迭代检测算法在比特交织编码调制系统中的比较研究

迭代检测技术不仅局限于在传统的级联码系统中的应用,还可用于解决现代数字通信中的许多检测/译码问题.随着Turbo码的出现,人们对迭代译码算法进行深入研究,并提出一些简化译码算法.比特交织编码调制及迭代检测(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding, BICM-ID)是一种高效数据传输系统.比特交织和迭代译码是BICM-ID系统具有卓越性能的关键因素,译码算法的选择不仅影响接收机的性能,也决定了系统的复杂度.文中研究迭代译码算法对BICM-ID系统性能的影响,分析各种译码算法的计算复杂度.仿真结果表明log-APP算法有好的性能同时复杂度也高,简化的译码算法能降低译码器的复杂度,但会带来一定的性能损失;随着信道条件的改善,算法简化带来的性能损失也随之减小.     

空间调制系统中优化的SD检测算法

空间调制系统(Spatial Modulation, SM)中的球形译码(Sphere Decoding, SD)检测算法不同于最大似然(Maximum Likelihood, ML)检测算法的搜索方式,SD算法采用深度搜索方式,在降低计算复杂度的同时使检测性能尽可能的接近ML算法.通过分析SD检测算法可知,信道增益矩阵直接影响接收信号及信号检测过程.利用这一特点,本文提出了hrSD算法.该算法根据信道增益矩阵来改变传统SD算法的搜索结构,进而可以更快速的找到完整的搜索路径;此外,为了降低算法的计算复杂度,给出了简化的hrSD(s)算法.通过仿真结果与分析可知,在计算复杂度相同的情况下,hrSD(s)算法的检测性能更优.     

Turbo码嵌入比特交织编码调制系统的——种新的迭代时序方案

在简单的迭代方案中,把两个RSC译码器看成一单个部件,检测器只从第二个RSC译码器中获得先验信息,产生新的输出传递给第一个RSC译码器.这种方案计算复杂度低,但是获得的误码率性能比较差.在传统的迭代方案中,任何一个部件都要从其它两个部件中获取先验信息来产生新的软信息.这种方案虽然获得了较好的误码率性能,但有较高的计算复杂度.本文提出在接收端各组件之间一种新的迭代方案,就是两个RSC译码器之间内部迭代和两个RSC译码器整体跟检测器外部迭代同时进行.跟前两个方案相比,提出的方案达到了性能和复杂度的折中效果.     

基于比特交织和调制分集的Turbo乘积编码调制系统性能

将比特交织和调制分集引入到Turbo乘积编码调制中，提出一种具有良好抗衰落性能的编码调制机制。分析了该机制的误比特率性能，导出了适合迭代译码的软输入软输出（SISO）度量算法，给出了一种简单有效的星座旋转角度设计方法。仿真结果表明，与传统Turbo乘积编码调制相比，该机制在瑞利衰落条件下可获得2.5dB以上的编码增益。为Turbo乘积码和高效调制结合应用于无线通信系统提价节良好的解决方法。     

结合GFDM的空间调制技术及其检测算法研究

针对SM-OFDM系统不能很好适应未来5G通信系统的问题,提出了结合广义频分复用(generalized frequency division multiplexing, GFDM)的空间调制(spatial modulation, SM)系统SM-GFDM。利用矩阵的稀疏性,研究了一种低复杂度的SM-GFDM系统检测算法,对比了在GFDM接收端分别采用基于矩阵稀疏性的MF(matched filtering),ZF(zero-forcing),MMSE(minimum mean-square error)检测算法时的系统误码率。仿真结果表明,在SM端采用ML(maximum likelihood)检测的前提下,GFDM端采用基于矩阵稀疏性的MMSE检测算法时可获得较低的误码率,与传统的MMSE检测算法相比,其复杂度有所降低。同时进一步仿真对比了SM-GFDM系统、SM-OFDM系统以及V-BLAST GFDM系统的BER曲线,结果表明,SM-GFDM系统与SM-OFDM系统相比误码率略有上升,但却优于V-BLAST GFDM系统。结合SM技术的特点,SM-GFDM系统可以很好地适用于未来5G系统。     

