基于LDPC 码的迭代相位同步技术研究

在分析符号先验信息对EM 算法收敛特性影响的基础上,提出了一种基于非规则低密度奇偶校验 (low-density parity check, LDPC) 码的迭代相位同步算法。由于EM 算法的收敛速度与译码器提供的信息量密切相关,新算法利用非规则LDPC码的不等度分布特性,其度数高的变量节点在初始译码过程中能快速正确译码并为期望最大（expectation maximization, EM）同步器提供高可靠的先验信息,从而改善EM 同步器的收敛性能。仿真表明,基于非规则LDPC 码的EM 迭代同步算法具有更大的相位估计范围和更快的收敛速度。     

BICM-OFDM中基于ML算法的迭代信道估计

基于最大似然估计(ML),提出了一种新的联合译码的迭代信道估计算法。该算法利用比特交织编码调制(BICM)中迭代译码的硬判决信息,进行信道估计与译码之间的信息交换。在基于BICM的OFDM系统(BICM-OFDM)中,在短波宽带信道下的仿真结果表明,经过4次迭代,系统的误码率性能收敛。与传统ML算法相比,算法可有效的提高估计精度。     

多址接入中继系统中LDPC乘积码的优化设计

针对两个用户、一个中继节点、一个基站的多址接入中继系统提出了一种基于低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）乘积编码的网络编码方案。为了进一步提升系统性能,方案中采用了一种基于外信息转移（extrinsic information transfer, EXIT）图的LDPC乘积码度分布优化算法。该算法主要是对中继节点的LDPC乘积编码进行优化设计,同时可预测LDPC乘积码的迭代译码性能。性能分析与仿真结果表明：优化的网络编码方案进一步改善了传输网络的误码率性能,利用EXIT曲线图实现了迭代译码性能的近似估计。     

残留频偏下LDPC-MSK系统码辅助载波同步算法

针对低信噪比条件下低密度奇偶校验码〖CD*2〗最小频移键控系统载波同步实现困难的问题,提出了一种新的码辅助载波同步算法。该算法将译码软信息分别运用到基于代价函数的载波粗同步和基于最大似然迭代的载波细同步之中,将同步器、解调器与译码器联合迭代,从而实现较理想的载波同步。理论研究和仿真结果表明,在低信噪比条件下,该算法能够在大频偏、大相偏范围内实现有效的载波同步,并以较低系统复杂度的代价,获得近似理想的系统性能。     

基于准循环LDPC码译码软信息的码辅助帧同步算法

确保较低信噪比条件下的系统帧同步,是LDPC码在系统应用中的关键问题。基于最大似然的准则,提出了一种适合准循环LDPC编码系统的码辅助盲帧同步算法。该算法通过计算不同帧偏移处的信道输出软信息向量满足LDPC码校验矩阵中所有校验方程的概率与违背所有方程的概率的对数似然比值,再根据最大似然值对应的信息向量确定最终的帧同步边界。新算法可借助译码器的部分资源来实现帧同步搜索,提高了译码器的利用率,降低了实现复杂度;无需一次完整的迭代译码过程,减少了同步捕获的时间。仿真结果表明,相比已有的码辅助盲帧同步算法,新算法具有较好的帧同步性能;借助新同步算法仿真获得的系统误比特率和帧错误率接近已有的码辅助帧同步算法的译码性能。     

基于低密度格码的编码协作中继系统

提出一种联合低密度奇偶校验码(low density parity check,LDPC)的低密度格码编码协作(low density lattice code coded cooperation,LDLC-CC)改进方案。中继对源节点广播的LDLC码字进行译码,并向目的节点转发基于LDPC和LDLC编码的增强校验信息。通过利用校验矩阵下三角结构特性,源节点和中继节点可以简单地通过各自的校验矩阵进行整形和编码,且采用的LDLC校验矩阵可以构成高维下三角结构校验矩阵。此外,设计了目的节点联合迭代软译码算法。该算法建立了LDLC联合译码与LDPC软译码之间的联系,相比LDPC硬译码可以获得显著的编码增益。仿真结果显示,在瑞利慢衰落信道下提出的联合LDPC的LDLC-CC系统相比传统无协作直传LDLC系统最大可以取得近5 dB性能增益。     

