稀疏码分多址收发端改进方案的设计

为降低传统稀疏码分多址接入(sparse code multiple access,SCMA)系统的译码复杂度,同时保证系统误比特率(bit error ratio,BER)性能,考虑信道质量因素提出SCMA系统收发端改进方案.在接收端,提出基于信道质量动态选择节点改进消息传递算法(message passing al...     

基于SCMA和卷积编码的联合检测译码算法

随着卫星星座及卫星数量的不断增多, 卫星测控中海量用户多址问题亟待解决。稀疏码分多址接入(sparse code multiple access, SCMA)技术能在有限信道资源上承载更多用户, 有望解决大规模卫星的多址测控问题。针对传统的SCMA译码方式——消息传递算法(massage passing algorithm, MPA)译码性能不理想的问题, 提出基于SCMA和卷积编码的联合检测译码(joint detection and decoding, JDD)算法, 进行多轮对数似然信息的更新以及多卫星数据交叉提供概率域的迭代, 以提高系统译码性能。分析和仿真结果表明, 采用基于SCMA和卷积编码的JDD算法可有效提高天基测控系统用户容量, 并保证在算法复杂度适中的情况下有效提高系统误比特性能。     

基于置乱矩阵的短参差分混沌键控系统

短参差分混沌键控(short reference differential chaos shift keying, SR-DCSK)有效提升了系统的传输速率,但也导致安全性能大幅度降低。针对该问题,提出了基于置乱矩阵的SR-DCSK(SR-DCSK based on scrambling matrix, SMSR-DCSK)系统。基于前向移位矩阵设计了一种结构简单并且具有正交性的置乱矩阵。该置乱矩阵能够打乱混沌序列的顺序,从而降低混沌参考信号与信息信号之间的相关性。采用高斯近似法推导了在加性高斯白噪声信道中的系统误比特率(bit error rate, BER)公式,并依此进行了最优化性能参数的求解。仿真结果表明,推导的BER公式能够准确衡量系统BER性能。相对于SR-DCSK系统,SMSR-DCSK系统在安全性和BER性能方面均有明显提升,并且具有实现复杂度低的优点。     

OFDM系统中基于时域信号部分循环移位的低复杂度PTS算法

为了降低正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号的峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR),提高系统的误比特率(bit error rate, BER)性能,提出了一种结合时域信号分割和部分子块循环移位的低复杂度部分传输序列(partial transmit sequence, PTS)算法,发送端仅需要一次快速傅里叶反变换(inverse fast fourier transform, IFFT)运算即可获得多个备选序列,接收端通过比较反向旋转序列与最近星座点的距离来恢复时域循环因子,实现了信号的盲检测。采用了两种不同的最佳序列选择准则:最小PAPR和最大相关性准则(cross correlation, CORR),并仿真分析了系统的PAPR性能和BER性能。结果表明,所提算法有效地抑制了OFDM信号的PAPR,提高了系统的BER性能,与传统PTS和选择性映射算法相比,明显降低了计算复杂度。     

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。     

基于频控阵MIMO雷达的低复杂度稳健波束形成算法

频控阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达基于发射端调制而具备的距离维自由度为主瓣干扰提供了抑制方案。结合自适应波束形成算法, 频控阵MIMO雷达能有效抑制主瓣范围内欺骗干扰信号, 但存在的信号环境复杂、导向矢量失配、采样快拍不足等问题将使算法性能恶化。针对该问题,提出了一种基于频控阵的低复杂度的稳健自适应波束形成算法。仿真实验表明, 相比于其他自适应波束形成算法, 所提算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)低采样快拍且存在导向矢量失配等非理想条件下形成的波束稳健性更强、计算复杂度更低, 有效实现了对目标的指示和对干扰的抑制, 克服了其他算法在非理想条件下性能恶化的问题。     

MIMO-OFDM系统中联合时域和空间域信号处理的改进PTS算法

为了降低多输入多输出正交频分复用(multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统中传统部分传输序列(partial transmit sequence, PTS)算法的计算复杂度,提出了联合时域和空间域信号处理的改进PTS算法。在时域信号处理部分,通过信号子块循环移位实现备选序列的增加;在空间域部分,利用天线间信号子块交换实现峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR)抑制。同时在接收端 ,利用子块相位旋转引起的相位差异,本方法通过比较接收信号与星座点的距离,可以实现信号的盲检测,从而有效高MIMO-OFDM系统的频谱利用率。仿真结果表明,提出的方法能有效地抑制MIMO-OFDM信号的PAPR,而且明显降低了传统PTS算法的计算复杂度,同时可获得跟传统PTS方法已知边带副信息时相似的比特误码率(bit error rate, BER)性能。     

