基于线性弥散空时码的有限反馈干扰对齐算法

干扰对齐(interference alignment,IA)作为极具潜力的干扰管理策略,能获得与用户数量成线性关系的自由度增益,但因其需要全局实时信道状态信息(channel state information,CSI)才能有效实现,使得IA理论向实用的转化将面临众多挑战。针对该问题,本文基于多小区蜂窝系统,提出了一种基于线性弥散空时码的有限反馈干扰对齐算法,该算法将预编码和线性弥散空时码编码进行级联,在只需反馈单个用户CSI的条件下,通过合理地设计预编码矩阵、线性弥散空时码块以及接收端的接收矩阵,来实现干扰的完全消除。仿真结果表明,相比已有研究,新IA算法在实现干扰完全消除的情况下,能够极大地降低系统CSI反馈开销。     

基于叠加度的有限长系统LT码编码方案

提出了一种基于叠加度的系统卢比变换(Luby transform, LT)码编码方案。与需要预编码的系统Raptor码或交织编码的准系统掺杂LT码方案不同,由掺杂度分量与弱鲁棒孤波分布进行叠加的叠加度分布,使得系统LT码的中间节点能以LT编码方式构造输出节点。理论分析了优化掺杂度分量叠加比例的系统LT码具有译码渐近性能,对给定码长k和冗余开销ε的编译码复杂度为O(k·ln(1/ε))。仿真验证了优化后的有限长系统LT码克服了系统Raptor码在信道删除概率大于0.01即出现误码平台的问题,在译码失败概率10e-4时相对于准系统掺杂LT码的所需译码冗余开销可降低12%~20%。     

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。     

基于线性分散码的放大前传协作分集研究

线性分散码空时协作分集系统与传统的正交分组空时码协作分集系统相比,前者的性能在高速率情况下要好于后者.提出了两种基于线性分散码的放大前传协作分集方案.两种方案的主要区别在于中继端的噪声是在线性分散码编码之前还是之后引入的.首先通过理论推导证明了两种方案的误码率性能相同,然后对两种方案的特点进行了分析,指出一种方案较另外一种方案相比,具有较低的中继端和协议复杂度,但是在协作的信息传输第一阶段的速率较低.最后通过蒙特·卡罗仿真验证了理论上的推导.     

多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案

针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况,提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议,该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择,仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法,分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示,在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下,所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下,还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。     

无码率码在无线传感器网络中的应用研究

传统固定码率通信方案在大规模网络中存在时延和多反馈情况, 影响无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的传输性能。无码率码能够根据信道状态实时改变传输码率, 很好地解决这一问题。本文以多源多中继网络模型为基础, 设计了基于累积无码率(accumulate rateless, AR) 码的分布式协同传输机制, 并对传输的广播、转发、译码等阶段进行了阐述和分析。结合使用外信息转移(extrinsic information transfer, EXIT)图和凸优化工具对方案中的AR码度分布进行了联合优化求解。仿真结果和对比分析表明, 所提分布式AR码度优化方案, 在错误平层上明显优于分布式卢比转换码方案, 在译码性能上较现有Raptor方案和AR码单独度分布优化方案分别减小3.7%和1.3%的码率倒数。     

空时频分组码的设计和GLRT解码算法

基于多输入多输出(MIMO)天线和正交频分多路复用(OFDM),提出了空时频分组编码方法,发射端的编码和接收端的解码都不需要信道状态信息(CSI)。利用广义似然比检验(GLRT)解码算法,导出了成对符号错误概率(PEP)上限和码的设计准则。分析表明,在频率选择性MIMO信道中,这种码能充分利用空间分集和频率分集,而且只有较低的编解码复杂性。仿真结果证实,在频率选择性MIMO信道中,提出的非相干空时频码相对空时分组码性能有很大提高。     

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。     

基于网络编码的D2D干扰消除算法

终端直通(device-to-device, D2D)通信与蜂窝网络共享无线资源的同时,会引起D2D用户、蜂窝用户和基站之间互相干扰,影响通信质量,为此提出一种蜂窝网络中基于网络编码的D2D干扰消除算法。该算法中,D2D发送端将检测到的蜂窝干扰信号与D2D信号进行网络编码,D2D接收端接收到编码信号后,利用干扰重构消除蜂窝干扰信号,达到消除干扰的目的。理论分析与仿真结果表明,该算法在保证D2D用户复用蜂窝用户资源以及提高频谱利用率的同时,可以提高D2D通信系统可达速率和系统吞吐量,进一步降低符号错误概率。     

