passing,BiG睞MP)算法,在保证误码率性能的同时算法具有更快的收敛速度与更低的复杂度。针对仅有0和1组成的可重构智能表面信息检测,提出基于广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)算法的改进算法,在计算从检查节点到变量节点的消息时算法不使用GAMP算法中近似值,而直接计算信息。仿真结果表明,在降低误码率性能方面改进的GAMP算法比GAMP实现了4 dB的信噪比增益。