面向能量收集的编码协作系统性能与码的设计研究

为解决编码协作系统中继节点的能量受限问题,研究了面向能量收集的编码协作系统。首先,提出了面向能量收集的重复积累(repeat accumulate,RA）编码协作方案,分析了系统的中断概率;其次,推导出了对应于信源节点与协作中继采用的RA码的联合校验矩阵,并通过联合设计,消除了该矩阵中所有两种类型的girth 4环。理论分析与仿真结果表明,与传统非能量收集的点对点系统比,所提方案大大降低了系统中断概率。与采用随机低密度奇偶检验码(low density parity check, LDPC)码的编码协作方案相比,采用联合设计RA码的系统误码性能更为优越。     

基于RTS/CTS协议的协同中继网络功率分配研究

针对使用分布式线性弥散码的放大转发协同中继网络,提出一种基于MAC层请求发送/允许发送协议的分布式功率分配方案.此方案不需要处理中心集中处理后反馈信息,信源和各中继节点可以计算自己的优化发射功率,简单易实现.还从降低系统中断概率的角度给出了基于中继信道强度的瓶颈效应和调和平均值的两种发射功率分配算法.仿真结果表明,相比较传统的等功率分配,提出的方案充分体现了分布式线性弥散码的分集增益,不仅降低系统的中断概率,还大大改善了接收端的误码率性能,有很强的实用性.     

面向深空通信的中继协作喷泉码设计

针对未来深空超远距离通信无法建立有效的点对点链路及大路径损耗、大传播延时等难题,提出了一种基于中继协作网络模型下的喷泉编码转发方案。与现有的空间传输协议相比,喷泉码能够以较低的编译码复杂度为下行数据分组提供前向纠删保护,降低确认重传的次数,有效减少传输时延。在地球〖CD*2〗火星通信场景下,对中继编码协作转发方案的复杂度和能量开销进行了性能评估,并在理论上分析了中继卫星的位置对系统性能的影响。仿真结果表明,中继喷泉编码协作转发方案可有效节约深空环境下通信系统的能量开销。     

面向多源多目标协作网络的中继选择方法

在多源多目标无线网络中采用最佳中继协作方法时,多个通信对有可能同时选择同一个节点作为最佳中继来进行协作传输,从而导致最佳中继冲突问题,进而对系统的协作性能产生严重影响。为了解决这一问题,提出了两种低冲突的中继选择方法,并将其扩展至功率可分配场景;同时,还提出了一种支持功率分配的分布式选择方法。仿真结果表明,所提方法在保证系统分集增益不变条件下,相比于已有方法,显著降低了中继冲突情况发生,改善了系统协作效果;并在性能接近于最优方法的前提下,有效降低了中继选择方法的复杂度。     

无线传感器网络中的异步协作通信方案

为了改善多跳传感器网络的性能,提出了一种基于三种空间分集技术的异步协作传输模式.该模式是考虑非同步网络传输,多个传感器通过共享天线,形成虚拟多天线发送/多天线接收(MIMO)的协作通信,并利用空时编码、发射天线选择和信号空间分集三种空间分集技术,有效抵制传输信道的衰落,提高了系统的分集增益.通过蒙特卡罗仿真,结果表明,对比传统的单发单收传输模式和异步空时协作传输模式,该传输模式获得了更高的分集增益,提高了系统的性能,从而节省了网络的能量损耗.     

