基于不同信道信息的协作系统预编码矩阵的设计

基于完备和不完备2种信道状态信息,研究协作系统源和中继节点处联合空时编码的预编码设计问题.通过分析接收信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和给定调制方式下的误符号率(symbol error rate,SER),建立预编码矩阵的优化问题.鉴于问题的非线性和非凸性,采用两步走的方法:第1步,确定2个预编码矩阵的最优方向;第2步,将原联合优化问题分解为2个独立的子问题,大大降低求解的复杂度.计算机仿真结果表明:联合空时分组码(space-time block codes,STBC)的预编码系统,其误码性能优于单空时分组码的系统,且发送端的相关性越大,性能增益提高得越明显,尤其是在低信噪比条件下表现得更加优越.因此,采用预编码矩阵的设计可以有效提升空时编码协作系统的误码性能.     

新型准正交空时分组编码预编码的设计

为了改善准正交空时分组码的MIMO系统的性能,该文提出了将准正交空时分组码和预编码矩阵相结合的方法．信息在经过准正交空时分组码编码后,需经过线性预编码矩阵处理后才从发射天线发送,并且应用一种性能优于一般准正交编码的新型准正交分组码．预编码矩阵设计利用了MIMO信道的非零均值矩阵和相关矩阵,并采用成对差错概率（PEP）作为其最优设计准则．仿真表明,相对于未经过预编码矩阵的系统和一般准正交分组编码与预编码矩阵相结合的系统,新的编码方法的误码率性能有明显改善．     

结合PWC技术的LED室内定位算法

为进一步提高基于发光二极管(LED)室内定位系统的精度,提出一种结合成对编码(PWC)的LED室内定位算法.通过将性能较好的子载波与性能较差的子载波进行PWC处理,可缓解由系统噪声分布不均造成的载波间信噪比不均衡的问题,从而提高系统的性能,且PWC技术在预编码阶段不增加开销,解码复杂度低.该定位算法利用非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)调制奇载波,然后将调制后的子载波进行PWC处理,在接收端使用接收信号强度(RSS)技术获取位置信息.计算了在确定高度下房间里每个点的定位误差,并与仅基于ACOOFDM的传统定位算法进行了比较.仿真结果表明:结合PWC技术后系统的总均方根(RMS)误差从0.27 m降低到了0.20 m,优于仅基于ACO-OFDM的传统定位算法.     

基于NSFC-OFDM的非协作式虚拟MIMO

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差,对信道估计器依赖性强的问题,提出一种基于非相干空频码(non-coherent space frequency code,NSFC)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO.在分析NSFC成对错误概率的基础上,给出能满足全分集阶数和最大编码增益的编码准则.为了获得平行子信道传输效果,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的酉矩阵分别进行预编码和预解码.基于最优NSFC和OFDM预编解码,提出一种新颖的虚拟MIMO策略.该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果.理论和仿真分析结果表明,虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限.     

基于空时分组编码的OFDM系统频率分集方案

增加发送或接收天线的个数可以提高无线通信系统分集增益和性能,但通过增加天线个数往往会大大增加系统的尺寸和成本,尤其是对于接收端显然是不现实的.针对空时分组编码正交频分复用(STBCOFDM:Space-Time Block Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统提出频率分集方案,在相同符号错误率(SER:Symbol Error Rate)条件下,利用频率分集无须增加发送天线的个数.分析了该方案成对错误概率(PEP:Pairwise Error Probability)的上限值,给出了系统的编码增益和分集增益.结果表明,该方案可同时获得频率分集和空间分集增益.仿真实验证实了该方案在10-3符号错误概率条件下,与2发1收的STBC-OFDM系统相比,信噪比增益提高3 dB,与4发1收的STBC-OFDM系统具有几乎相同的误码性能.     

