一种极化码联合SC球形列表译码算法

为了降低极化码译码复杂度,提出了一种极化码联合SC球形列表(joint successive cancellation sphere list,JSCSL)译码算法。JSCSL译码算法结合了串行消除列表(successive cancellation list,SCL)译码和球形列表(list sphere decoding,LSD)译码相同的列表结构,联合不同的译码流程,增加译码并行性,从而降低译码复杂度。JSCSL译码算法将码字分割,在2个方向上使用不同译码方案,即从前往后和从后往前分别采取SCL译码和LSD译码,最终选取满足冗余循环校验(cyclic redundancy check,CRC)校验的码字。理论推导了2部分译码的中间分割点,使得独立译码时间近似,以达到最优的并行译码。仿真结果表明,与性能较优的CA-SCL(CRC-aided successive cancellation list)译码算法相比,JSCSL译码算法性能与其相近,但译码复杂度降低了40%~50%,因此,JSCSL译码算法在译码性能和复杂度达到新的平衡。

分段CRC辅助极化码SCL比特翻转译码算法

极化码是一种被严格证明到达信道容量的信道编码方法。虽然串行抵消列表比特翻转(SCLF)译码算法可提高译码性能,但导致较高的译码复杂度。为降低译码复杂度,提出一种分段CRC辅助串行抵消列表比特翻转极化码译码算法。该算法在码字构造过程中,通过添加分段CRC校验,可提前终止翻转译码过程。在中短码长下,可显著降低极化码比特翻转译码复杂度。仿真结果表明,当L=8,Eb N0=1.5 dB时,与SCLF方法翻转2 bit译码算法相比,提出方法的译码复杂度可降低71.9%,同时获得较好的性能增益。

基于Gram-Schmidt正交化法的串行干扰消除算法

基于Gram-Schmidt正交化法,提出了一种改进的串行干扰消除算法.不同于传统的串行干扰消除算法,该算法运用Gram-Schmidt正交化法,通过扩频序列获取正交序列作为最优解扩码,使得检测器每一级最强用户的解扩码与其他用户的扩频码所张的子空间正交,从而实现对多址干扰的完全抑制.给出了具有幅度失配的系统误码率近似公式,讨论了幅度失配对检测性能的影响.仿真结果表明,改进算法能有效抑制CDMA系统中的多址干扰,改善系统性能.

加权和码辅助的极化码SCL译码算法

为了进一步降低极化码串行抵消列表译码算法的译码时延,提出了一种加权和码辅助的串行抵消列表译码算法。采用加权和码级联极化码的编码方案,将加权和码产生的校验比特与信息序列一同输入极化码编码器进行极化码编码。加权和码辅助的串行抵消列表译码算法是在原始的串行抵消列表译码后,使用加权和码对候选路径依次校验,选择置信度最高且通过校验的路径作为译码输出。与广泛应用的循环冗余校验码相比,加权和码有一致的检错性能,并且其编译码硬件实现的时延低。仿真结果表明,加权和码辅助的串行抵消列表译码算法与循环冗余校验码辅助的串行抵消列表译码算法相比较,性能曲线基本重合,且在很大程度上降低了译码的校验时延。

低复杂度极化码SCL译码算法

极化码的串行抵消列表(SCL)译码的逐次逐比特进行判决过程与路径度量值的计算筛选过程是整个译码系统复杂度与延迟的主要来源.在分析现有SCL及多比特判决译码的优缺点基础上,针对SCL译码造成的译码系统复杂度高和延时大的问题,将每组多比特码字(多个独立信道)视作一个整体,并在译码时通过信道合成构造为一个虚拟多比特信道,从而可以对多比特码字进行同步传输并根据信道递归公式进行同步判决译码.由此基于SCL译码的码树构造提出一种构造多比特虚拟信道的SCL译码算法,并结合设置译码码树节点阈值减少码树节点分裂次数的方法进一步增强了上述算法.在AWGN信道下的分别对虚拟2、4和8比特信道SCL译码的误码率及误帧率性能进行仿真.仿真结果表明在虚拟8比特信道情况下,预设阈值S=30时的译码性能接近传统SCL算法,且总历经节点数降低了63.7%,总加法次数是8比特同时判决译码算法的17%.此算法降低了译码算法的计算复杂度及硬件存储复杂度,更适合于硬件实现,具有一定的实用价值.

