一种新的基于码本设计的MIMO系统预编码方法

针对多输入多输出系统基于码本的预编码反馈开销与性能的矛盾,提出了一种新的基于码本设计的预编码方案,在传统码本设计中引入分集概念,通过空间分集的增益来改善码本矩阵的性能,并进一步在预编码实现中增加了预编码补偿单元.最后在4×4天线模式下对该算法进行了性能仿真和对比,仿真结果表明,在不增加任何开销的情况下,所提方案较传统的预编码方案大约有1～2 dB的性能改善.     

LTE上行系统循环延迟分集接收方案的设计

在长期演进(LTE)系统上行链路中,基站因受限于发射天线数而无法获得较好的分集增益及系统性能.为此,文中提出了一种利用循环延迟叠加方法获得空间-多径满分集的接收方案.首先直接叠加不同接收天线上经过循环延迟的信号,然后做频域的最小均方误差线性均衡,最后进行逐个符号的检测.当不同接收天线选择合适的循环延迟时,文中方案能够以较低的解调复杂度获得系统的空间-多径满分集增益.仿真结果表明:相对于LTE系统上行链路中现有的接收端天线选择方案,文中方案不仅能够获得与天线选择相同的接收分集增益,而且能够获得比天线选择方案更高的编码增益,同时不增加系统的解调复杂度;在中断概率为10-3时,文中方案在瑞利信道下的系统性能提升2~4d B,在LTE扩展步行信道下的系统性能提升1.5 d B以上.     

多天线有限反馈系统下基于Grassmannian流形的信道预测

针对时变信道下多天线有限反馈预编码系统存在反馈延迟的问题,在充分利用信道的时域相关性的基础上,提出将多天线时域相关信道的方向向量建模于Grassmannian流形上,利用Grassmannian流形的测地线对时变信道进行跟踪预测,以补偿反馈延迟对于系统性能的影响.同时,从Grassmannian流形的几何特性入手,针对Grassmannian流形的切空间提出了一种自适应的高分辨率动态聚焦码本.计算机仿真表明,基于Grassmannian流形的信道预测预编码的系统性能明显优于无记忆量化预编码,而且采用高分辨率动态聚焦码本对时变信道的跟踪性能也优于采用固定码本的信道预测.     

联合空时编码及信道状态信息的多输入多输出分集性能

为提高无线多输入多输出(MIMO)系统的分集性能,介绍一种四天线发送的扩展正交空时分组码(EO-STBC),并根据该分组码特点提出一种基于双比特反馈的分集增益自适应控制方法.该方法利用信道状态信息(CSI),采用天线选择接收,可实现全速率和发送信号的全分集.仿真结果表明,采用扩展正交空时分组码的反馈系统不仅在性能上优于传统的反馈控制系统,而且采用天线选择时,增益提高了5.8 dB.     

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.     

结合接收波束成形的Tomlinson-Harashima预编码方法

给出了一种利用Tomlinson-Harashima预编码(Tomlinson-Harashima precoding,THP)结合接收波束成形的多用户多输入多输出系统的广播信道预编码方案。当移动台有多个接收天线时,基站采用迫零Tomlinson-Harashima预编码(zero-forcing THP,ZF-THP)消除多用户间干扰,同时每个移动台利用接收波束成形保证系统拥有最大和容量。进而分析了预编码时QR分解的2种最佳的排序方法,揭示出ZF-THP系统存在和容量最大和误码性能最优不能兼顾的问题,而提出方案作为一种有效折衷,比传统的未排序的ZF-THP系统具有更高的和容量与更好的误码率性能。     

基于STBC-OFDM的非协作虚拟MIMO传输策略

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,在分析理想MIMO系统和多径SISO(single input single output)系统本质关系的基础上,提出一种基于空时分组编码STBC(space-time block coding)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO传输策略.在发送端,为了获得最佳发射分集增益,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的左酉矩阵进行预编码;在接收端,为了获得平行子信道传输效果,提出一种基于低复杂度线性STBC译码和傅里叶变换预解码的非协作虚拟MIMO接收方案.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.仿真分析结果表明该虚拟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.该结果验证了其有效性和优越性.     

