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。     

基于正交星座调制的速率为2的空时分组码

Alamouti空时分组码是2发射天线的全分集全速率的空时分组码。提出一种基于复信号星座的正交星座调制（OCM）方案，采用这种方案的编码效率为2，它是Alamouti码的2倍。仿真结果显示，功率归一化的OCM误码性能和BPSK信号星座调制的Alamouti码性能相近，但OCM的性能比QPSK调制的Alamouti码的性能要好。     

一种准正交空时分组码的快速译码方法

准正交空时分组码可以对天线数大于2的复信号星座进行全速率的编码,但是准正交空时分组码采用成对最大似然译码(DML),其译码复杂性随信号星座数量呈指数增长。针对准正交空时分组码的这种缺点提出了一种快速最大似然译码（FML）算法。仿真及计算结果显示,在信号星座数较大时,采用快速最大似然译码方法可以在保证性能损失很小的前提下,使接收机的译码复杂性减少2~3个数量级,而且该方法可以推广到任意数量的发射天线。     

全速率准正交空时码的低复杂度编译码算法设计

为降低多输入多输出系统中,准正交空时分组码的编译码复杂度,本文提出了一种基于线性扩展的全分集全速率准正交空时分组码结构。对编码增益的计算结果表明,该结构可以取得与现有的最优全分集全速率准正交分组码具有相同的分集积;同时,该编码结构在基于有条件的最大似然译码算法中能有效降低译码的复杂度。仿真结果表明,所提编译码算法的误码率性能与现有的最优算法性能基本一致;但在4-QAM调制条件下,所提译码算法的加法和乘法运算次数能分别降低 4.3%和7.9%; 在16-QAM调制条件下,所提译码算法的加法和乘法运算次数分别降低了25.5%和31.8%;在64-QAM调制条件下,所提译码算法的加法和乘法运算次数能分别降低47.1%和54.1%。本文的结果有效验证了所提算法可以应用于高阶调制算法,且随着阶数的增加复杂度降低比率增高。     

采用Alamouti码构造的正交空间调制及低复杂度解码算法

针对空间调制(SM)频谱效率较低以及不能获取发射分集的缺陷,提出了一种基于Alamouti码的正交空间调制(AL-QSM)算法。首先将传统QSM算法中的单调制符号扩展至P个Alamouti调制符号矩阵,从而携带更多的调制信息;同时利用传统的二阶单位矩阵构造天线选择矩阵;然后通过激活两组天线选择矩阵分别对P个Alamouti编码的实部和虚部进行调制,相加后生成传输码字矩阵;最后,将携带信息的码字矩阵经由天线发射并在接收端进行解码。理论分析表明:AL-QSM算法在任何参数配置下均可获取二阶发射分集;同时得益于Alamouti矩阵的两列间正交特性,在接收端可以实现低复杂度解码。仿真实验结果表明:与现有的经典算法相比,所提AL-QSM算法拥有更好的误比特率性能;当频谱效率为4 b/(s·Hz)时,AL-QSM算法相比STBC-SM算法获得了约2 dB的性能增益;当频谱效率为8 b/(s·Hz)时,AL-QSM算法相比SM-OSTBC算法获得了约3 dB的性能增益。     

非正交空时编码系统球形译码的性能

针对无线衰落信道中多发射多接收天线传输系统中的非正交空时编码技术,提出一种低复杂性的球性译码方案。相对于非正交空时编码的最大似然译码,球形译码具有较低的复杂性和良好的性能。为了减少球形译码中信号空间搜索的计算量,采用动态调整信号空间搜索半径的处理方法。数值仿真结果表明:非正交空时码采用低复杂性的球形译码的性能接近其采用最大似然译码的性能。     

基于正交星座调制的速率为2的空时分组码

〗Alamouti空时分组码是2发射天线的全分集全速率的空时分组码。提出一种基于复信号星座的正交星座调制（OCM）方案,采用这种方案的编码效率为2,它是Alamouti码的2倍。仿真结果显示,功率归一化的OCM误码性能和BPSK信号星座调制的Alamouti码性能相近,但OCM的性能比QPSK调制的Alamouti码的性能要好。     

