PAGE1西北工業大學本科畢業設計（論文）開題報告專業：通信工程班級：080411卓越學號2011302020姓名馬璇指導教師李立欣報告題目球形譯碼算法性能分析題目來源（劃√）科研□生產□實驗室□專題研究□企業聯合□論文類型（劃√）工程設計類□實驗研究類□軟件開發類其他□報告日期2015年1月7報告地點一、研究目的和背景1、研究的目的意義及應用背景多輸入多輸出(MIMO)系統是近十年來現代數字通信領域最重大的技術突破之一。該技術催生了許多先進通信技術，被認為是解決未來無線通信領域信道容量和頻譜傳輸速率的的關鍵技術之一。MIMO系統發明之后，在短短幾年內被廣泛應用，其優勢在于潛在容量巨大，且隨著收發天線數目較小的一方呈線性增長。MIMO通信系統可以在不需要增加額外帶寬和額外功率的條件下，顯著地提高信道容量和頻譜利用率，這一特性使它成為無線通信領域研究的熱點。但由于使用多根天線同時發射信號，這就增加了接收端信號檢測的難度，信號檢測的好壞直接關系到該系統的整體性能，所以信號檢測技術的研究是該領域研究的一個熱點之一。在MIMO檢測中，最大似然(Maximum．Likelihood，ML)檢測算法能夠獲得理想的性能，但是由于過高的復雜度使其難以應用于實際系統中；而傳統的檢測算法雖然能夠降低算法復雜度，但是誤碼性能十分有限。在此基礎上，球形譯碼算法(spheredecodingalgorithm，SD)便應運而生。本次畢業設計研究的球譯碼算法是一種近優的算法，且計算復雜度隨著選取的球半徑增大而增大，當所選取半徑達到極限時，球形檢測算法相當于最大似然檢測，但隨著球半徑的減小，檢測性能會越來越差。選取球形半徑是本算法研究的難點。本次畢業設計的目標是在V-BLAST系統中采用球形檢測算法對系統性能進行仿真,并對常規的球形檢測算法的初始半徑選取方法進行細致討論。2、國內外研究現狀和發展趨勢當前關于MIMO系統信號檢測的理論已經比較成熟，但是很多MIMO系統的信號檢測都是基于最大似然（ML:MaximumLikelihood）的思想。雖然最大似然檢測理論上是最優的，它能在最小錯誤概率意義上獲得最佳結果，但是它必須遍歷考慮發送向量的所有情況，因此其計算復雜度很高且計算復雜度會隨發送天線個數和調制階數的增加呈指數級增長，因此該方法很難應用于實際系統。為了解決最大似然檢測復雜度過高的問題，近些年來MIMO信號檢測技術取得了諸多進展，主要檢測方法有：最大似然檢測算法，迫零(ZF)算法，均方誤差(MMSE)算法，行干擾間相互抵消(SIC)算法以及球形檢測算法。其中，球形檢測算法可以達到最大似然解碼的優化性能，同時在一定的系統參數范圍內，如在合適的SNR、信號星座點大小、發送和接收天線數目的情況下其復雜度為多項式級。如今對球形檢測算法本身的研究則主要集中在如何進一步降低其計算復雜度，如：進一步選取合適的搜索半徑，對目前的搜索順序進行優化以加快搜索速度等。二、研究內容和方案1、研究的主要內容MIMO系統在帶來巨大容量的同時,也產生了極大的接收信號檢測復雜度。傳統的最大似然檢測算法雖然其誤碼性能表現良好,但是其計算復雜度較高。本次畢業設計研究的球形譯碼算法是一種近優的算法，其思想就是通過一個在多維星座空間中的球體來限制搜索的區域，在球體積充分大(初始半徑設為無窮)的情況下總可以達到與ML檢測相同的性能。由于SD在最壞的情況下的復雜度才是指數的，所以其在計算復雜度上性能比ML算法要好。SD算法計算復雜度隨著選取的球半徑增大而增大，當所選取半徑達到極限時，球檢測算法相當于最大似然檢測，但隨著球半徑的減小，檢測性能會越來越差。選取球形半徑是本算法研究的難點。