一种适于频率选择性衰落信道的空频编码

针对多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)通信系统，提出了一种简单而有效的空频编码算法：时域循环延迟法，即利用OFDM时域帧信号的循环延迟实现空频编码．理论分析和计算机仿真结果表明：该空频编码算法不仅能获得完全分集增益(包括空间分集和信道多径分集)，而且还具有与发送天线数量无关、计算量小和实现容易等优点．     

基于子空间的STC-OFDM系统信道盲估计算法

针对使用2个发射天线和2个接收天线并且采用循环前缀的空时编码正交频分复用系统(STC-OFDM),提出了一种信道盲估计算法,并给出信道可被辨识的条件.该算法采用基于子空间的方法,可在2个常数的意义上确定信道冲激响应.该算法无需预编码或恒模调制.仿真结果验证了该盲估计算法的有效性.     

双向多天线系统下的栅格网络编码

多天线技术作为一种能够有效提高系统传输性能的技术,在无线通信领域得到了广泛的关注.在双向多天线系统中采用网络编码可以使两个源节点的信息交互在两个阶段内完成,而结合栅格编解码可以在保证低误码率的基础上进一步提高网络编码方案的传输速率,达到理论的信道容量的下界.首先介绍了衰落信道下双向多天线系统中结合栅格编码的网络编码传输方案,并给出了采用该方案时系统的最大容量下界.同时对多天线系统中预编码进一步优化能提高系统性能,并给出传输方案的性能仿真结果.     

引入冗余的差分空时分组编码OFDM系统

鉴于引入冗余的差分空时分组编码(DSTBC:Differential Space Time Block Code)是在平坦瑞利衰落信道下得出的,且提供的速率有限.为了在频率选择性衰落信道中提供高速数据业务,提出了一种基于该码的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统.发端首先进行DSTBC编码,然后进行OFDM调制,再通过两根发天线将信号发送出去;接收端使用一根天线,先进行OFDM解调,再使用Viterbi算法进行DSTBC译码.仿真结果表明,由于使用的新差分空时分组码可以提供编码增益,该系统的性能比传统的DSTBC编码OFDM系统要好,在信噪比(SNR:Signal Noise Ratio)较高时可以改善约1 dB,比使用相干STBC(Space Time Block Code)的OFDM系统相差2dB.若在此DSTBC编码之前级联一个外码,可进一步改善系统性能.     

O-OFDM系统中基于采样点位置分组优化的PTS算法

针对光正交频分复用(OFDM)系统峰均功率比(PAPR)过高的问题,提出了基于采样点位置分组优化的部分传输序列(SG-PTS)算法.将采样位置按交织分割的方式进行分组,分别对不同位置上的数据单独优化,削弱了不同位置的备选采样点数据使用相同的相位因子序列的限制,有效改善了光正交频分复用系统的峰均功率比性能.仿真结果表明,所提出的算法相比于传统部分传输序列算法,在计算复杂度和误码率性能基本相同的情况下,峰均功率比性能随着采样点位置分组数的增加而改善明显.当子载波数N=256,相位因子数W=2,子块数M=4和M=8,采样点位置分为2组时,峰均功率比性能分别提升0.1dB和0.2dB左右;采样点位置分为4组时,峰均功率比性能可分别改善0.4dB和0.7dB左右.     

TDCS基于权系数的基函数设计方法

为了充分利用背景干扰频谱分布信息以提高变换域通信系统(transform domain communication system,TDCS)抗干扰性能,提出了一种TDCS基于权系数的基函数幅度谱设计方法。在背景干扰存在的情况下,通过给采样后每个干扰频点幅值乘以一个权系数生成基函数各个频点的幅度谱值,并对系统传输误码性能进行理论分析,推导出系统最优误码性能时权系数的表达式。仿真结果表明,与传统二元判决系统相比,基于权系数系统具有更好的抗干扰性能,在干信比为29 d B、误码率为10-4时,信噪比增益为1.5 d B;在干信比为35 d B、信噪比为0 d B时,仍可以有效的建立通信。     

RS码的分布式编码协作系统方案设计

为了降低RS码分布式编码协作系统的误码率,在深入研究RS编译码算法的基础上,提出了合并-智能联合译码算法。该算法在智能译码算法中增加一个合并器,以充分利用RS_1和RS_2两路信号。仿真实验表明,当误比特率为10~(-3)时,与简单联合译码算法相比,采用合并-智能联合译码算法的编码协作系统能获得3.7 dB的增益;在使用自适应系数的情况下,合并-智能联合译码算法能够使编码协作系统获得最佳的性能。因此,合并-智能联合译码算法可以有效提高RS码编码协作系统的性能。     