基于星座图扩张算法的MIMO—OFDM空时分组码译码方案

在MIMO-OFDM系统中提出了一种空时分组码的译码算法。假定当前无线通信系统信道为准静态衰落,则此时信道状态信息的统计值越大,最大似然判决准则中的最小欧氏距离项失真越大。这里采用星座图扩张(activeconstellation extension,ACE)的方式对最小欧式项进行了自适应处理,最大可能地利用信道状态信息,以此改良最大似然判决公式。这里选取了发射天线分别为3和4时分别采用QPSK、8PSK和16-QAM调制方案时的复正交空时编码结构来讨论了这种译码算法。最后,通过Matlab仿真结果证明了这种空时译码算法在瑞利衰落信道下的有效性。     

基于树形结构酉空时星座设计的译码方法

针对酉空时码最大似然检测复杂度高的问题，提出了一种酉空时星座的设计及低复杂度译码方法．根据酉空时信号失真测度的定义，依照最邻近原则对星座进行划分，以最小失真准则计算各个星座子集中信号的最佳中心，再通过迭代算法，交替使用两个局部最佳准则，生成由各个信号子集与对应中心所构成的若干子树，形成树形结构的酉空时星座．接收方以接收信号为树根，选择具有最小失真的中心信号．对选定的中心信号对应的子树进行遍历搜索得到对发送信号的估值．该译码方法仅需要对某一中心信号及其对应子树的叶子节点进行计算，避免了最大似然方法对整个星座的全搜索，从而有效地降低了译码复杂度．仿真实验表明，相对于最大似然检测方法，该方法能够以有限的性能损失换取译码计算的有效简化．     

采用二重天线激活矩阵的差分空间调制算法

针对传统差分空间调制算法(DSM)不能获取发射分集的问题,提出了一种采用二重天线激活矩阵的差分空间调制算法,简称TA-DSM算法。该算法对天线激活矩阵集合中的元素进行了两次独立选择,得到两个天线激活矩阵。再将这两个矩阵分别和P个Alamouti矩阵的第1行和第2行相乘,以此获得TA-DSM发送信号。由于该算法使用了两个天线激活矩阵,所以与现有的空时编码DSM(STBC-DSM)相比,TA-DSM可以传递更多的比特数,从而获得更高的频谱效率。因此,在频谱效率相同的情况下,TA-DSM可以拥有更好的误码性能。同时,文中系统地提出了构造天线激活矩阵的简单方法,使TA-DSM可以获得二阶发射分集。最后,针对TA-DSM提出了低复杂度解码算法。仿真结果表明,TA-DSM方案比现有的STBC-DSM具有更好的误码性能,当频谱效率为1.33b/(s·Hz)时,相比STBC-DSM,TA-DSM可以获得约4dB的性能增益;当频谱效率为2b/(s·Hz)时,TA-DSM可以获得约1.5dB的性能增益。     

分形调制的硬件实现方案

以Mallat算法和多相滤波器为基础,提出了一种分形调制和解调系统的硬件实现方案,对成形和同步系统进行了综合设计。针对同步中对定时精度敏感,易假同步等弱点,在最大似然估计算法的基础上采取了载波相位恢复与码元帧同步相结合的方式,同时也可以对假同步进行检测和纠正。仿真和测试的结果表明,该方案在信噪比为10 dB的条件下,能使单个子带的误码率达到10-5数量级。     

基于四元素准正交设计的空时分组码

提出了一种基于四元素准正交设计的空时分组码,该种码满足准正交设计关系,可以通过极化天线进行满码率发射和接收.首先建立了信道模型,然后设计出发射天线数为4的四元素准正交空时分组码,采用快速最大似然译码算法进行译码,最后将其与天线数为4的传统准正交设计空时分组码分别进行了性能仿真.结果表明,所设计的四元素准正交设计空时分组码在不增加发射天线和接收天线的情况下,可以降低系统误码率,提高系统性能.分别采用BPSK,QPSK和8PSK,当SNR=10 dB时,新码的误码率比准正交码分别降低0.5～1个数量级,而在SNR=15 dB时,则分别降低约2个数量级.     

