基于DF-DDEA算法的Turbo均衡研究

研究了基于数据引导均衡算法的Turbo均衡,此算法求解似然函数时,假设条件概率密度函数符合高斯分布.实际上经过均衡处理,噪声已经变成有色噪声,此时的条件概率密度函数并不是完全符合高斯的,针对这一问题,提出基于判决反馈数据引导均衡算法(decision feedback-data directed equalization algorithm,DF-DDEA)的Turbo 均衡,该算法通过对均衡符号进行判决处理,得到完全符合高斯分布的条件概率密度函数,从而满足求解似然函数时的假设条件.根据计算后验信息时是否考虑整个数据块内其他符号对当前输入符号的影响,分别推导了基于符号检测以及基于序列检测的DF-DDEA-Turbo均衡算法.通过仿真分析,比较了提出的新算法和原来算法的性能,新算法在基本不增加计算复杂度的情况下,比原来算法的各项性能分别有不同程度的改善.     

一种高效的V-BLAST最大似然检测算法

垂直分层空时码(V-BLAST)是贝尔实验室提出的一种多发射多接收天线(MIMO)结构无线通信系统,该系统具备较高频谱利用率和易于实现的特点.在V-BLAST检测算法中,最大似然算法有最好的检测性能,但它的算法复杂度最高.笔者提出了一种高效的V-BLAST最大似然检测算法,此算法在保证较高的检测性能的前提下大大减小了算法复杂度.     

基于卡尔曼自回归的LTE天线端口数检测算法

在长期演进(long term evolution, LTE)系统中,传统天线端口数检测使用盲检测的方式分别对1,2和4端口数进行解码,直至物理广播信道系统消息成功通过循环冗余码校验,该方法会产生大量的计算冗余和时延。针对这一问题,提出一种改进的卡尔曼自回归天线端口数检测算法,该算法通过提取不同天线端口对应的小区参考信号得到信道状态信息,并将信道状态的相位信息进行卡尔曼自回归拟合,将自回归拟合后的相位与接收信号相位作差得到的平均值与预设判决门限进行比较,以得到天线端口数判决结果。理论分析与仿真结果表明,改进算法相较于传统盲检测算法节省的时间开销可达49%。在相同信噪比下,相较于其他优化后的门限判决算法,改进算法最多提高约10%的检测成功率且具有更优的抗频偏性能。     

一种针对混合空时编码解码方案的改进

针对结合空时分组码(STBC)及分层空时码(V-BLAST)的混合空时编码结构,提出了一种新型的接收解码方案.该方案首先对发送矢量、信道矩阵及接收矢量进行简单的拓展重构,然后直接进行V-BLAST串行干扰消除检测算法,充分利用了STBC的分集增益及V-BLAST串行干扰消除译码的优势.仿真结果表明,对于STBC占较大比重的混合空时编码结构或接收天线数量大于发送天线数量的情况,这种新型的接收解码方案的误码率性能相对于传统的解码方案优势尤其明显,适用于上行链路使用.     

频率选择性信道下的一种新的V-BLAST检测方法

在V-BLAST系统中,针对频率选择性信道,提出了一种基于最小递归二乘(RLS)算法,结合多输入多输出的判决反馈均衡和并行干扰对消(RLS-MIMO-PIC-DFE)的检测方法.该法将干扰信号作为新的反馈滤波器并行输入,并行干扰对消系数等效为加长的滤波器系数,并通过RLS算法进行自适应更新.仿真结果表明,与其它方法比较,该法能够得到更好的误符号率性能.     

多入多出系统中一种新的部分极大似然算法

提出了一种新的应用于多入多出(MIMO)系统的结合最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)的部分极大似然(ML)算法.该算法对一部分符号进行ML估计,并结合MMSE-SIC算法对其他符号进行检测,最后选择与接收信号欧式距离最小的一组符号向量作为解调输出.仿真结果表明,在4发4收V-BLAST系统中BER=10-2处,所提出算法比传统的MMSE-SIC算法有大约4 dB的性能增益,甚至接近于ML算法的性能,而且对于空间相关也具有较强的鲁棒性.     