基于相继干扰消除的无线传感网低时延广播算法

近年来,传感器技术、嵌入式计算技术与通信技术迅猛发展且日益成熟,因此传感器节点日益小型化和智能化,促进了无线传感网在战场监视、智能交通、精准农业、建筑结构健康状况监测、灾难恢复、环境监控、医疗监护等军用和民用领域的广泛应用.广播的目的是将数据从源节点分发给网络中的所有节点,在无线传感网中主要用于路由发现和重要通知的发布等.无线传感网应用于战场情报获取或火灾监控等时延敏感领域时,需要将数据快速地从源节点广播给全网所有传感器节点,因此,设计一种低时延的广播算法具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值.但是,由于无线信号传输的广播特性,节点的信号传输会对其干扰范围内所有节点的数据接收产生干扰,而信号干扰是影响广播时延的重要因素.在信号干扰约束下的最低时延广播问题是NP(Non-Polynomial)难问题,因此难以设计出多项式时间的最优化算法.现有研究工作通常通过干扰避免调度方法来设计低时延的广播算法,虽然能避免信号之间的干扰,但是不能增加可并发传输的广播链路数目,进而有效地降低广播时延.为了有效地解决该问题,本文首先设计了一种贪婪广播算法GreedyB.该算法通过构造宽度优先搜索树来实现网络节点的分层,依据覆盖节点数最多优先选为父节点的规则来构造广播树,最后采用逐层调度和干扰避免调度的方式来分配广播链路的传输时间片.在贪婪广播算法GreedyB的基础上,本文结合相继干扰消除技术设计了另一种广播算法SICB,致力于进一步降低广播时延.与GreedyB算法不同,SICB算法在分配传输时间片时,分析广播链路之间是否满足相继干扰消除的条件,条件满足时安排在同一时间片,不满足时进行干扰避免调度.本文通过理论分析证明了,GreedyB和SICB两种算法都能提供正确的无信号干扰的广播调度方案,并且两种算法时间复杂度和空间复杂度都是多项式时间的.本文通过大量的仿真实验对所提算法进行了性能分析.仿真实验结果表明,GreedyB和SICB两种算法在不同网络规模、最大传输距离、信号传输功率、噪声功率等网络参数下的广播时延都要低于现有的广播算法,性能优化率最高分别可达43.5%和52.7%.

一种基于整数操作的极化码最小和译码算法

通过信道极化,极化码理论上证明可渐进达到香农限。文中研究极化码在高斯信道下的串行抵消(successive cancellation,SC)译码算法,提出了一种基于整数操作的最小和译码算法。算法中信道输出值被均匀量化后再取整数,作为SC译码器的输入;节点更新使用最小和算法,更新过程不需要量化操作,直接使用信道输出值量化后的整数值。数值仿真结果表明,在信噪比小于4 d B时,译码性能与基于浮点运算的原始SC译码一致;当误比特率为10-5时,提出的算法与原始SC译码的信噪比相差0.2 d B。所提出的算法便于硬件实现,运算中变量的大小都用8比特整数表示。

基于CNN扰动的极化码译码算法

针对中短码长下串行抵消(SC)算法性能较差,且串行抵消列表(SCL)算法复杂度较高等问题,根据译码纠错空间理论,该文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)扰动的极化码译码算法。对SC译码失败的接收序列,通过CNN产生相应的扰动噪声,并将该扰动噪声添加到接收信号中,然后根据重新计算的似然信息进行译码。仿真结果表明:与SC译码算法相比,所提出的算法约有0.6 dB的增益,与SCL(L=16)译码算法相比,该算法约有0.1 dB的提升,且平均复杂度更低。