适于高速无线通信系统的空时分组码组合QAM调制方案

空时分组码 (STBC)利用多输入 多输出 (MIMO)无线通信系统的本质特性 ,通过提供发射天线分集和接收端的信号处理 ,从本质上提高了无线通信系统的容量 ,并以其编译码算法简单的特点获得了广泛关注和应用。在介绍了空时码和多输入 多输出无线通信系统的系统模型后 ,以基本的两天线空时分组码C2 为例给出了其编码和解码算法 ,并基于此提出了适于高速无线通信系统的空时分组编码结合正交调制 (QAM)的通信方案。最后给出了该方案在 16 QAM调制条件下几种典型空时分组码的误符率和误码率的性能仿真结果。结果表明 ,该方案是一种适于高速无线通信系统的优选方案     

空频分集MIMO-OFDM系统的DFE-SDR算法仿真

研究了空间频率分集MIMO-OFDM系统的DFE-SDR译码算法,提出了一种能充分利用空间分集、空间复用、频率复用增益,且能对抗时间选择性和频率选择性衰落的空时频率分集MIMO-OFDM系统,结合判决反馈均衡(DFE)以及半定松弛检测(SDR)的优点,经过推导得到一种应用在空时频率分集MIMO-OFDM系统的DFE-SDR检测方法,该算法能同时得到较理想的系统性能和算法复杂度.根据该算法给出了具体的系统仿真分析过程,证明该算法与DFE检测算法相比,误码率性能得到了较大提高,是一种有实用价值的译码算法.     

基于空时分组编码的协作分集及其协作用户选择

对基于空时分组编码的协作分集系统进行了研究,讨论了时分双工协作模式、大尺度路径损失和阴影衰落对于系统的分集增益、中断概率和系统容量的影响,并在此基础上讨论了对于协作用户的选取准则和难易程度.性能分析和数值仿真表明,基于空时分组编码的协作分集系统是可行的.     

一种改进的H.264/AVC空时编码方案及仿真实现

传统H.264无线视频传输系统误码率较高并且重建图像质量差,针对此问题提出一种改进方案。传输系统采用H.264编码器和多输入多输出(MIMO:Multiple-input Multiple-output)系统级联的模型:基于不等差错保护思想,在信源端依照优先级顺序将H.264码流分为两部分,利用空时预编码技术的分集优势提升高优先级码流的传输可靠性,同时不改变低优先级码流的误码率,提高了无线传输系统整体性能。仿真结果表明:与传统方案相比,改进方案可以在不提高总发送功率的前提下获得较好的重建图像质量,在低信噪比时,重建图像的平均峰值信噪比可提升近7dB,且检测复杂度适中。     

空时分组编码的MC-CDMA下行链路性能分析

将MC-CDMA和空时分组编码相结合,构建出一种新的MCCDMA系统下行链路方案(ST-MC-CD-MA).该方案利用MC-CDMA中固有的频率分集和空时分组码的空间分集来抵抗多径,提高系统性能.详细分析了该方案的信号变换形式和处理过程,从理论上给出了系统采用最大比合并时的误码率性能.仿真结果表明,在瑞利衰落信道和较多用户条件下,该系统较传统MCCDMA具有明显的性能改善.     

Differential modulation based on space-time block codes

A differential modulation scheme using space-time block codes is put forward. Compared with other schemes, our scheme has lower computational complexity and has a simpler decoder. In the case of three or four transmitter antennas, our scheme has a higher rate a higher coding gain and a lower bit error rate for a given rate. Then we made simulations for space-time block codes as well as group codes in the case of two, three, four and five transmit antennas. The simulations prove that using two transmit antennas, one receive antenna and code rate of 4 bits/s/Hz, the differential STBC method outperform the differential group codes method by 4 dB. Useing three, four and five transmit antennas, one receive antenna, and code rate of 3 bits/s/Hz are adopted, the differential STBC method outperform the differential group codes method by 5 dB, 6. 5 dB and 7 dB, respectively. In other words, the differential modulation scheme based on space-time block code is better than the corresponding differential modulation     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。     

Power control scheme for multiple antenna systems with space-time coding in Rayleigh fading channels