一种混合调制的广义空间调制方案

为提高广义空间调制（generalised spatial modulation,GSM）多输入多输出通信系统中频谱利用率,提出一种混合调制的广义空间调制（HM GSM）方案。该方案利用激活的发射天线分别调制不同星座符号,其中部分星座符号直接地被调制在激活的天线上;部分星座符号被分成实部和虚部之后,分别调制在激活的天线上。与其他传统空间调制方案相比,HM GSM方案在相同频谱利用率情况下具有更大的发射符号之间的最小欧式距离值。在接收端确知信道状态信息和采用最大似然检测条件下,通过蒙特卡洛方法对多种技术方案进行MATLAB仿真。结果表明:在相同频谱利用率时,与其他传统技术方案相比,HM GSM方案可降低平均误比特率,进一步提高无线通信可靠性。     

基于发射天线分组的广义空间调制系统研究与仿真

为了提高广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)方案携带额外索引信息的能力,提出了一种基于发射天线分组的GSM(AG-GSM)方案.在AG-GSM方案中,首先,给定的发射天线数目被分为多个天线分组,且每个分组的天线数目与2成次幂关系;其次,设计一个状态选择器,用于调制一个PA...     

基于软判决反馈迭代译码的比特交织编码调制方案

论述一种基于软判决反馈迭代译码的比特交织编码调制方案.此方案可以不通过扩展频带来提高通信系统在瑞利信道中的编码增益,有效抵抗无线信道噪声、衰落等干扰.仿真结果表明,比特交织编码调制方案能有效提高系统的接收性能.     

用于LDPC编码调制系统的非规则映射技术

为使迭代解映射和译码的低密度奇偶校验(LDPC)编码调制系统获得逼近信道容量的优异性能,该文提出一种基于映射方式搜索的非规则映射技术,采用自适应二元交换算法(ABSA)搜索得到新映射方式,与Gray映射混合得到与信道编码接近最优匹配的非规则映射。对于DVB-T2标准规范的LDPC编码调制系统,在对其方案进行微小修改的前提下,该技术可对迭代解映射系统进行改进,挖掘出可观的迭代增益。以DVB-T2标准64800码长2/3码率的LDPC码和64QAM星座图为例,外信息传递(EXIT)图分析表明:该技术在加性白Gauss噪声(AWGN)信道下理论上可获得0.55dB的信噪比(SNR)增益;误码性能仿真表明:在误码率(BER)10-5时,该技术在AWGN和Rayleigh衰落信道下可分别获得0.30dB和0.26dB的增益。     

正交空间调制系统的低复杂度检测算法

正交空间调制(quadrature spatial modulation,QSM)作为一种扩展的空间调制(spatial modulation,SM)传输方案,近年来受到业界的广泛关注.它通过在发送端将发送的复值符号的实部和虚部分开传输来提高频谱效率.由于正交空间调制系统的最大似然(maximum likelihood,ML)检测算法在整个搜索空间进行穷搜索,导致计算复杂度极高.针对QSM系统接收端检测算法复杂度较高的问题,利用QSM系统信号固有的稀疏特性,提出了一种QSM系统的压缩感知(compressed sensing,CS)检测算法.仿真结果表明,新的检测算法在误码性能上接近ML检测算法,复杂度约为ML的4.7％.     

实现最小互熵编码多用户检测的快速算法

基于最小互熵(minimum cross entropy,MCE)的迭代多用户检测算法在高度互相关的系统(即非扩频系统)中可以渐近地获得单用户的性能,是一种最优检测算法.但标准的MCE算法的计算复杂度极高,因而使其难以实用.该文提出了一种实现MCE算法的快速算法,避免了标准MCE算法在计算度量函数时的重复运算,在用户间符号同步和异步两种情况下均可以将计算复杂度降低K倍(K为用户数),而无性能损失.对于异步系统,还可以此基础上,通过对度量函数作合理近似,使运算度进一步减少1/3,在加性高斯白噪声信道下的仿真结果表明,这种近似所产生的性能损失低于0.2 dB.     

OFDM中的自适应Turbo编码调制

自适应编码调制(AMC)技术可以有效地提高无线数据传输的频谱利用率.为在目标误码率RBE(BER)限制下优化系统吞吐提出了一种基于正交频分复用(OFDM)的恒功率、变速率的自适应Turbo编码调制的方法,以及基于容量估计的自适应算法.仿真表明,在目标BER为10-4下,此自适应OFDM方法与相同吞吐下的固定Turbo编码调制相比,有7.5dB以上的信噪比(SNR)增益.同时,与基于固定门限的自适应调制算法不同,基于容量估计的自适应算法下,子带数目的减少不会带来吞吐性能的恶化,可以用来进一步降低系统的反馈开销.     