采用串行干扰消除的DS-CDMA系统中速率分配与译码顺序调整的联合优化

在采用串行干扰消除的DS-CDMA系统中,可能的速率模式与译码顺序随着用户数的增长而指数增长。如何分配速率使得系统效用最大化是一个NP问题,这涉及到速率分配与译码顺序调整的联合优化。该文针对此问题提出两种次优贪婪算法。算法的主要思想是逐步贪婪地更新速率模式,再针对每步更新后的速率模式调整译码顺序,根据调整后的译码顺序快速检验对应速率模式的可行性。提出的算法具有较低的计算复杂度,可用于速率的快速有效分配。仿真实验证实了分析结果并展示了算法的有效性。

相继干扰消除的无线网络中的调度性能分析

研究了支持相继干扰消除(successive interference cancellation,简称SIC)的无线网络中链路调度算法的设计与分析.首先,为刻画SIC的顺序检测特性,提出M-level非累积干扰模型与有序累积干扰模型.然后,由于两种模型下的调度均为NP-hard问题,研究了近似调度的性能:(1)给出了一种工作于有序累积干扰模型的调度机制,其近似比为O(g),其中,g为网络的链路多样性指数;(2)给出了一种工作于M-level非累积干扰模型的调度机制,其近似比为常数.最后,通过仿真实验考察了SIC对调度性能的影响.

相继干扰消除的无线网络中的调度算法

相继干扰消除(successive interference cancellation,简称SIC)是一种多包接收技术,它从冲突信号中解码报文.SIC可有效减轻无线网络中的干扰.SIC的顺序解码特性给链路调度带来了新的挑战.提出并发图以刻画SIC导致的链路相关性.基于并发图,定义链路的干扰数并据此设计有效的调度机制.证明了基于并发图的链路调度是NP-hard的,而最大干扰数提供了极大贪婪算法的性能下界.在讨论了一类基于独立集的贪婪算法之后,结合干扰数对链路排序,给出了一种理论上性能更好的算法.仿真结果表明,仅需略高于现有模型的开销,与IEEE 802.11相比,新调度算法的性能提高可达110%.

V-BLAST系统中一种近似最佳列表检测算法

针对V-BLAST系统,提出一种近似最佳列表检测算法。该列表检测算法通过调节列表维数参数在检测性能和计算复杂度之间实现了较好的折衷。此外,给出了一种不同于OSIC算法的检测排序方法,进一步提高了检测性能。仿真和复杂度比较结果表明,在不相关和空间相关性较强的信道下,该列表检测算法均显著优于OSIC算法,甚至接近ML算法的性能,实现了性能和复杂度较好的折衷,是一种实用的选择。

一种新型的快速递归V-BLAST检测算法

该文提出了一种新型的快速递归V-BLAST算法。此算法采用一种简单的矩阵伪逆递推关系,利用前一次迭代时得到的迫零加权矩阵和加权向量直接计算出下一次迭代的迫零加权矩阵和加权向量。与现有的V-BLAST检测算法相比,所提出的算法在保证最优性能的前提下,具有更低的计算复杂度和更快的处理速度。

基于最小均方误差的串扰消除多用户检测算法

在存在强多址干扰的直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)系统中对传统串行干扰消除检测器的优点及缺陷进行分析,提出一种基于最小均方误差的串行干扰消除多用户检测算法。该算法能够对时变信道环境进行有效跟踪,避免判决误差扩散。仿真结果表明,在加性高斯白噪声环境中一个同步DS-CDMA系统中对于信号功率弱的用户,该算法相比传统串行干扰消除算法及迫零算法的检测性能有较大的改善,在消除原有检测算法检测精度不稳定的同时能提高算法的误码性能。

