基于BICM-ID的多址接入协同中继系统的性能研究

为了提高联合网络编码调制在多址接入中继系统的上行链路衰落信道下的性能,提出了在中继节点处使用卷积码与16进制正交幅度调制改进集分割映射星座映射方式相匹配的联合编码调制方式,并在基站处设计了相应的迭代译码解调方案。通过衰落信道下系统误比特率的性能渐近限和外信息转移图的分析,证明了在衰落信道下,改进集分割映射在卷积码迭代译码方案下优于传统格雷映射方式。软件仿真结果也证明了在瑞利衰落信道下,改进集分割映射相对于传统格雷映射方法在误码率为10^-5时获得了4 dB的显著性能增益。     

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。     

一种基于时频对偶特性的空频多普勒OFDM编码方案

基于时频对偶特性,提出了时变Doppler衰落信道下空频多普勒OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)编码的一种新方案。在时变信道Doppler基扩展(BEM,Basis Expansion Model)模型的基础上,利用时频对偶性及循环矩阵的对角化处理,实现了时变Doppler衰落信道的线性化变换。通过OFDM调制,利用矩阵分块方法对OFDM子载频分块并按块进行复正交编码设计,实现了一般性MIMO系统中的空频多普勒OFDM编码。采用前端星座预处理与空频多普勒OFDM编码级联的方法,从而实现了包括信道Doppler分集在内的系统全分集增益。理论分析及实验仿真表明,新编码方案能稳健有效地对抗信道Doppler衰落,具有更高的频带利用率及更低的误比特率。     

衰落信道下的QCAM性能分析

对AWGN和Rayleigh信道衰落下K-QCAM系统性能进行了研究,分析了K-QCAM系统对不同K值在一定的信噪比下系统性能和信道的关系,并推导出零均值Logistic映射的QCAM系统在不同衰落信道中的误比特率的表达形式。仿真结果表明,在相同的传输信道和信噪比条件下,仿真结果与理论值有很好的吻合性。     

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。     

16QAM调制下BICM-ID系统的最优多维映射

研究16QAM星座调制下比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)系统的多维映射设计.通过对渐进误比特概率的分析,得到用以映射设计的距离准则.进一步利用修正的分段二进制切换算法(MBSA)搜索,得到准静态瑞利衰落信道下渐进性能近最优的四维16QAM映射.仿真结果表明,采用四维16QAM映射的BICM-ID系统大幅改善了系统的渐进性能.     

瑞利衰落信道下SR-ARQ-AMS系统时延性能研究

针对瑞利衰落信道,对一种结合选择式自动请求重传(SR-ARQ)技术的自适应调制系统(SR-ARQ-AMS)及其传输原理进行了分析,构造了一个有限状态Markov链来描述其瑞利衰落信道.利用等效时延的思想,建立了发送端带有休假的M/G/1非空竭服务排队模型描述该自适应调制系统.考虑了经有限次传输未成功分组的服务时延对系统时延性能的影响,求得了该系统分组平均等待时延、分组平均时延和归一化最大吞吐量的解析式.通过数值模拟分析了各参数对系统时延性能的影响,进而得到提高系统传输速率的方法.仿真结果表明SR-ARQ-AMS在瑞利衰落信道下能获得更好的系统时延性能.     

非正交码移键控和码索引调制算法

针对正交码移键控(code shift keying, CSK)误比特率(bit error rate, BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation, N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation, N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时, N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。     

非理想信道状态信息下的OFDM比特分配算法

提出一种在非理想信道状态信息条件下,以平均误比特率为目标的正交频分复用(OFDM)比特分配算法.该算法对子信道当前频率响应值进行估计,估计值经延时后反馈至发送端,并以此作为自适应比特分配的依据.仿真结果表明,当信道估计器的均方误差小于-15dB时,信道估计误差对自适应OFDM系统的性能影响不大.采用多个信道估计值来确定比特分配可以减小信道信息延时对系统性能的影响,有效提高系统性能.     

串行级联CPM系统中一种干扰抵消均衡方法

对基于Turbo原理进行迭代检测的串行级联CPM系统(SCCPM)在ISI信道下的均衡方法进行了探讨,提出了一种改进的基于干扰抵消的Turbo均衡方法.该方法改变了传统干扰抵消均衡中第一次迭代均匀信息概率分布传递的方式,而是通过先验概率对发射信号的概率分布做出估计,以提高系统的均衡性能.对多种SCCPM系统仿真结果表明,在一般衰落信道下,误比特率达到10-4时可以取得0.5dB到3.3dB的性能增益,而在传统的干扰抵消方法不收敛的较严重衰落信道下,本文提出的方法仍然能够有效收敛.     

基于传感器网络的在线决策融合目标检测方法

针对传感器网络(sensor network, SN)目标融合检测应用中融合中心无法精确地获得局部传感器节点检测性能参数的问题,建立了基于SN的目标融合检测系统,提出了一种非理想信道条件下在线决策融合的目标检测方法。该方法依据解调后数据构建了节点未知虚警概率、检测概率以及节点与融合中心信道平均传输错误概率等未知参数求解模型,并采用非线性最小二乘方法在线地估计出这些未知参数。进而通过选择性能优的节点参与融合,最大化融合检测系统检测概率。仿真结果表明:这种在线决策融合方法能够准确地估计出传感器节点的概率参数以及信道的平均传输错误率;相比于已知先验的最优似然比融合规则,在线决策融合规则检测性能相当。     