空间调制信号的QRD-M检测算法及其改进

针对空间调制(spatial modulation,SM)系统中最优检测算法,即最大似然(maximum likelihood,ML)算法存在的高复杂度问题,提出了基于QRD-M(QR-decomposition with M-algorithm,QRD-M)算法的空间调制信号检测算法.该算法运用M算法树搜索策略,每层只计算最优的M个分支,其性能近似最优且运算量较低,有利于硬件实现.但随着发收天线数增多,传统QRD-M算法的检测性能会下降并需要较长的算法执行时间.因此,采用并行检测的思想,提出了PQRD-M(parallel QRD-M,PQRD-M)检测算法.该算法在各个分支上分别独立地进行搜索,提高了执行效率.对所提出的算法进行了复杂度分析,并在不同天线数目和不同保留节点数下对其误码性能进行了仿真,结果表明,相比于QRD-M算法,PQRD-M算法以增加一定的计算量为代价,能显著地改善空间调制信号检测性能,同时还能节约硬件资源.     

SCDMA编码系统中MUD技术的应用研究

从Turbo编码的同步CDMA系统中多用户检测技术的应用着手，重点研究了多步联合检测技术和迭代多用户检测技术，并在仿真结果的基础上把2种技术结合起来，提出了一种新的检测技术，相对于单纯的MSJD，其系统性能将大大提高，相对于单纯的迭代多用户检测，运算量也将大大减少。     

多电平逆变器的通用空间矢量调制算法

为解决多电平逆变器的空间矢量调制(SVM)算法设计及实现的复杂性问题,提出了基于参考电压分解和零序电压等效的新型多电平SVM算法。参考电压分解的方法将任何电平数目的开关矢量选择问题都简化成二电平SVM算法来解决;基于零序电压等效的SVM波形控制方法简化了开关状态的选择问题,并使其与逆变器性能优化控制问题得到有机结合。所提的多电平SVM算法设计简单并且占用计算时间少,同时算法设计不依赖于电平数目,所以具有通用性。所提算法适用于任何电平数目的逆变器的空间矢量调制,并通过在数字信号处理器(DSP)上的实现结果及具体应用实例的仿真结果得到验证。     

Banach空间中广义隐拟变分包含解的迭代逼近

 在Banach空间中,引入了一类广义混合非线性隐拟变分包含问题,证明了其解的存在性,给出了解的三步迭代算法以及收敛性分析.     

基于改进梯度投影法的MIMO-NOMA系统迭代信号检测算法

针对多输入多输出-非正交多址(multiple-input multiple-output non-orthogonal multiple access,MIMO-NOMA)系统信号检测问题,基于改进梯度投影(improved gradient projection,IGP)方法,提出一种适用于多用户MIMO-NOMA系统的上行链路的迭代信号检测算法。在该算法中,利用MIMO-NOMA系统中活跃用户的稀疏特性,基于IGP方法实现对发送信号的迭代恢复;在每次迭代后,先对所得估计解向量进行预处理,以得到更为接近真实值的估计值,接着再对活跃用户支撑集进行更新,以便于下次迭代操作。仿真结果表明,与经典的基于压缩感知的信号检测算法相比,基于IGP的迭代算法具有更低的误比特率(bit error rate,BER),在计算复杂度基本相同的条件下,可取得更佳的BER性能。     

特殊数据的广义岭估计的迭代算法及其实现

提出了对自变量个数大于样本容量的特殊数据的广义岭估计的迭代算法,设计了2种Monte Carlo搜索岭脊方法;通过模拟研究说明了该算法简单、速度快,直观,适用于加权情况,同时第2种搜索岭脊法在估计系数、RSS和PRESS方面具有良好的表现。     

卷积码GMSK调制在多重差分检测下的迭代译码

提出了卷积码与 GMSK (高斯最小移频键控 )调制器级联系统的一种迭代译码方案。为了有效地利用信号中相关特性的信息 ,接收机采用了一个多重差分检测器 (MDD)。导出了 MDD下 GMSK信号的软输入 /软输出最大后验概率 (MAP)算法 ,然后实现了解调器与其后的卷积码译码器之间的迭代译码。仿真结果表明 ,在 AWGN(加性高斯白噪声 )和相关瑞利衰落信道下 ,系统性能均有显著改进 ,并能有效克服 GMSK信号所固有的严重符号间串扰 (ISI