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。     

基于子空间追踪的广义空间调制系统检测算法

广义空间调制(Generalized spatial modulation,简称GSM)技术在通信领域内受到了广泛的关注。在多输入多输出天线系统中,该技术仅激活部分天线,利用激活天线索引序号和天线上调制符号组合共同传输数据。众所周知,最大似然(Maximum Likelihood,简称ML)检测算法能够实现最优的检测性能。然而,随着发射天线数目的增加或者采用高阶调制方式,ML检测需要极高的计算复杂度,导致其无法在实际中应用。考虑到GSM信号的稀疏特性,文章将压缩感知理论应用于GSM系统的信号检测中,提出了一种低复杂度的基于子空间追踪的广义空间调制系统(SP-based)检测算法。仿真结果表明,所提出的检测算法较ML算法能够极大的降低计算复杂度,并实现较好的检测性能。     

一种自适应广义空间调制及其低复杂度算法

针对广义空间调制(GSM)算法不能充分地利用信道状态信息的缺陷,提出了一种适用于GSM系统的自适应调制算法(AGSM),该算法利用已知信道状态信息,通过最大化空间调制星座点的最小欧氏距离,实现天线组合和符号调制星座的联合优化。进一步提出了一种低复杂度AGSM算法(LA-GSM),通过减少可选符号调制星座数量,并在传统天线组合集合与剩余天线组合集合中分别自适应选择相同符号调制星座,实现较低复杂度的天线组合和符号调制星座的联合优化,同时兼顾系统空间分集增益。仿真结果表明:在相同系统频谱效率5b/(s·Hz)和6根发射天线条件下,所提的AGSM和LA-GSM算法以一定的算法复杂度为代价,均获得了相比于传统GSM算法更低的误码率性能,特别是在较高信噪比时AGSM算法和LA-GSM算法的误码率分别近似为GSM算法误码率的1/10和1/3;同时,LA-GSM算法获得了低误码率性能与低算法复杂度的较好折中。     

获得天线选择分集的空移键控调制算法

为了解决空移键控(SSK)调制不能获得发射分集的缺陷,提出了一种基于天线子集选择的SSK算法(ASD-SSK).ASD-SSK算法利用各个发射天线的具有不同特性的无线传输信道构造了一个信号星座图;然后依据最优星座图子集准则(即星座点间的最小距离最大)选择最优的发射天线子集;最后利用所选的天线子集,采用SSK调制方式来传输信息.在每次天线子集选择中将距离最小的一对信道分开,从而将总的天线集合分成2个子集,依次迭代,可以有效降低ASD-SSK天线子集选择的复杂度.仿真结果表明:相比SSK算法,ASD-SSK算法不仅获得了选择分集增益,而且总的发射天线数目越多,分集增益越大;在2 bit· s-1·Hz-1、发射天线数为6、误码率为10-3的条件下,ASD SSK算法有14 dB左右的增益.     

采用幅度相移键控调制的分层空间调制算法

针对空间调制(SM)算法频谱效率较低的缺陷,提出了一种基于幅度相移键控(APSK)调制的分层SM(LSM)算法。该算法首先对发射天线进行分层,然后分别对每层发射天线进行SM映射,最后根据每层SM映射得到总的天线激活索引号和调制符号。为了进一步降低系统的误比特率,以系统误比特率上界为目标函数给出了APSK内外环幅度比选择准则。此外,为了实现低复杂度的最大似然译码,接收端对激活天线索引号和调制符号进行独立检测。理论分析和仿真结果表明:LSM算法对于任意发射天线数目都适用,并且可以灵活地调节激活天线个数;与分层空移键控算法相比,当频谱效率为8b/(s·Hz)时,2种算法的性能基本相似,但天线数量节省了12根,从而节约了硬件资源;与广义空间调制算法相比,当发射天线为3、5和6时,频谱效率提高了1b/(s·Hz)。     

多径衰落信道中分组空时编码OFDM传输方案

提出了一种分组空时编码OFDM传输方案。发射端对发射天线进行分组,对于每个分组进行独立的空时编码,而利用不同用户的子载波选择矩阵相互正交进行分组干扰抑制,接收端对每一分组的空时码进行空时分组码的传统解码。在发射天线数较大时,该方案不但可以获得高于传统空时编码的频谱利用率和码速率,而且相对于其他文献中的分组干扰抑制方法,该方案只需用一个接收天线,降低了系统接收机设计的复杂度。仿真结果验证了这一方案的有效性。     

基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计

针对基于IEEE802.11a标准协议的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统信道估计问题,提出了一种在时域中进行最小二乘(LS)信道估计的方案,该方案的基本思路是根据发送端与接收端的时域信号来计算发射天线与接收天线之间的时域信道响应.为了保证LS信道估计的均方误差(MSE)最小,还提出了一种最优导频序列设计方案.对比传统的导频设计方法,该方案只需要少量的训练块,且不随天线数目的增加而增加,发射天线的数目也没有限制.该导频设计方案要求导频序列中每个导频的能量不但相等,而且不同发射天线中的导频序列需要相互相移正交.仿真实验验证了此算法的有效性.     

