MIMO系统中基于置信度传播的多用户检测算法

MIMO (mltiple-input, mltiple-output) 系统中不同发送天线发射的信号在接收天线上叠加, 形成相互干扰, 可以采用多用户检测算法进行解调以提高系统性能. 因此提出将LDPC码解码理论中的置信度传播(belief propagation)思想引入MIMO系统的解调技术, 从而得到了一种新的基于置信度传播的多用户检测算法. 新算法的复杂度只与发送/接收天线数目的平方成正比. 仿真结果表明, 新算法在低信噪比条件下误比特率性能优于传统的线性MMSE多用户检测器, 但在高信噪比条件下则存在误比特率的“地板效应”, 因此比较适合于采用信道编码的系统. 虽然该算法是基于MIMO系统地推导而来的, 但显然它也可以被推广应用到一般的CDMA系统中去.     

交叉敏感情况下多传感器系统的动态特性研究

讨论了具有交叉敏感的传感器组成的多传感器系统的动态特性及其对系统检测精度的影响. 提出了将该多传感器系统看作一个线性滤波器与一个无记忆非线性函数的串联系统, 即Wiener系统, 把后续的信息融合系统看作一个无记忆非线性函数与一个线性滤波器的串连, 即Hammerstein系统. 在静态标定的基础上, 用盲解卷积技术求得Hammerstein的线性滤波器系数矩阵. 针对盲解卷积技术复现信号幅值不确定性的缺点, 提出了一种根据逆滤波器系数矩阵与静态标定的线性矩阵的同一性校正滤波器系数矩阵的方法, 以获得多传感器系统的近似逆向动态模型, 提高了多传感器系统在实际检测过程中的检测精度, 降低了动态检测结果失真度, 满足了实际情况的需要. 最后的仿真结果表明, 输入信号频率接近采样频率1/10时, 用盲解卷积技术获得的幅值复现误差是未经过动态补偿的幅值复现误差的1/20, 是各传感器单独动态补偿后幅值复现误差的1/2, 快速性提高了2倍. 金属氧化物半导体甲烷传感器的动态补偿结果表明, 在温度阶跃响应下, 补偿后的甲烷检测误差小于补偿前的1/2, 因此这种方法拓宽了多传感器系统的带宽.     

协同多点传输中迫零预编码和天线选择技术

MIMO无线传输技术极大地提高了系统的容量，在实际通信系统中，整个网络是一个干扰受限的系统，小区间干扰对MIMO系统传输的影响是显著的，每个相邻小区的基站天线都可以看成一个干扰源．由于基站端数据处理能力的提升和回程容量的增加，多个小区协同多点传输技术引起了人们的广泛关注．目前的大部分工作都是集中于研究系统的容量（吞吐量），而在实际系统中，每个用户的接收等效信噪比（即公平性）对系统的性能如误帧率等有重要的影响．对于每个用户为单天线的情形，研究了总功率受限和每天线功率受限下采用迫零预编码的系统容量和公平性．对两种功率约束条件下的公平性进行了分析，得到了公平性算法的闭式表达式．当每个用户为多天线的情形，为了降低计算的复杂度，引入了信道范数最大的接收天线选择算法，把每个用户为多天线的情形转化成等效的每个用户单天线情形，推导的每用户为单天线的公平性算法仍然适用．仿真结果显示，采用迫零预编码的多小区协作可以使系统性能显著提升．在相同的迫零预编码下，不同的功率分配策略对系统的容量和公平性有显著的影响．和用户为单天线相比，采用天线选择算法可以提升系统的容量和公平性．考虑了用户公平性时的吞吐量和最大系统吞吐量之间的折中关系，并给出了仿真结果．     

基于半盲联合信道跟踪与均衡处理的流星余迹通信接收机

针对流星余迹通信原理及信道特点, 建立了适合于流星余迹传输帧结构的信道捕获阶段及信道跟踪与均衡阶段的系统模型. 在信道捕获阶段, 利用传输帧头获取流星信道参数的初始估计矢量, 以启动后续的信道跟踪与均衡; 在信道跟踪与均衡阶段, 提出了一种基于D-PSP算法的半盲联合信道跟踪与最大似然均衡接收机, 通过采用降阶的处理方法, 有效降低联合信道跟踪与最大似然均衡的运算复杂度和存储空间, 从而使流星余迹通信自适应编码调制方式数据的最大似然接收成为可能. 文章最后给出了仿真结果和分析.     