一种新的V-BLAST系统分段检测算法

因为垂直分层空时传输(V-BLAST)系统在平坦衰落信道中的传统检测方法判决反馈均衡(DFE)方法有错误扩散的问题,使得系统的总体性能取决于最初检测的分层信号的误符号率性能,针对这一问题提出了分段检测的概念,用性能最好的最大似然(ML)算法来联合检测最初的几个分层信号,以此来提高整个检测算法的性能,对于后续的几个分层信号,仍采用较为简单的DFE的方法．同时还提出了基于最小均方误差(MMSE)准则的新的分段检测方法．新分段检测方法和传统的DFE方法相比,在增加较小的复杂度的情况下,明显地改善了检测性能,仿真结果也验证了这一点．     

编码同步CDMA系统中的Turbo DFD多用户检测

Turbo处理方法可以充分利用编码冗余信息,因此自从提出以来在通信各个领域得到广泛采用.这一方法应用于多用户检测中时,则可从MMSE的判决反馈多用户检测器的近似概率密度出发,推导出编码符号的对数似然比信息,然后把该信息作为先验信息输入到采用修正BCJR算法信道解码器中.经信道解码输出的外部信息给多用户检测器进行干扰抵消.然后采用Turbo原理进行迭代,多次迭代后利用MAP解码算法得到解码符号.最后的仿真结果证明这种方法具有较高的效率和接近于单用户的性能.     

基于MMSE的快跳频系统多用户检测算法

针对快跳频多址系统,提出了基于最小均方误差(MMSE)准则的多用户检测算法.首先对接收矩阵的最大行进行判决,计算最大行信号的接收功率平均值和最小均方误差,选择最小MMSE的行作为期望用户的检测输出.仿真结果表明,本算法能提高无中心功率控制网络的容量和比特错误概率(BER)性能,同时,适合异步跳频网络的信号检测.     

多载波码分多址的渐进频谱效率

多载波码分多址(MC-CDMA)由于其简单的频域均衡原理在近年来备受关注,但是其频谱效率一直尚未明朗.该文从信息论的角度分析了MC-CDMA在多天线通信系统中的应用,得到了当采用匹配滤波器(MF)检测子和线性最小均方误差(MMSE)检测子的渐进频谱效率的闭式表达,研究了可用于指导系统设计的频谱效率与发送天线数和接收天线数的关系.分析表明,MF检测子的峰值频谱效率与发送天线数无关,随接收天线数的增加而增大.线性MMSE检测子的峰值频谱效率与发送天线数有关,随发送天线数的增加而减小,随接收天线数的增加而增大.     

基于V-BLAST的多载波直接序列扩频CDMA系统上行链路性能分析

提出了一种应用多输入多输出（MIMO）的垂直分层空时（V-BLAST）检测算法的多载波直接序列扩频CDMA（MC-DS-CDMA）的系统结构,对系统上行链路的误码率性能进行了理论分析,推导出了接收天线数大于发射天线数条件下系统误码率的理论表达式,并通过计算机仿真进行了验证,数值结果表明,收发天线数对系统性能具有较大的影响,相对于传统MC-DS-CDMA系统,减少发射天线数或增加接收天线数均可使基于V—BLAST算法的MC-DS-CDMA系统的性能和容量有不同程度的改善．     

贝尔实验室垂直分层空时系统中的混合顺序检测算法

为了提高系统频谱效率，提出了一种新的混合顺序检测算法．该算法针对自适应调制的特点，在平均信噪比较低时采用逆序检测，经多次迭代干扰抵消后将无效信道变为有效信道，而在信噪比较高时采用正序检测，经多次迭代检测后将未饱和信道变为饱和信道．混合顺序检测算法在少量增加复杂度的同时，其频谱效率优于单纯的正序或逆序检测算法．仿真结果表明，在发射天线数与接收天线数均为4、目标误码率为10^-3的贝尔实验室垂直分层空时系统中，当信噪比为10dB时，混合检测的频谱效率比正序检测提高了8％，当信噪比为30dB时，其频谱效率比逆序检测提高了6％。     