基于LDPC码的BICM系统中的迭代盲信道估计

针对传统基于导频辅助的信道估计方法频带利用率低的不足,提出一种块衰落信道下的迭代盲信道估计算法,该算法基于最大似然估计(maximum likelihood,ML),将译码产生的信息经判决、交织和映射后的符号作为发端的符号估计进行联合迭代信道估计和译码,随着迭代次数的增加,译码输出值更加精确,信道估计值也越来越精确。将之应用到基于低密度校验(low-density parity-check,LDPC)码的比特交织编码调制(bit-interleaved coded modulation,BICM)系统中,仿真结果表明,在对迭代信道估计算法性能的影响上,信噪比与衰落信道的块长之间存在着折中关系,即在低信噪比区域,块长较大时的性能要好于块长较小时的性能,而在高信噪比区域,情况正好相反。     

一种适用于车速无线信道的OFDM联合同步算法

提出了一种改进的适用于车速无线信道的OFDM联合同步算法。该算法首先利用一组特殊的时域正交PN序列进行联合定时同步和大频偏估计,并从理论上分析了大频偏估计之后的残留频偏范围;之后使用多个重复的短训练符号完成残留频偏估计。理论分析和仿真结果表明,改进的算法不但能解决无线信道下第一径不是最强径时的定时同步问题,而且在可能出现多个等功率路径的车速无线信道下具有更高的频偏捕获概率和更好的频偏估计性能。     

一种新的LDPC译码器设计

时LDPC编译码技术进行了介绍,指出LDPC译码算法可以用高度并行的结构实现,可以达到很高的译码吞吐量.提出了分层修正最小和译码算法并对该算法进行了定点仿真,仿真结果表明,该算法性能优良并且能降低迭代次数以提高吞吐量,该算法在最好情况下可以节省一半的迭代次数.设计了一种新的LDPC译码器并完成了FPGA硬件实现,这种译码器能够实现LDPC码高速译码,实现了100 Mbps的译码吞吐量.该译码器能够支持多种通信标准的LDPC码译码,从而节省系统总体成本.     

基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法

对低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）码在高斯信道下的分层译码算法进行深入研究,提出了一种基于整数运算的LDPC码改进分层译码算法。该算法中所有变量都用整数表示,因此非常便于硬件实现;同时将修正因子引入到分层译码算法中,使其译码性能有进一步地提高。在加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,改进分层译码算法有效地降低了计算复杂度,加速了译码收敛,并且具有更低的错误平层。     

Blind estimation of phase offset in OFDM subcarrier for coherent demodulation

An adaptive algorithm named low complexity phase offset estimation (LC-POE) is proposed for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals. Depending on the requirement, the estimation procedure is divided into several scales to accelerate the adaptive convergence speed and ensure the estimation accuracy. The true phase offset is estimated through shrinking the detection range and raising the resolution scale step by step. Both the convergence performance and complexity are discussed in the paper. Simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm. The LC-POE algorithm is promising in the application of OFDM systems.     

突发信号载波频偏估计的广义延拓逼近算法

为了解决在突发信号载波频偏估计问题中,载波频偏估计算法对估计精度、信噪比门限和估计范围的兼顾问题,提出了基于广义延拓逼近的载波频偏估计算法。该算法无需数据辅助,对接收信号频域信息做合理单元划分,节点处满足插值条件,单元域内实现最佳拟合,能够有效提升整域内的逼近精度。仿真结果表明,与文献算法相比,该算法具有更低的信噪比门限、更高的估计精度和理论最佳的估计范围。算法数学模型稳健、复杂度低,具有很好的可实现性和很高的使用价值。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时,所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时，所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