多基站多用户MIMO系统下行链路基于准最大化和速率预编码和功率分配的双层交替迭代结构

在多基站多用户MIMO系统中，最大化和速率（magimi。ingsum-rate，MSR）预编码是一种线性预编码，但是无闭式解．本文提出了一种交替迭代结构的准最大化和速率（Quasi—MSR）预编码方案来迫近MSR，将MSR的求解问题转化成最大化二次分式函数的乘积，并且设计了一种单接收天线用户环境下基于最大化和速率准则的低复杂度交替网格搜索功率分配alternatina grid search power allocation，AGSPA）方案．在此基础上，本文又提出了基于Quasi-MSR和低复杂度AGSPA的双层交替迭代结构（alternatingiterativestructure，AIS）．仿真结果表明：考虑大尺度衰落和天线相关性时．AIS结构在和速率性能上明显优于4种典型的预编码算法（最大化信泄噪比、块对角化、最小均方误差与速率最大化）．     

基于PTST方法构造高阶平衡的正交多尺度函数

提出了仿酉两尺度相似变换（PTST）的概念. 讨论了PTST的性质, 并证明了PTST能保持所给的正交多尺度函数的正交性、逼近阶和光滑性. 更重要的是, 基于PTST, 提出一种构造高阶平衡多尺度函数的方法, 即平衡已存在的正交非平衡多尺度函数. 给出相应的PTST变换矩阵的显示构造. 另外, 也讨论了平衡多尺度函数的对称性. 最后给出若干构造算例.     

基于干扰温度的频谱感知算法研究

干扰温度机制是认知无线电的频谱感知方式中的一种.为了进一步提高干扰温度的效率和效果,对基于干扰温度的感知技术进行了分析和研究.对比了多窗谱估计方法和Welch方法,并采用一种基于神经网络的多窗谱结估计合奇异值分解算法.仿真结果表明,多窗谱估计方法优于Welch方法.基于神经网络的多窗谱估计结合奇异值分解算法,降低了干扰温度估计算法的复杂度,同时能够适应频谱环境时变的特性.     

多天线放大转发中继系统基于MMSE的重传预编码设计

针对多天线放大转发中继系统,本文提出了一种基于MMSE的新的重传预编码方案,把重传预编码设计问题分解成两个子问题:离散的信道配对和连续的联合源、中继功率分配问题.最优的信道配对需要遍历所有信道配对方式,对于每一种配对方式,联合源、中继功率分配问题是一个多参数非凸的优化问题,本文提出了一种获得该问题最优解的算法和一种次优迭代功率分配算法,此种通过遍历信道配对获得最优重传预编码的方案计算复杂度较高.本文证明了在一跳信道信噪比趋于无穷时,最优的信道配对是使之前的子信道增益和当前另一跳信道奇异值大小排列顺序相反,进而提出了一种简化的信道配对方法.仿真结果表明,简化的信道配对和迭代功率分配算法性能均接近最优.本文所提出的重传预编码与已有的预编码相比,能获得明显性能提升.     