基于条件概率选择更新的SCMA系统译码方案

稀疏码分多址(sparse code multiple access, SCMA)是针对第5代移动通信系统提出的一种新型非正交多址方案,其接收端采用的消息传递算法(message passing algorithm, MPA)在迭代更新过程中存在冗余计算,因而复杂度过高。针对这一问题,首先利用蒙特卡罗法对接收信号的条件概率密度函数值进行统计分析,发现随着信噪比的变化,条件概率密度函数值呈现一定的统计规律。然后,根据统计结果,提出基于条件概率选择更新的MPA(conditional probability selection update MPA, CPSU-MPA)。该算法选取一定比重的条件概率密度函数值进行更新,同时对未参与更新的外部信息进行舍弃补偿。仿真结果表明,所提算法能有效地降低译码复杂度,且误码率性能牺牲较小。     

高阶量纠错码理论限及软判决编译码算法

基于tent混沌映射的高阶量纠错码可以实现对图像的线性纠错,解决了压缩图像峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)存在的“门限效应”问题。通过对基于tent混沌映射的纠错码的图像PSNR理论限的分析,得出符号位的准确估计是提高码字性能的关键。传统的基于符号位硬判决的编译码方法难以实现对符号位的有效保护。基于此,借鉴低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码的软判决编译码方法,提出一种基于符号位软判决译码的高阶量纠错码。仿真结果表明:基于符号位软判决译码的高阶量纠错码的图像PSNR不断逼近理论限;与硬判决高阶量纠错码相比,在编译码复杂度相当的情况下(符号位初始化概率通过查表得到),图像PSNR有2 dB的增益。     

Efficient coding schemes with power allocation using space-time-frequency spreading

1 .INTRODUCTIONOver the last few years , space-ti me coding[1]hasreceived a lot of attention among communicationand information theory community , which in-tegrates the technique of antenna array spatial di-versity and channel coding,and can effectivelyi m-prove capacity gains and spectral efficiency . Mostwork on space-ti me coding has focused on the nar-row-band flat fading channels . However , non-flatfading channels such as frequency selective mul-tipath fading channels are the typical…     

振荡器相位噪声对空时频移键控系统性能的影响

空时频移键控系统因无法避免的振荡器相位噪声而影响了其性能的发挥。将相位噪声建模为高斯载波频偏噪声,研究了系统采用Vectron非恒温控制式晶体振荡器时频偏噪声对其系统性能的影响。理论分析表明高斯频偏信道中系统误码率性能的恶化程度主要受到Q函数值的制约,并得到计算机仿真的验证。仿真结果表明,若给定一最大误码率,则每一进制数的空时频移键控系统存在一最小的可用数据速率;若给定数据速率与误码率,则存在一最佳进制数的空时频移键控系统。     

变换域通信系统双门限基函数优化设计

针对传统变换域通信系统的基函数门限设计单一固定,且未考虑系统吞吐量的缺点,提出了一种新型的双门限基函数优化设计方法。该方法通过高、低门限的合理设定,确立基函数幅度谱与干扰幅度谱的动态关系式。定义变量PCR(probability of bit error to output capacity ratio)为系统误码率与吞吐量的比值,来综合度量通信系统性能。通过理论分析推导出PCR关于门限的表达式,进而建立优化模型,并采用遍历法进行最终优化搜索。经仿真测试,与传统的二进制门限设计相比,本文所设计双门限优化算法在误码率与系统吞吐量性能上都有较大提升,并能够实现变换域通信系统误码率与吞吐量的最佳权衡。     

Lattice-reduction-aided MMSE precoding for correlated MIMO channels and performance analysis

The lattice-reduction (LR) has been developed to improve the performance of the zero-forcing (ZF) precoder in multiple input multiple output (MIMO) systems. Under the assumptions of uncorrelated flat fading channel model and perfect channel state information at the transmitter (CSIT), an LR-aided ZF precoder is able to collect the full transmit diversity. With the complex LenstraLenstra-Lova′sz (LLL) algorithm and limited feedforward structure, an LR-aided linear minimum-mean-square-error (LMMSE) precoder for spatial correlated MIMO channels and imperfect CSIT is proposed to achieve lower bit error rate (BER). Assuming a time division duplexing (TDD) MIMO system, correlated block flat fading channel and LMMSE uplink channel estimator, it is proved that the proposed LR-aided LMMSE precoder can also obtain the full transmit diversity through an analytical approach. Furthermore, the simulation results show that with the quadrature phase shift keying (QPSK) modulation at the transmitter, the uncoded and coded BERs of the LR-aided LMMSE precoder are lower than that of the traditional LMMSE precoder respectively when E b / N0 is greater than 10 dB and 12 dB at all correlation coefficients.     

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。     

并行组合扩频非等概超宽带系统误码性能研究

基于并行组合扩频的超宽带通信系统,结合了并行组合扩频通信系统的高效通信能力和超宽带通信系统的良好保密性能,可以同时满足通信系统对高效性和安全性的要求。该系统中的并行组合扩频部分输出的信号具有非等概出现的特点,推导了在非等概情况下超宽带系统跳时M进制〖CD*2〗脉冲幅度调制（time hopping M ary pulse amplitude modulation, TH M PAM)方式的解调差错概率,并通过仿真验证了公式推导的正确性。在加性高斯白噪声信道条件下,建立系统仿真模型,对系统整体性能进行仿真。仿真结果表明,基于并行组合扩频的超宽带通信系统具有良好的误码性能,并且优于常规超宽带通信系统和基于连续波调制的并行组合扩频通信系统。