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。     

MIMO模型下的多元混合调制DCSK方案

为了提升多输入多输出差分混沌移位键控(multiple input multiple output difference chaotic shift keying, MIMO-DCSK)系统的误码性能, 提出一种多元混合调制MIMO-DCSK方案(M-ary hybrid modulation MIMO-DCSK, MHM-MIMO-DCSK)。首先，将一帧的多元信息拆分, 分别通过混沌扩频码和索引码进行调制, 以实现高效的传输。其次，接收端利用混沌序列的类正交特性消除多天线干扰和多路干扰。最后将多天线的相关运算结果等增益合并, 最终在不需要信道状态信息的前提下获取多径多输入多输出系统的全分集增益。仿真结果表明，所提MHM-MIMO-DCSK比现有的多元MIMO-DCSK拥有更好的误码性能, 尤其是在高阶调制情况下性能提升更明显。     

多用户正交多级差分混沌键控通信系统

针对传统差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)采用多电平方式传输多进制信息导致误比特率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种多用户正交多级DCSK(multi-user orthogonal multi-level DCSK, MOM-DCSK)通信系统。该系统将传输的多进制信息映射为不同的传输系数,多个传输系数分别乘以对应的Walsh码后调制在信息承载信号上,并且通过不同的延时传输多用户信息。在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道中推导了系统的理论BER公式并进行了仿真分析。结果显示，该系统在传输多进制信息时拥有较好的误码性能,并且在多用户传输领域中有较好的实际应用价值。     

实部虚部索引广义频分复用多载波调制技术

为提高多载波调制的频谱效率,提出了一种名为实部虚部索引广义频分复用(generalized frequency division multiplexing with real and imaginary indices modulation,GFDM-RIIM)的新型多载波调制方案。该方案将广义频分复用(generalized frequency division multiplexing,GFDM)的子载波索引分为实部索引和虚部索引两部分,从而使系统可以携带更多的比特信息。给出了GFDM-RIIM的系统模型,并进行了复杂度分析、频谱效率分析和多径瑞利信道下的误比特率(bit error rate,BER)性能仿真。结果表明,所提方案的频谱效率和BER性能均优于现有的GFDM、索引调制广义频分复用、正交频分复用和滤波器组多载波方案。     

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。     

Walsh码软扩频信号降噪算法

针对低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)条件下, Walsh码软扩频信号盲解扩以及多址信号盲分离难以实现的问题,提出一种Walsh码软扩频信号降噪算法。首先,采用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)算法将Walsh码软扩频信号分解为有限个本征模态函数(intrinsic mode function, IMF),分界点位置可通过Walsh码软扩频信号和噪声的IMF自相关函数收敛速度的差异进行判断。然后,采用小波软阈值滤波算法处理分界点之前的IMF。最后,利用处理后的低阶IMF和分界点后的IMF重构Walsh码软扩频信号,减少由于降噪造成的信号损失。仿真结果表明,在一定低SNR范围内,降噪算法以较低误码率(bit error rate, BER)实现解调,信号损失较少。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

双联合收发空间调制方案设计与性能分析

针对当前社会对高速率以及高效率日益增长的需求，提出了一种双联合收发空间调制(double joint transceiver spatial modulation, DJSM)方案, 在传统联合收发空间调制(joint transceiver spatial modulation, JSM)的基础上加入双空间调制(double spatial modulation, DSM), 提高空间调制(spatial modulation, SM)系统的信息传输速率和可靠性。DJSM方案中, 发送端通过进行两次独立SM过程, 将输入信息的比特序列分别映射至两个调制符号以及各自对应的激活发送天线分组, 从而显著提高系统频谱效率。为区分两调制符号, 在发送前会对其进行角度旋转最优化处理。基于联合上界技术，本文给出了DJSM方案的平均比特错误概率(average bit error probability, ABEP)。仿真结果表明本文所提DJSM方案的ABEP性能明显优于传统JSM方案和正交联合收发空间调制方案。     