低轨卫星通信中SCMA系统载波同步算法设计

为了提高低轨卫星通信频谱利用率及对抗存在的大多普勒频移, 考虑将稀疏码多址接入(sparse code multiple access, SCMA)技术应用于低轨卫星通信,提出一种针对SCMA系统的数据辅助载波同步方案。该同步方案的频偏、相偏估计算法分别采用分步相关法和最大似然法。同时, 根据所提分步相关算法的特点, 优化了导频和数据组成的分布图样。仿真结果表明, 以6个用户共享4个资源块的系统为例, 基于优化帧结构的载波同步方案可以利用较少的导频开销获得比使用经典帧结构的更高估计精度和更好误码性能。     

一种BICM-ID系统中的迭代载波相位恢复算法

提出一种基于软判决BICM-ID系统中的DD(Decision-Directed)迭代载波相位同步算法。该算法基于最大似然估计(ML)算法,利用BICM-ID译码产生的判决信息,通过迭代地在同步和解码之间交换信息来完成联合解码和载波相位同步。仿真结果验证了算法的有效性,较传统的相位同步算法具有更优的性能,随着信噪比的增大,更快地逼近理想同步性能。     

基于RLS的联合同步和信道估计算法

针对采用跳频正交频分复用(frequency hopping orthogonal frequency division multiplexing, FH-OFDM)系统进行战时通信时存在的高误码率(bit error rate, BER)问题,对定时偏差(timing offset, TO)、载波频率偏差（carrier frequency offset, CFO）和采样率偏差(sampling frequency offset, SFO)进行综合考虑,提出一种导频辅助的联合同步和信道估计算法。在时域中分别对TO和子载波干扰项进行预先补偿。使用线性误差函数来配合递归最小二乘法对信道冲激响应、CFO和SFO进行估计。采用改进的极大似然算法对迭代参数的初始值进行估计,提高了估计的准确度。分析并给出FH OFDW系统频谱效率的权衡标准。仿真结果表明,该系统工作在1 000 hop/s时,该算法的估计均方差和BER均优于传统的算法。     

一种基于训练序列的OFDM时频同步新算法

针对正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)系统性能对同步偏差的敏感性,提出了一种新的基于训练序列的OFDM联合定时和频率同步算法。基于新设计的训练序列结构,提出了新的定时度量函数,同时推导了小数倍频偏估计算法。新定时同步算法有效地克服了传统算法中的定时缺陷,新频偏估计算法具有和Schmidl算法相同的估计方差。理论分析与仿真结果表明,新算法在多径信道下具有较好的鲁棒性。     

符号速率采样条件下的新型复合载波跟踪环

针对低信噪比和符号速率采样条件下的载波同步问题,提出了一种新型的复合载波跟踪环,同时也给出了一种较直观的环路参数确定方法。该载波同步环改进了原有的符号硬判决算法,并通过引入采样速率变换模块使得数字锁频环(frequency-locked loop, FLL)和数字锁相环(phase-locked loop, PLL)工作在不同采样速率条件下,来提高在低信噪比环境中载波频偏和相偏的估计精度。该参数确定方法是在z域中,直接根据闭环系统的稳定性和单位阶跃响应特性来选择最优的参数。仿真结果表明,该参数确定方法具有很好的可行性,且所提出的载波跟踪环在较低信噪比条件下能获得良好的同步性能。     

Blind CFO estimation algorithm for OFDM systems by using generalized precoding and trilinear model

This paper discusses the blind carrier frequency offset (CFO) estimation for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems by utilizing trilinear decomposition and generalized precoding. Firstly, the generalized precoding is employed to obtain multiple covariance matrices which are requisite for the trilinear model, and then a novel CFO estimation algorithm is proposed for the OFDM system. Compared with both the joint diagonalizer and estimation of signal parameters via rotational invariant technique (ESPRIT), the proposed algorithm enjoys a better CFO estimation performance. Furthermore, the proposed algorithm can work well without virtual carriers. Simulation results illustrate the performance of this algorithm.