基于LDPC编码的交织多址接入(IDMA)系统

交织多址接入（IDMA）技术是第四代移动通信的关键技术之一,为了使该系统更加接近多址接入的信道容量限,设计了一种基于LDPC码编码的交织多址接入（IDMA）系统,并将它与传统的基于卷积码编码的IDMA系统在高斯白噪声(AWGN)信道下进行了性能比较。仿真结果发现,随着信噪比的增加,该系统的多用户性能曲线会逐渐向单用户性能曲线靠近;16个用户时该系统在误比特率为10-6情况下离多址接入的信道容量限大约是2.6 dB,而相同条件下,基于卷积码编码的系统大约是6.0 dB。清楚地表明：设计的系统更加接近多址接入的信道容量限,可以获得更多的编码增益。在实际应用中,非常适合于高速的数据传输业务。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

基于LDPC编码的交织多址接入（IDMA）系统

交织多址接入（IDMA）技术是第四代移动通信的关键技术之一，为了使该系统更加接近多址接入的信道容量限，设计了一种基于LDPC码编码的交织多址接入（IDMA）系统，并将它与传统的基于卷积码编码的IDMA系统在高斯白噪声（AWGN）信道下进行了性能比较。仿真结果发现，随着信噪比的增加，该系统的多用户性能曲线会逐渐向单用户性能曲线靠近；16个用户时该系统在误比特率为10^-6情况下离多址接入的信道容量限大约是2．6dB，而相同条件下，基于卷积码编码的系统大约是6．0dB。清楚地表明：设计的系统更加接近多址接入的信道容量限，可以获得更多的编码增益。在实际应用中，非常适合于高速的数据传榆业务。     

对流层散射信道下多天线分集OFDM系统研究

将OFDM技术应用于对流层散射通信可以提高散射通信容量,但子载波间干扰(ICI)成为降低系统性能的主要因素,为此引入天线分集技术以抑制ICI的影响。在建立散射信道模型基础上,分析与求解了OFDM系统的ICI数学统计特性,然后引入天线分集技术,分析与推导了系统的误码率,通过仿真,对比了采用天线分集技术前后OFDM系统的误码率性能。结果表明:ICI随归一化多普勒扩展的增大而迅速增加,从而使OFDM系统产生误码平台,分集技术可以克服以上问题,在归一化多普勒频移0.02,信噪比20dB时,2重分集能使误码率降低2个数量级以上,3重分集使误码率降低4个数量级。     

对流层散射信道下多天线分集OFDM系统研究

将OFDM技术应用于对流层散射通信可以提高散射通信容量,但子载波间干扰(ICI)成为降低系统性能的主要因素,为此引入天线分集技术以抑制ICI的影响。在建立散射信道模型基础上,分析与求解了OFDM系统的ICI数学统计特性,然后引入天线分集技术,分析与推导了系统的误码率,通过仿真,对比了采用天线分集技术前后OFDM系统的误码率性能。结果表明:ICI随归一化多普勒扩展的增大而迅速增加,从而使OFDM系统产生误码平台,分集技术可以克服以上问题,在归一化多普勒频移0.02,信噪比20 dB时,2重分集能使误码率降低2个数量级以上,3重分集使误码率降低4个数量级。     

Raptor码在60GHz脉冲无线通信系统中的性能

针对60GHz脉冲无线通信系统中信号幅度衰落引起的误码问题,研究了该系统中Raptor码的误码性能。根据60GHz短距离通信系统特点,采用IEEE 802.15.3c工作组建立的60GHz无线信道模型,在此基础上分析了编码系统接收信噪比;然后结合信道编码理论,对不同编码方案进行误码性能仿真,重点对两种不同的Raptor码的编码增益、译码开销及通信距离进行对比。研究结果表明,采用1/2码率的QCLDPC预编码的Raptor码在接收信噪比大约为5dB时,相较于未编码系统拥有4.5dB的编码增益,同时最大通信距离为70m,为今后60GHz短距离通信系统信道编码提供技术参考。