一种改进的基于多用户检测的独立分量分析算法

为了降低FastICA算法的计算复杂度,提出了一种基于多用户检测串行干扰抵消的新型独立分量分析算法MUD_FastICA。该算法结合了盲信号分离和多用户检测串行干扰抵消两种信号处理技术,利用减法和低维特征值分解来保证每次分离出不同独立分量和达到降低算法复杂度的目的。通过分析和仿真可以看出,所提算法在不影响分离性能的前提下,显著降低了算法的迭代次数和每次迭代的计算复杂度。在信噪比0 dB和4个源信号混合情况下,分离第二个信号的迭代次数和所需计算单元分别下降了14%和37%,分离第三个信号的迭代次数和所需计算单元分别下降了22%和58%,因此更加适合对实时性要求高的通信系统。

分组空时块编码结构及其信号检测算法

本文提出一种可用于宽带数字移动通信系统的多输入多输出(MIMO)无线传输系统架构———分组的空时块编码(G-STBC)MIMO结构,即发送天线被分成若干组,组内的多根天线进行STBC编码,而各组发送的数据流相互独立。针对这一系统架构,提出了基于迫零检测的最优排序串行干扰消除(OZFSIC)接收信号检测算法的实现方案。计算机仿真结果表明,这种空时编码MIMO结构在等数据率的情况下能获得比相应的V-BLAST系统更优的性能。G-STBC-MIMO结构可以使发送天线多于接收天线,因此,对于无线通信系统下行链路以及大数据量广播业务系统(如数字高清晰度电视地面传输系统)都较V-BLAST更具有优势。

一种基于综合校验的极化码译码简化算法

列表连续消除(successive cancellation list,SCL)译码算法是实现极化码译码的方法之一,其可以通过调整列表大小在纠错性能和复杂度之间提供良好的折衷.针对传统的SCL译码算法路径度量值(path metric,PM)计算存在冗余的问题,在简化的SCL(simplified SCL,SSCL)算法基础上提出了一种综合校验的简化算法(syndrome check-SSCL,SC-SSCL).SC-SSCL利用综合校验的方法,判断PM计算过程是否冗余,通过除去冗余计算降低译码复杂度.证明了简化的译码算法在保证译码性能不变的前提下,降低了译码算法的计算复杂度和时延.仿真结果表明,SC-SSCL较SCL译码和SSCL译码算法复杂度分别降低了约68%和13%,且在信道状态好的情况下SC-SSCL复杂度会进一步降低.

基于分层编码的空间调制系统设计

空间调制(SM)作为一种新颖的多天线传输方案,独创性地将输入比特与发射天线序号构成一种映射关系,用来承载一定的发送信息。但该方案通过单层调制模式将发送比特映射到均匀分布的信号星座点上,极大地限制了系统性能的提升。在星座点映射上采用分层编码调制(SCM)技术,满足了同一传输时隙上不同数据业务的不同服务质量(Qo S)要求,并有效提升系统性能。基于SCM的原理,提出了一种低复杂度的检测算法。仿真结果表明,新算法的检测性能近似最大似然(ML),且接收端复杂度随调制阶数呈线性增加。

极化码列表译码算法优化分析

极化码目前是5G通信技术中的信道编码之一。串行抵消列表译码算法是极化码中最受欢迎的译码算法之一。尽管现有的列表译码算法已经得到优化,但是算法中存在数据相同且未被更新的存储空间,造成存储空间的不必要开销,也增加了计算量。论文在原有算法的基础上对算法进行优化,有效节省存储空间,仿真表明,计算量也得到一定的降低。

新的V-BLAST系统次优天线选择

该文提出新的基于ZF SIC检测的V-BLAST系统次优天线选择准则:最小化信道矩阵伪逆的最大行范数。基于贪婪选择思想,发射天线选择采用使得该范数增加最小的递增选择策略,接收天线选择采用使得该范数减少最大的递减选择策略。仿真表明所提出的新准则明显优于已有的最大第1检测层后处理信噪比准则,且相应的快速选择算法可以获得最优的基于最大最小准则的全搜索选择的大部分分集增益,而复杂度很低。