基于MATLAB的MIMO通信系统教学平台的设计与实现

多输入输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统利用发射端的多个天线独立发送信号,在接收端利用多个天线接收并检测信息。针对MIMO通信系统中空时编码和检测技术理论性强且抽象的特点,设计了一个基于Matlab的MIMO系统教学演示平台。在该平台上可以演示采用不同信道编码、不同调制方式以及不同的检测算法下MIMO系统的信道容量以及误码率性能,通过性能演示学生可以直观地了解编码、调制以及检测模块对系统性能的影响。学生还可以通过该演示平台选择不同的发送天线和接收天线数目,实时演示收发天线数目对MIMO系统性能的影响。教学实践表明,通过该平台的实时演示可以加强学生对通信原理课程的理解,调动学生编程实现MIMO系统模块的积极性,为进一步学习现代通信的关键技术奠定了基础。     

面向6G系统采用智能反射表面辅助的空时空间调制方案

针对现有的近场智能反射表面(IRS)辅助的空间调制(SM)方案频谱效率较低的问题,提出了面向6G系统采用IRS辅助的空时空间调制方案。首先,根据发射天线维度对SSB码字进行堆叠,构建堆叠SSB(SSSB)码字,并通过对SSSB码字基矩阵进行线性组合得到SM矩阵;然后针对SM矩阵设计近场IRS调制技术的信道状态激活方式,将SM矩阵与信道状态激活方式结合生成SSSB-IRS发送端信号矩阵;最后,推导了SSSB-IRS的最大似然译码公式和平均误码率的理论公式。由于采用了灵活的编码和天线激活机制,该方案比现有的典型近场IRS调制方案具有更高的频谱效率,并且可以提供二阶发射分集来对抗信道衰落。仿真结果表明：所提SSSB-IRS方案比现有的近场IRS调制技术方案具有更好的误比特率性能,在频谱效率为6.5 b/(s·Hz)、误比特率达到10^-5时,所提方案的信噪比增益比坐标交织正交设计的近场IRS方案提升了约4.3 dB。     

WFRFT MIMO卫星抗截获通信系统

针对卫星通信安全性不高、易被截获的问题,提出一种采用加权类分数阶傅里叶变换(WFRFT)与多入多出(MIMO)技术相结合的卫星抗截获通信系统。系统采用多层WFRFT调制信号,WFRFT的层数与发射天线数目相同,每层WFRFT采用不同的调制阶数。原始信号经WFRFT调制后具有时频域特性,能有效抵抗参数扫描,MIMO能有效提高频谱利用率及系统容量。经理论分析,采用WFRFT-MIMO通信系统可以高效地恢复原始信号,同时窃听方无法截获信号。以2发1收天线为例,分别从合法方与窃听方误码率(BER)性能对比、接收性能与WFRFT阶数偏差关系进行仿真,当窃听方调制阶数误差均为0.1,信噪比为20dB时,其误码率为10-3,与合法方相差4dB。并通过对不同收发天线组的性能仿真,信噪比为10dB时,3发4收天线的性能较2发1收天线提高了4.5dB。     

相关瑞利信道上TWR-AM MQAM的频谱性能

本文研究瑞利衰落信道上天线相关双向中继自适应调制系统的频谱效率,其中两终端节点均采用最大比发射和接收信号,中继使用放大前传协议对接收到的信号进行处理。本文推导了采用离散自适应M进制正交幅度调制方式的系统平均频谱效率解析表达式。数值计算和仿真结果表明两终端节点的天线数目、天线间的相关度和中继的发射功率都对系统的频谱效率有影响。     

移动通信中不同类型的天线在不同场景下的应用

基站的天线是手机用户用无线与基站设备连接的信息出(下行、发射)入(上行、接收)口,是载有各种信息的电磁波能量转换器。基站发射时,调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量,并以一定的强度向预定区域(手机用户)辐射出去;手机用户信息经调制后的电磁波能量,由基站天线接收,有效地转换为射频电流能量,传输至主设备。基站天线是电磁波传输的第一道空中闸口,天线选择的正确与否,严重影响到移动通信的质量。本文阐述了不同类型的天线在不同场景下的应用。     

基于译码转发中继信道的对角正交设计极化空时分组码

构建了基于译码转发中继信道的对角正交设计极化空时分组码(STPBC),该种码可以通过极化天线进行满码率发射和接收.然后设计了码率为1、发射天线数为2和4的码字矩阵,最后与传统对角正交、传统准正交和极化准正交这3种无中继空时分组码(STBC)分别进行了仿真对比.结果表明:2个发射天线和1个接收天线情况下,当BER=10-3时,BPSK调制下STPBC的性能比无中继传统对角正交情况有3.5dB的增益,QPSK调制下有3dB的增益;4个发射天线和1个接收天线情况下,当BER=10-3时,BPSK调制下比上述3种情况分别有6.0,2.7和-1.5dB的增益,QPSK调制下分别有5.5,2.5和-2.5dB的增益;与无中继极化准正交STBC相比,在SNR较低的情况下所提分组码具有较好的性能.     