多相调制中空时块码简化译码算法的仿真及DSP实现

空时码是无线通信中一种新的信道编码技术.结合空间分集,空时编码在不增加信道带宽的情况下能提高系统的传输速率,达到良好性能.简要介绍了空时码技术,讨论了空时块码译码的简化算法,并在DSP上实现.结果证明,在多相调制下使用简化的译码算法,能减少计算复杂度,节约运行时间,提高硬件的运行速度.     

低复杂度的正交空间调制检测算法

正交空间调制(quadrature spatial modulation,QSM)系统通过增加空间维来提高传统空间调制(spatial modulation,SM)的频谱利用率(频谱效率), 这在传统的多输入多输出 (multiple-input multiple-output,MIMO)技术中引起了极大的关注。虽然最大似然(maximum likelihood,ML)检测算法能够实现最优性能,但其穷尽搜索带来了极高的计算复杂度。而经典的线性检测算法最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)和迫零(zero forcing,ZF) ,虽然在复杂度方面较最大似然ML最优检测低,但其误比特性能却比最大似然ML检测算法差很多。为了更好实现系统在计算复杂度和误比特性能之间的均衡,提出一种基于迫零的线性检测算法——增强型迫零(enhance zero forcing,EZF)。仿真结果表明,提出的检测算法不仅能够实现比传统检测算法(如迫零和最小均方误差)更好的性能,而且在复杂度方面较ML有明显的降低。     

一种改进的准正交空时分组码译码方案

针对传统全速率准正交空时分组码(quasi-orthogonal space-time block code,QO-STBC)译码复杂度高的问题,提出一种改进的准正交空时分组码译码方案.该方案通过在接收端乘以信道矩阵的共轭转置及Givens旋转矩阵,消除检测矩阵部分干扰项,使检测矩阵三角化.和传统的准正交空时分组码最大...     

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.     

一种基于M准则的低复杂度空间调制信号检测算法

针对空间调制技术提出一种基于M准则的次最优检测算法（M-ML）,该算法通过缩小最大似然检测中发送符号搜索空间来降低复杂度.仿真结果显示,在发送天线相关性较高的场景下,M-ML算法可以获得与最大似然检测相当的误码率性能.同时,通过将M-ML算法和最大似然算法进行复杂度比较发现,随着调制阶数与发送天线数的提升,M-ML算法复杂度将不断降低.     

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.     

一种改进的多模索引调制OFDM方案

为提高多模索引调制正交频分复用的能量效率,提出一种改进方案和相应的检测算法.该方案在不消耗能量的情况下能通过空载模式传递部分信息,还能通过改变空载模式与其他模式的比例来实现频谱效率和能量效率的兼顾.分析了空载模式对误比特率性能的影响,并据此对加入空载模式后的多模式星座进行优化;此外,提出改进的低复杂度最大似然检测算法,在不降低误比特率性能的前提下进一步降低多模方案的检测复杂度.仿真结果表明:在瑞利衰落信道下,当误比特率为1×10~(-5),频谱效率为1.75,2.00,3.00,4.00 bit/s/Hz时,所提方案分别取得了6.0,3.7,3.4,1.7 dB的信噪比增益.     

基于智能反射表面的中继协作安全通信技术

在传统中继协作的通信过程中,中继节点在对信号处理时,会放大中继节点自身的干扰信号。此外,现实通信场景中往往存在窃听节点窃取重要信息。智能反射表面具备无源反射特性,能对信号的相位进行调整,以及在处理信号时能减少干扰信号的产生。针对中继节点增大干扰信号和安全传输问题,提出了基于智能反射表面的中继协作安全传输技术。考虑通信场景中存在恶意窃听节点,且窃听链路与合法链路的相关性较高的情况下,通过部署智能反射表面将基站发送的信号反射给合法用户,提高系统的安全通信质量。为了解决保密速率表达式的非凸性,采用交替优化、黎曼共轭梯度下降的算法对波束形成向量及反射相位进行交替优化。最后,通过仿真结果验证在3 GHz高频段载波下,基于智能反射表面协作通信技术在数据传输、能效、安全方面的作用优于传统中继协作通信方法。