本次畢設主要研究球形譯碼算法性能，在V-BLAST系統中采用球形檢測算法對系統性能進行仿真,并對常規的球形檢測算法的初始半徑選取方法進行細致討論。2、可能遇到的問題及解決方案在球形譯碼算法中，半徑的大小直接影響著算法的復雜度，如何設置合理的初始搜索半徑對降低SD檢測算法有著重要的意義。雖然SD檢測算法解決了如何判斷待檢測信號點是否在球體內，并且找到符合接近接收信號最近的信號格點，但卻沒有解決如何設置合理的初始半徑，因此我們將采用仿真測驗的方法確定球形譯碼算法的性能，并細致討論初始半徑的選擇。三、預期目標1、了解MIMO信道特點，能分析MIMO通信系統的檢測算法的性能。2、能對基于瑞利信道的多天線系統進行建模。3、能熟練使用MATLAB仿真軟件，能在V-BLAST系統中采用球形檢測算法對系統性能進行仿真4、對常規的球形檢測算法的初始半徑選取方法有進一步了解。5、完成畢設論文四、論文安排和進度1、進度和要求01-02周：選定題目，并開始查找相關資料了解題目含義；03-04周：確定研究內容并完成開題報告；05-06周：重點學習MIMO相關知識，對基于瑞利信道的多天線系統進行建模，并著手論文的相關部分內容；07-08周：學習基于空間復用的MIMO檢測技術，將傳統的V-BLAST檢測算法進行學習，同時完成此部分論文；09-10周：學習MATLAB仿真軟件，對基于瑞利信道的多天線系統的建模進行仿真對傳統的V-BLAST檢測算法進行仿真，著重分析各算法性能，同時計算算法復雜度，并綜合評價各種算法的實際應用情況。同時完成此部分論文；11-14周：在MATLAB仿真軟件上實現球形譯碼算法的仿真，研究其仿真性能,并結合該算法性能和復雜度的綜合考慮，詳細討論球形半徑的選取方式。15-16周：完成論文，并仔細修改，準備答辯；17周：畢業答辯。2、主要技術指標本課題主要研究MIMO球形譯碼檢測算法性能，主要的技術指標如下：1）誤碼率和誤幀率：MIMO檢測算法是影響空間復用MIMO系統整體性能的一個重要因素，利用誤碼率和誤幀率是判斷一個算法性能好壞的技術指標之一；2）算法復雜度：衡量一個算法的實際應用情況。五、主要參考文獻鄒涵.MIMO系統中的球形檢測算法[D].北京交通大學，2009.鄒維辰.基于球形譯碼的MIMO系統信號檢測算法的研究[D].江蘇科技大學，2013.劉宇焓.基于LTE系統MIMO球形檢測[D].武漢理工大學,2012.孫葉.基于SC算法的Polar碼譯碼性能研究[D].南京郵電大學,2013.宋劍.MIMO系統信號檢測算法及球檢測改進算法的研究[D].南京郵電大學,2012.王紹偉.基于FPGA的無線MIMO系統球檢測算法研究及其實現[D].江西理工大學,2013.周曼.MIMO系統中球形譯碼的改進算法研究[D].重慶郵電大學，2013.指導教師意見：簽名：年月日開題評議小組成員：開題評議小組意見：（包括對論文的選題、難度、進度、工作量、論文形式意見）：1.論文選題:□有理論意義；□有實用價值；□有理論意義與實用價值；□意義不大。2.論文的難度:□偏高；□適當；□偏低。3.論文的工作量:□偏大；□適當；□偏小。4.進度:□可行；□不可行；5.學生開題報告中反映出的綜合能力和表達能力:□好；□較好；一般；□較差。6.論文形式意見：□可行；□不可行；7.對論文選題報告的總體評價:□好；□較好；□一般；□較差。（在相應的方塊內作記號“√”）組長簽名：評議結論是否同意論文選題報告：□同意；□需重做（在相應的方塊內作記號“√”）評議小組組長簽名：年月日學院意見教學副院長：年月日備注：本科生畢業設計論文開題報告要求1.本科生選題報告內容應包括：選題目的與背景、主要研究內容和方案、預期達到的目標。2.本科開題報告由各專業負責安排，公開進行；開題小組