基于空时分组码的差分调制

提出了基于空时分组码的差分调制方案,该方案具有较低的计算复杂性,且具有更加简化的译码器.在3个、4个发射天线的情况下具有更高的速率,对给定速率而言,有更高的编码增益和更低的误比特率,并对3个、4个发射天线的情况进行了仿真.仿真结果表明,用3个发射天线和1个接收天线且码速率为3bits/(s·Hz-1)时,差分STBC要比差分群码方法优越5dB;用4个发射天线和1个接收天线且码速率为3bits/(s·Hz-1)时,差分STBC要比差分群码方法优越6.5dB.表明本文提出的方法具有更高的误比特率性能.     

网格编码调制与空时块码的级联和空时格码的比较

介绍了空时编码,阐述了正交空时分组编码的编解码过程及其与网格编码调制相结合的系统,并对空时分组编码、空时格栅编码、网格编码调制和空时分组编码级联这三者在相同的发送功率、相同的信息速率和相同的频带利用率的条件下的BER(误比特率)性能进行了比较,得出简单的网格编码调制和空时分组编码级联后的系统,可以比同复杂度甚至更高复杂度的空时格栅编码系统节省SNR(信噪比)。结论是针对两根发送天线和一根接收天线的,但对于更多天线的无线系统同样适用。     

正交空时分组码在瑞利衰落信道下的性能

基于典型的多输入-多输出无线通信系统下的正交空时分组码信道模型,推导了瑞利衰落信道下正交空时分组码的瞬时接收信噪比和抗噪声性能的一般表达式,并用Simulink仿真工具,对在不同调制方式下几种STBC系统的误码率性能进行了仿真与结果比较分析.仿真结果表明,接收天线数目一定时,正交空时分组码的性能随着发射天线数的增加而得到改善,并且随着发射天线数目的增加,改善的程度越来越小.分析结果还表明了系统带宽利用率和抗噪声性能之间的互补关系.     

一种空间复用与发射分集相结合的MIMO通信系统

提出一种发射分集结合空间复用的MIMO通信方法——分组分集复用法(GDM)。发射机将发射天线分组，每组采用全空间分集发射相同的数据流，发射机根据反馈信道反馈的接收信噪比调整分组大小。与传统的发射分集或空间复用相比，提出的方法可以根据不同的信道灵活地分配用于分集和复用的天线，使系统能够适应不同的业务质量或信道的瞬时变化。     

多波束智能天线GSM系统融合技术研究

根据GSM系统的实际应用 ,对多波束智能天线在现有GSM移动通信系统中的性能改善及其融合方案进行了研究论证 ,建立了多波束智能天线GSM系统融合方案模型 ,为多波束智能天线与现有移动通信系统的融合奠定了基础。     

衰落信道下的天线选择空时编码方案

针对衰落信道下发射天线选择空时编码方案由于存在反馈延时而导致其误码性能变差的问题,提出了一种非线性高功率放大器下采用最小均方误差信道预测和功率回退法的空时编码方案。首先基于预测信道矩阵和接收端信噪比最大化准则选定发射天线;然后将经过矩形正交幅度调制的信号进行空时编码,编码后的信号再通过非线性高功率放大器放大并由选定的天线发射出去;最后在接收端进行最大比合并、最大似然译码和矩形正交幅度调制的解调后恢复出原始信息。数值计算与仿真结果表明:当功率回退值为3 dB、归一化延时为0.02时,所提方案的编码增益比延时发射天线选择空时编码方案的多约6.4 dB;当平均误符号率为10~(-4)时,采用软包络限幅的功率放大器比固态功率放大器和行波管功率放大器的信噪比分别改善了约2.3 dB和4.5 dB。     

采用星座旋转的高速率空时分组码空间调制算法

针对空时分组码空间调制(STBC-SM)算法中由空间维度调制所能提供的频谱效率较低的问题,提出了一种采用星座旋转的高速率空时分组码空间调制(CR-STBC-SM)算法。该算法首先从所有有效天线组合中选择2根天线,然后从M-PSK/QAM星座图中选择一组符号对,最后以Alamouti编码或其对应的星座旋转编码的形式将符号传输出去,并且为了最大化发射分集增益与编码增益,进一步对旋转角度进行了优化。此外,CR-STBC-SM算法还利用Alamouti码的正交性来实现低复杂度的最大似然译码。仿真结果表明:与STBC-SM算法相比,在发射天线数相同时,CR-STBC-SM算法可以获得额外0.5b/(s·Hz)的频谱效率;当频谱效率为4b/(s·Hz)时,2种算法的性能非常接近,但是CR-STBC-SM算法可以节省3根发射天线,从而节约了硬件资源。