减小信道编码安全间隙的两次加扰方案

安全间隙是衡量安全信道编码保密性能的重要参数,目前相关研究主要考虑误比特率(bit error rate, BER)安全间隙,未考虑误字率(word error rate, WER)安全间隙。为同时减小安全信道编码BER和WER安全间隙,提出一种两次加扰方案。在发送端信道编码器前后各设置一个加扰器,相应在接收端信道译码器前后各设置解扰器,同时增大低信噪比区域的接收BER和WER,减小BER和WER安全间隙。对方案的差错概率进行了理论分析,并对信道编码采用BCH码时系统的性能进行了仿真。理论和仿真结果表明,相较于采用相同信道编码和外扰码器的方案,所提方案在减小WER安全间隙的同时也减小了BER安全间隙。     

基于SPW的差分空时分组码的仿真实现

近年来，差分空时码受到广泛关注。这是由于当接收端没有信道状态信息时，差分空时码仍然可以获得良好的性能。在介绍了差分空时分组码编译码原理的基础上，将差分空时分组码封装为SPW中的自定义模块，然后在SPW中对差分空时分组码在瑞利平坦衰落信道下的性能进行了仿真，并与相同信道条件下具有理想信道估计的空时分组码的性能进行了比较。仿真和分析结论表明了差分空时码的优越性。     

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.     

Improved scheme with cooperative diversity based on distributed space-time block coding

An improved scheme with cooperative diversity based on distributed space-time block coding (WCD-DSTBC) is proposed, which effectively achieves diversity gains and improves the performance of the system by sharing some single-antenna users' antennas to form a virtual antenna array and combining with distributed space-time block coding (DSTBC) mode. Then the relation between the system BER and the interuser BER for WCD-DSTBC scheme is theoretically derived and the closed-form expression of BER for WCD-DSTBC system is obtained. The simulation results show that the proposed WCD-DSTBC scheme achieves distinct gains over the non-cooperative multi-carrier CDMA (MC-CDMA) system. When system BER is le-3 and interuser BER is le-3, about 2.5 dB gain can be gotten. When interuser channel state information (CSI) outgoes the users' individual CSI, about 3 dB gain is also achieved.     

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。     

基于频域互相关序列与峰值检测的空频分组码盲识别算法

针对复杂电磁环境和非协作通信条件下空频分组码(space-frequency block codes, SFBC)信号识别困难、对先验信息要求高的问题, 提出一种基于频域互相关序列与峰值检测的SFBC盲识别方法。首先，通过分析SFBC信号的编码特点, 计算得到发送端的互相关函数。然后，考虑频率选择信道、多径传播和噪声的影响, 推导了接收信号的互相关函数, 并对其进行傅里叶变换得到频域互相关序列。最后，根据频域互相关序列检测其峰值位置识别发射端编码方式。推导和实验结果表明, 该算法在低信噪比下的识别性能较好, 并且对时间偏差和频率偏差等情况的适应性较强, 在复杂电磁环境下具有较好的识别性能, 能够应用在认知无线电和频谱检测等场合。该算法不需要知道信道和噪声的先验信息、正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)块大小以及接收端和发射端的同步信息, 非常适合于电子侦察等非协作通信场合。     

基于不完美信道估计的闭环MIMO-MRC跨层设计

为提高无线通信网络的频谱效率,提出了一种MIMO-MRC(multiple-input multiple-output-maximal ratio combining)跨层设计方案。该方案是联合物理层的自适应调制技术(adaptive modulation, AM)和数据链路层的自动重传技术(automatic repeat request, ARQ)交互协作,发射端利用估计信道信息反馈,自适应调节调制模式,选择最优发射权矢量和自动重传发射数据。分析了估计误差对MIMO-MRC跨层系统的影响,给出了MIMO-MRC系统在信道估计存在误差时的频谱效率和中断概率的闭合表达式。通过仿真实验证明,对比SISO(single-input single-output)跨层系统和Alamouti’s跨层系统,MIMO-MRC跨层系统的性能有明显提高,可获得约3 dB的分集增益。     

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。     

非理想反馈MIMO信道发射功率的信息论分析

研究了发射端只有非理想信道状态信息反馈的单用户多输入多输出(MIMO)无线通信系统的最优发送策略。当发射端具有信道协方差矩阵信息时,使得平均信道容量达到最大的发射方向和信道状态协方差反馈矩阵的特征矢量相一致,而相应的发射天线上的最优功率分配则难以解析获得。通过研究舒尔-凹函数的性质,对平均信道容量函数进行理论分析,并推导了输入协方差矩阵特征值分布达到信道容量的最优条件,以此探究发射天线上的最优功率分配方案。数值结果验证了上述结论的正确性。