多模索引调制OFDM频谱及能量效率优化方案

为提高多模索引调制正交频分复用的能量效率(energy efficiency, EE)与频谱效率(spectrum efficiency, SE),提出优化方案和相应检测算法。该方案在不减小子块间最小欧式距离的前提下通过增加模式排列的种数使系统传递的索引信息量增加,从而提升系统SE。此外该方案引入空载模式使得部分信息的传输无需消耗能量,从而提升系统EE。同时提出改进的低复杂度最大似然检测算法以降低模式排列的检测复杂度。分析模式排列数及空载模式对误比特率(bit error rate, BER)性能的影响,并据此对引入空载模式后的多模式星座进行优化。仿真结果表明,优化方案的EE和SE都有所提升,且BER性能更优。     

LDPC码偏移修正加权比特翻转译码算法

大量仿真表明,基于幅度和的改进型加权比特翻转(modified sum of the magnitude based weighted bit flipping, MSMWBF)译码算法对于行重/列重较小的低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码而言,展现出巨大的性能优势,但对于行重/列重较大的基于有限域几何(finite geometry, FG)的LDPC码,性能损失严重。首先对此现象进行理论分析。其次,引入附加的偏移项对MSMWBF算法的校验方程可靠度信息进行修正,提高了算法对行重/列重较大的LDPC码的译码性能。仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道下,误比特率为10E-5时,相比于MSMWBF算法,在适度增加实现复杂度的条件下,所提算法可获得约0.63 dB的增益。     

部分外部信息传递的SCMA多用户检测算法

针对稀疏码分多址(sparse code multiple access, SCMA)采用消息传递算法(message passing algorithm, MPA)进行迭代解码中,功能节点(function node, FN)工作负担过重的问题,首先采用蒙特卡罗法得到了接收信号概率密度函数值在不同信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)下的统计规律,然后针对接收信号概率密度函数值与外部信息值的关系,提出了基于门限判决减少FN负荷的部分外部信息传递的(partial extrinsic information transmission, PEIT)消息传递算法(PEIT MPA)。仿真结果表明,PEIT-MPA在几乎不改变系统误比特率和迭代收敛速度的条件下,降低了MPA复杂度,且SNR越高时,PEIT-MPA复杂度越低。     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。     

低轨卫星通信中SCMA系统载波同步算法设计

为了提高低轨卫星通信频谱利用率及对抗存在的大多普勒频移,考虑将稀疏码多址接入(sparse code multiple access,SCMA)技术应用于低轨卫星通信,提出一种针对SCMA系统的数据辅助载波同步方案.该同步方案的频偏、相偏估计算法分别采用分步相关法和最大似然法.同时,根据所提分步相关算法的特点,优化了导...     

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...     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

Power control scheme for multiple antenna systems with space-time coding in Rayleigh fading channels

Two optimal power control(PC) schemes under the power constraint for space-time coded multiple input multiple output systems over the flat Rayleigh fading channel with the imperfect channel state information(CSI) are presented.One is based on the minimization of a bit error rate(BER),and the other is based on the maximization of a fuzzy signal-to-noise ratio.In these schemes,different powers are allocated to individual transmit antennas rather than equal power in the conventional one.For the first scheme,the optimal PC procedure is developed.It is shown that the Lagrange multiplier for the constrained optimization in the power control does exist and is unique.A practical iterative algorithm based on Newton’s method for finding the Lagrange multiplier is proposed.In the second scheme,some existing schemes are included,and a suboptimal PC procedure is developed by means of the asymptotic performance analysis.With this suboptimal scheme,a simple PC calculation formula is provided,and thus the calculation of the PC will be straightforward.Moreover,the suboptimal scheme has the BER performance close to the optimal scheme.Simulation results show that the two PC schemes can provide BER lower than the equal PC and antenna selection scheme under the imperfect CSI.     

基于线性分散码的放大前传协作分集研究

线性分散码空时协作分集系统与传统的正交分组空时码协作分集系统相比,前者的性能在高速率情况下要好于后者.提出了两种基于线性分散码的放大前传协作分集方案.两种方案的主要区别在于中继端的噪声是在线性分散码编码之前还是之后引入的.首先通过理论推导证明了两种方案的误码率性能相同,然后对两种方案的特点进行了分析,指出一种方案较另外一种方案相比,具有较低的中继端和协议复杂度,但是在协作的信息传输第一阶段的速率较低.最后通过蒙特·卡罗仿真验证了理论上的推导.