基于二通道不可分小波的多光谱图像融合

提出了一种伸缩矩阵为[1，1；1，-1]的二通道不可分小波滤波器组的构造方法，并把它应用于多光谱图像与高分辨图像的融合中．设计出多组不可分4×4小波滤波器组，并提出了一种基于该类小波的多光谱图像融合算法．利用所设计滤波器分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像作多尺度小波分解，选取参数对分解后的低频分量进行调节融合．实验结果表明，该方法能较好地保持多光谱信息和高分辨率信息，其保持光谱信息的能力和保持高分辨率信息的能力比基于张量积离散小波帧变换（DWFT）的融合方法和基于改进的IHS变换的融合方法都强，当t值较大时，融合结果图像含有较丰富的光谱信息．与基于4个通道小波的图像融合方法相比，该方法可节约一半的运算量．     

MIMO系统中基于分支定界法的最大似然检测

MIMO系统中的最大似然检测可以表示为一个整数二次规划问题．将基于变量二分的深度优先分支定界法引入到MIMO检测中，利用这种结构，可以对更多的节点进行剪枝．在分支定界法的每一层，采用有效集法来求解对偶子问题．为进一步降低复杂度，在有效集法的迭代过程中采用Cholesky分解更新求解一个线性系统问题．通过松弛剪枝条件，给出了准分支定界法，实现了性能和复杂度的较好折衷．数值仿真表明，基于分支定界法的MIMO检测算法复杂度很低，尤其在低信噪比和高阶调制时，其优越性尤为明显．     

基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号的检测和参数估计

提出了一种基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号的检测与参数估计的方法. 针对分数阶Fourier域上的优化搜索问题, 提出了基于拟Newton法的两级搜索算法, 在不影响估计精度的前提下, 降低了计算的复杂度. 对于多分量信号的检测, 提出了分数阶Fourier域上的信号分离技术, 有效地抑制了检测过程中强信号分量对弱信号分量的影响. 并给出了估计误差的统计分析, 使得这一方法在理论上更加趋于完善, 仿真结果也证明了其有效性.     

多频多单站地下目标成像的自聚焦算法

提出一种基于多频多单站体制的均匀地下介质中二维目标自聚焦成像算法.在Born近似下采用半空间谱域格林函数和目标的爆炸点模型推导出地下目标反演成像公式,借助快速Fourier变换实现地下目标的快速实时成像,避开了耗时较多的大型病态矩阵的正则化求解.针对地下介质电磁参数未知的情况,根据时间反转成像的原理和最小熵准则,进一步提出了目标的自聚焦算法.通过熵计算选取最优聚焦时间确定最优的聚焦图像,修正由于地下介质电磁参数估计偏差引起的成像的目标位置偏移及图像退化.文中用数值仿真的结果证明了在地下介质电磁参数未知情况下,提出的算法能在较短的计算时间内得到好的成像结果.     

高中频CPM数字接收机设计

本文给出了一种适用于软件无线电的突发模式非相干二进制CPM接收机。该接收机采用前馈结构，利用FFT算法对前导进行捕获和分析，可以快速实现载波频偏和符号定时误差的联合估计，采用多符号检测算法来对CPM信号实现解调。通过仿真和对硬件的需求分析验证了本接收机可以有效检测信号的到来，快速实现载波和符号的联合同步，且比传统接收机具有更低的误码率。相对较低的硬件复杂度也使得接收机容易在FPGA上实现。     

基于SIAR体制的单基地MIMO雷达方向综合及测角性能分析

针对同时辐射多载频的正交信号、收发天线稀布且不共用的单基地MIMO雷达，以及在低仰角目标回波存在多径现象的情况下，提出一种基于SIAR体制的单基地MIMO雷达的方向综合方法，即综合利用MIMO的发射天线和接收天线孔径，在方位和俯仰两维数字波束形成（DBF）；并结合多载频工作的MIMO雷达，研究了基于多径相干信号分离的面阵广义MUSIC算法．该方法将发射天线、接收天线的相位延迟同时补偿，在接收端对发射波束进行两维方向综合，提高了雷达的角分辨力和测角精度；并通过降维处理减少了运算量．最后给出了多径情况下，单基地MIMO雷达方位、俯仰二维角度估计的克拉美·罗界（CRB）．计算机仿真证实了该方法的有效性．     

