基于量子Grover算法的MIMO-OFDM系统信号检测技术的研究

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通信系统的低误码率和低计算复杂度是所有检测技术所追求的目标,特别是近年来,基于量子并行计算的量子智能算法有效地降低了一些经典难解算法的计算复杂度。以量子态并行计算为基础的Grover量子搜索算法,对于长度为N的无序数据库,计算复杂度仅为O((?)),而常规搜索算法的复杂度为O(N)。   本文正是基于这一目标,针对量子Grover算法在MIMO-OFDM系统信号检测中的应用展开了较为深入的研究,以期达到性能和计算复杂度的良好折衷。   第一,研究了量子Grover算法并对算法进行了改进。研究了Grover算法的主要思想并进行了计算机模拟。分析了原始Grover算法存在的缺点,同时针对缺点提出了一种改进算法,当目标解m>N/4时,仅用一次搜索就能以不低于98.01%的成功概率搜索到目标解。   第二,研究了MIMO-OFDM系统的信号检测问题。分析了几种典型的信号检测算法并进行了算法仿真,对其性能和运算复杂度进行了分析比较。   第三,提出了一种基于量子Grover算法的MIMO-OFDM系统的检测方案。通过MATLAB仿真,将Grover算法及其改进算法与传统MIMO-OFDM算法在性能和复杂度方面做了全面的分析比较,以期达到在有效降低经典最佳检测算法复杂度的同时,与经典最佳检测算法保持基本相同的性能。
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