Two optimal power control(PC) schemes under the power constraint for space-time coded multiple input multiple output systems over the flat Rayleigh fading channel with the imperfect channel state information(CSI) are presented.One is based on the minimization of a bit error rate(BER),and the other is based on the maximization of a fuzzy signal-to-noise ratio.In these schemes,different powers are allocated to individual transmit antennas rather than equal power in the conventional one.For the first scheme,the optimal PC procedure is developed.It is shown that the Lagrange multiplier for the constrained optimization in the power control does exist and is unique.A practical iterative algorithm based on Newton’s method for finding the Lagrange multiplier is proposed.In the second scheme,some existing schemes are included,and a suboptimal PC procedure is developed by means of the asymptotic performance analysis.With this suboptimal scheme,a simple PC calculation formula is provided,and thus the calculation of the PC will be straightforward.Moreover,the suboptimal scheme has the BER performance close to the optimal scheme.Simulation results show that the two PC schemes can provide BER lower than the equal PC and antenna selection scheme under the imperfect CSI.     

基于差分编码调制的多址中继网络编码方法

现有多址接入中继信道（multiple-access relay channel,MARC）的网络编码技术多采用非差分调制,相干解调时会产生相位模糊。引用差分调制可克服此问题,但解调性能会损失约2.5 dB。为了弥补此损失,文中提出一种基于差分调制的比特交织编码调制迭代译码（bit-interleaved coded modulation scheme with iterative decoding,BICM-ID）方法。利用外信息转移图分析比较了两种编码（卷积码和低密度校验（low density parity check,LDPC）码）结合差分正交幅度调制（differential quadrature amplitude modulation,DQAM）在格雷和改进集合分割（modified set partitioning, MSP）映射下的性能,并做仿真对比。结果表明,对于差分调制,格雷映射比MSP映射更优。对于格雷映射,卷积码比LDPC码更优,有0.7dB的增益,且复杂度更低。     

基于四天线的并行空时分组编码方案

空时编码是一种结合信道编码和分集技术的新型的编码和信号处理方法,可以不需增加带宽而大幅度的提高无线通信系统的信道容量和传输速率,从而提供远高于传统单天线系统的频带利用率,空时分组码以其译码的简单性获得人们的广泛关注。为提高空时分组码的码元速率,在现有的空时分组编码方案的基础上,结合并行传输策略,提出了基于四天线的并行空时分组编码方案。与传统的空时分组编码方案相比,该方案能够在保证误码性能的同时提高码元速率,从而进一步提高了系统的性能。仿真结果验证了所提出的编码方案所具有的良好性能。     

基于星座成形的高谱效编码调制方案

针对规则正交幅度调制星座在高阶调制系统中产生的成形损失问题，研究比较了概率成形和几何成形方案。通过平均互信息的分析，从理论上表明概率成形可以获得更好的成形增益。在相同谱效、相同误帧率的条件下，概率成形相比几何成形需要的信噪比更低。编码方面，相比二元低密度奇偶校验(low-density parity-check，LDPC)码，多元LDPC码可以获得编码增益。仿真结果表明，基于星座成形的高谱效编码调制方案是有效的，适用于未来移动通信系统超高可靠性的要求。     

混沌交织器的实现

Turbo码以其优异的纠错性能已成为当前正在开发的第三代移动通信系统的物理层关键技术标准 ,其中交织器的设计对Turbo码系统性能产生重要影响。从实际应用出发 ,在数字混沌序列定点生成方法的基础上 ,结合混沌交织器设计原理 ,提出了混沌交织器的实现算法和两种硬件实现方案。该技术实现方案对将混沌交织技术应用于未来数字通信系统具有重要的现实意义     

基于无码率码的独立窗不等差错保护方案

提出一种能够匹配多媒体业务特性的独立窗口LT码（independent window LT, IW-LT）不等差错保护方案,采用无码率LT码对不同重要等级的数据分别进行独立选窗和编码。通过与或树分析法推导了IW LT码的渐近译码性能,并结合多目标进化算法联合优化编码度分布和选窗概率,以精确匹配预设的不等保护增益及译码开销,增加了不等差错保护方案的灵活性。仿真证明,IW LT码与现有的无码率码不等差错保护方案相比,能在精确匹配不等差错性能参数的前提下,获得更低的译码差错概率。