随机发送参考的多天线系统物理层安全传输算法

文中提出基于随机发送参考的多天线系统传输算法,用于保障物理层信息安全传输.该算法将授权用户的信道分解为多个独立并行的信道,并在其中的一个信道中发送随机化的导频信息,同时对其他信道加密.由于窃听方信道与授权用户不同,很难通过自身的信道分解出独立的随机化导频信道,从而无法正常解调、还原信息.通过理论分析及算法仿真表明,随机发送参考算法可使窃听方的误码率稳定在较高水平,并且在同等发送功率的情况下性能优于现有加性人工方法.     

逼近最大似然(ML)性能的降维VBLAST检测算法

在多输入多输出系统中,空分复用是一种获得系统通信容量的有效方式.BLAST(Bell-labs layered space time)是空间复用方式的典型代表.其中VBLAST应用最为广泛,它的检测算法有ML,ZF-DFE,ML-DFE等.本文在以上几种算法的基础上,讨论了信道相关性对检测性能的影响,提出了一种接近ML性能的低复杂度新算法--HPML算法.仿真表明,HPML在获取接近ML性能的同时有效的降低了算法的复杂度.     

高速脉冲超宽带系统和芯片设计

脉冲超宽带无线通信系统功耗低、复杂度低,但传输速率一般不高.本文提出高速脉冲超宽带无线通信系统方案,方案采用高速采样、低阶量化和数字处理技术,在保持较低的系统功耗和复杂度的条件下,实现了超过100 Mbps的脉冲超宽带无线信息传输.论文给出了系统方案、核心算法、芯片设计中的关键技术以及仿真结果.作为核心算法,提出的联合同步和信道估计算法具有低的复杂度,并易于实时实现.论文介绍了芯片设计中的数字基带芯片结构、接收机的状态转移和联合同步和信道估计算法的实现等关键技术.基于提出的方案,研制了数字基带芯片,其内核功耗小于100mW.采用研制的芯片,开发了试验系统,能够进行实时无线高清视频传输.对试验系统进行了实际测试,实测结果验证了该高速脉冲超宽带方案的有效性.     

基于贝叶斯理论的多载频SIAR雷达频率分集角度测量

SIAR雷达采用多载频正交发射、多天线接收模型,通过频率分集处理,其接收回波经过变换等效为非均匀空域采样信号,常规傅里叶变换处理得到的目标谱分析会出现较大的旁瓣效应,文中先对接收天线位置进行预排序处理,之后通过贝叶斯后验概率分布准则,采用l2范数对目标功率谱进行加权约束,进而获得空间均匀采样阵列回波.仿真试验给出了目标在不同SNR、不同外推阵列个数及不同仰角下的谱分析,仿真结果有效验证了SIAR雷达在高分辨角度测量等方面的优势.     

面向多租户Web应用的性能隔离方法

提出一种面向应用级共享的多租户Web应用性能隔离方法．首先建立基于事务处理链的应用级资源管理模型，基于信号量机制给出了模型的并发控制算法，支持事务级、分阶段的多租户Web应用资源管理，并在一次事务处理的各阶段实现线程复用，避免因修改交互协议而产生的再工程代价．基于上述工作，给出多租户性能隔离算法及策略，并利用TPC—W电子商务应用验证方法的系统开销及有效性．实验结果表明，该方法可以有效降低租户资源侵占行为的影响，并避免系统过载．     

并行延时LMS算法

通过将并行处理方法引入延时LMS(DLMS) 算法, 提出一种新的并行延时LMS(PDLMS) 算法. 与DLMS算法相比, PDLMS算法具有更小的延时, 更高的数据吞吐率, 更快的收敛速度, 同时对相关输入具有一定去相关作用. 特别适用于滤波器阶数高, 要求系统收敛速度快的应用场合. 同时它可以直接映射到具有高速、高流水特性的硬件结构中.