结合非正交子载波的空频索引调制技术

广义空频索引调制(generalized space and frequency index modulation,GSFIM)技术的提出显示了其相比传统多输入多输出正交频分复用技术更优的系统性能。然而,GSFIM有着较复杂的系统结构以及高复杂度的检测器。讨论一种特殊形式的空频索引调制技术,即基于频率正交幅度调制(frequency and quadrature amplitude modulation,FQAM)/频相移键控(frequency and phase shift keying,FPSK)的空间调制(spatial modulation,SM)技术,其大大简化了系统结构。为了进一步提升该系统的频谱效率,提出了结合非正交子载波的FQAM/FPSK-SM。仿真结果表明,在不同的参数配置下,通过调整压缩系数,非正交FQAM/FPSK-SM系统不仅能够带来频谱效率的提升,而且能够在发送速率相同的前提下达到与正交系统基本相同的性能,提高了系统的单位带宽吞吐量。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

基于复合序列的多进制正交扩频系统性能分析

提出了一种可用于高速数据传输的多进制正交扩频系统的设计方法。该方法将复合序列与多进制正交扩频技术相结合,在原有多进制扩频系统规模的基础上可实现更高的传输效率,或者在信息速率一致的情况下大大降低系统结构。对在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道中的性能进行了仿真,结果说明,在系统结构相近的情况下,不仅传输效率提高了17%,而且在低误比特率时抗噪声性能提高0.1 dB;或者,在同样传送6 bit信息时,虽然系统的抗噪声性能在低误比特率时下降了1 dB,但复杂度仅为原来的25%。     

改进型正交多用户降噪差分混沌键控通信系统

针对差分混沌移位键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统传输速率低和误码率(bit error rate, BER)性能差的缺点, 提出一种改进型正交多用户降噪DCSK(improved orthogonal multiuser noise reduction DCSK, IOMU-NR-DCSK)通信系统。发送端将长为R的混沌序列复制P次作为参考信号, 然后再扩展两路, 通过希尔伯特变换使每路多传输N bit用户信息, 并结合正交调制传输经Walsh码调制后的信息信号。接收端利用滑动平均滤波器对信号进行平均操作来降低噪声方差。在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和多径Rayleigh衰落信道下推导了IOMU-NR-DCSK系统的BER公式并进行仿真分析。结果表明, 在相同条件下该系统的数据传输速率比多用户DCSK(multiuser DCSK based on Hilbert transform, HMU-DCSK)系统提升了约50%, BER性能提高了近2 dB。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

无信号内干扰的MAMU-CDSK混沌通信系统

针对相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)系统误码性能差的缺点,提出无信号内干扰的多进制多用户CDSK(multiple ary multiple user CDSK with no intra signal interference, NISI-MAMU-CDSK)混沌通信系统。该系统能够传输多个用户的数据信息,并将各个用户的数据信息由二进制码元经分组后映射为多进制码元,同时通过编码一组相互正交的Walsh码序列来代替CDSK系统的延迟结构,使得解调时能够消除信号内干扰。推导了在加性高斯白噪声信道和Rayleigh衰落信道中的误码率公式并进行了蒙特卡罗仿真实验。理论分析与仿真结果表明:NISI-MAMU-CDSK系统有效提高了误码性能和传输速率,在混沌通信领域有很好的实际应用价值。     

基于OCML构造序列的Link16扩频方法

Link16数据链因其强抗干扰性被广泛应用于各大信息化作战平台, 但其传输速率和频带利用率并不高。针对这一问题, 提出一种基于单向耦合映像格子(one-way coupled map lattice, OCML)模型时空混沌序列的缩短码移位键控(truncated code shift keying, TCSK)方法。系统以OCML模型下的混沌序列作为扩频基码, 将每个承载信息的码片长度缩短为原来的1/P, 并将每个码片进行镜像对称, 获得一个总长度为2/P的扩频码片进行传输。相对于原循环码移位键控(cyclic code shift heying, CCSK)系统的扩频序列, 该码片长度减少一半, 从而提高系统的传输速率。OCML序列具有良好的伪随机性和自相关性, 同时该模型下能生成大量扩频序列, 各序列相互独立, 一个信道可容纳多个扩频信号, 极大地提高了频带利用率。对多径衰落信道下的误码性能进行了仿真, 结果表明, 所提方法能有效改善多径衰落下的系统性能。