基于迭代QR分解的MMSE V-BLAST算法

针对采用最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)检测算法在MIMO系统接收端进行检测时,需要进行大量伪逆运算导致检测复杂度增加的问题,提出了用一种基于迭代QR分解的MMSE V-BLAST算法,避免了伪逆运算,有效地降低了检测算法的复杂度,使系统检测性能得到了明显改善.在多散射物无线通信环境下进行仿真实验,结果表明,与传统的算法相比,提案算法在保证相同信噪比,误码率没有显著变化的前提下,系统检测复杂度明显改善.理论分析证明,系统中有效天线数目越多,所提出的算法优越性越明显.     

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。     

平坦瑞利衰落信道下MIMO系统性能

分析了瑞利衰落对普通无线系统的影响,在此基础上重点从空间复用提高容量和空间分集对抗衰落两方面研究了瑞利衰落信道下MIMO系统的性能。分析和仿真结果表明,采用V-BLAST算法实现空间复用增益时,随着收发天线数目的增加,复用系统的符号错误概率增加;不同的分集结合方式对分集系统性能的影响不一样,随着天线数目的增加,分集系统的符号错误概率都递减。     

垂直分层空时码的迭代检测算法

为解决垂直分层空时码的最优最大似然（ML）检测难以实现,而常用检测算法的性能受到错误传播影响的问题,提出了一种垂直分层空时码的迭代检测（ID）算法．该算法利用多天线接收信号的软信息进行迭代并行消除干扰,有效地降低了错误传播的影响．仿真结果表明,ID算法的收敛速度快,其检测性能比常用的ZF—DFE算法有明显的提高;在低信噪比区域,ID算法的检测性能与ML算法相当．     

Antenna selection for V-BLAST systems in correlated channel

Spatial multiplexing systems can provide significant capacity improvement but are sensitive to channel correlation. Antenna selection is a low-cost low-complexity ahemative to resolve these problems. This paper proposes a new transmit antenna selection algorithm for the spatial multiplexing systems with the Vertical-Bell Labs Layered Space-Time （V-BLAST） nonlinear receiver in correlated channel. The proposed scheme separates the optimization into two parts： it first chooses the optimal number of substreams in terms of the singular values of the channel matrix, then adapts the mapping of substreams to antennas according to the post-detection signal-to-noise ratio （SNR）. Simulation results illustrate that the proposed two-step selection criterion can provide greater selection gain than the existing singnlar value based selection criterion as SNR and scattering angle increases. The proposed criterion outperforms the existing one by 0.3 dB at a vector symbol error rate of 10^- 3 and scattering angle of 20 degree.     

V-BLAST-based demodulate-and-forward two-way relaying： protocol design and the detection

We propose a novel vertical Bell Laboratories layered space-time (V-BLAST) based two-way relaying protocol that comprises two user terminals and one multi-antenna demodulate-and-forward (DMF) relay station. We consider the situation when these two user terminals employ different modulation types and investigate its detection techniques. The key feature of the detection techniques is that we quantify decision reliability at the relay station by introducing a so-called normalized correlation coefficient (CORR), rather than having full confidence in demodulation at the relay station. With the assistance of the normalized correlation coefficient, we develop detection methods at both the relay station and user terminals. In particular, we propose a CORR-based ordering algorithm at the relay station which can be applied to detection for general V-BLAST architectures. Simulation results demonstrate the superiority of the CORR-based ordering algorithm over the conventional signal-to-noise based ordering algorithm. Finally, we demonstrate overall error-performance of the V-BLAST-based DMF two-way relaying protocol via simulations.