多用户MIMO系统中连续块对角化预编码算法

块对角化(BD)预编码是多用户MIMO(MU-MIMO)系统下行链路中广泛采用的线性预编码方案.当用户有多路数据流时,传统的BD预编码存在数据流间等效信道增益不平衡的问题.该文基于BD预编码算法,提出连续BD预编码(SBD)算法.新算法考虑天线间干扰提出新的干扰矩阵构造方法,连续地计算每根接收天线所对应的预编码矩阵.SBD预编码减小了由BD预编码引起的每个用户多路数据流之间有效信道增益的差距,提高了用户的平均误码性能.发射机采用空间分集的发送策略时,接收端进行合并,与BD算法相比,能够获得更多的分集增益.计算机仿真表明,在{2,2}×4的MU-MIMO系统中,当误码率为10~(-3)时,所提算法与现有BD算法相比,获得约2dB的性能增益.     

接收空间调制信道容量计算及其鲁棒性设计

针对接收空间调制(RSM)系统中信道输入为有限码集导致香农容量公式不适用于RSM信道容量计算的问题,通过分析信道输入输出之间的互信息,推导了发射机拥有完美信道信息情况下的RSM系统的信道容量表达式,并进一步给出发射机的信道信息存在误差时具有鲁棒性的RSM预编码矩阵设计(RRSM)方法。该方法将二进制数据流映射成某根期望接收天线空间序号和传统调制符号,把它们作为RSM系统的信道输入,经发射预编码后得到信道输出;然后采用迫零算法使得信号功率在选定的期望接收天线处聚集而在其他接收天线处迫零,用所选定的期望接收天线的空间序号来传输额外信息比特;最后考虑RSM发射机的信道状态信息有误差,根据最小均方误差准则建立目标函数,求解得到RSM最优的鲁棒预编码矩阵。数值仿真实验表明:当发射机的信道状态信息误差的方差为0.3时,RRSM方法相比原始的RSM方法可使最优检测在误码率为10-4时获得1dB性能增益,次优检测在误码率为10-2时获得2dB增益。     

OFDM联合预编码算法研究

首先分析了预编码算法对信道估计和数据检测错误率的影响.前人运用的固定预编码处理方法,其仅考虑了信道估计的单方面问题,本文综合考虑了估计误差和检查误差,提出了一种联合哈达玛预方案.该方案在发射端运用联合哈达玛矩阵预编码对发送数据进行联合预处理,简化了接收端,提高了系统的分集增益.在良好的信道估计前提下,本方案能获得较好的误码率性能.仿真结果表明当误码率为10-3,该预编码方案能获得3dB的编码增益.     

隐蔽通信中MP-WFRFT系统星座预编码设计

为提高通信系统的隐蔽性能,提出了基于多参加权分数阶傅里叶变换(MP-WFRFT)通信系统的预编码设计方案.通过对MP-WFRFT信号的时域、频域分量定量分析,推导出MP-WFRFT星座的模糊、裂变规律;搭建了基于MP-WFRFT的星座预编码优化系统,并采用遗传算法(GA)进行相关模型优化求解.仿真结果表明:通过星座预编码参数的合理设计,MP-WFRFT系统能够从低概率检测、低概率调制识别、低概率参数截获三个方面不同程度地提升系统的隐蔽性能.确保了合法通信双方的通信安全,使之能够运用到隐蔽通信设计之中.     

基于虚拟子阵列的多用户大规模MIMO混合预编码

为了在多用户大规模多入多出系统中获得更高空间分集增益,提出一种基于虚拟子阵列的部分连接结构模数混合预编码方案.此方案允许射频链路动态连接发射天线.首先通过提取空口信道的共轭相位设计模拟预编码矩阵,并提出逐元最大化虚拟子阵列增益算法以获得更大模拟预编码增益,然后对等效信道实施迫零数字预编码.仿真结果表明,Rayleigh衰落信道中所提虚拟子阵列方案比传统的部分连接结构方案能取得更高的频谱效率,且对相位量化误差不敏感.