多输入多输出的比特交织编码调制技术

无线通信在当今社会中发挥着日益重要的作用。对于无线通信技术产生制约的主要因素有噪音、干扰和信道衰落等。由于带宽和发射功率的限制,编码调制技术在20年间一直是热点问题。多输入多输出比特交织编码调制技术是多输入多输出技术(MIMO)与比特交织编码技术(BICM)的结合,可以在衰落信道中有良好表现。

迭代检测算法在比特交织编码调制系统中的比较研究

迭代检测技术不仅局限于在传统的级联码系统中的应用,还可用于解决现代数字通信中的许多检测/译码问题。随着Turbo码的出现,人们对迭代译码算法进行深入研究,并提出一些简化译码算法。比特交织编码调制及迭代检测(bitinterleaved coded modulation with iterative decoding,BICM-ID)是一种高效数据传输系统。比特交织和迭代译码是BICM-ID系统具有卓越性能的关键因素,译码算法的选择不仅影响接收机的性能,也决定了系统的复杂度。文中研究迭代译码算法对BICM-ID系统性能的影响,分析各种译码算法的计算复杂度。仿真结果表明log-APP算法有好的性能同时复杂度也高,简化的译码算法能降低译码器的复杂度,但会带来一定的性能损失;随着信道条件的改善,算法简化带来的性能损失也随之减小。

空时比特交织编码调制系统中的低复杂度检测算法

提出了一种适用于空时比特交织编码调制系统的低复杂度迭代检测算法,利用交织器的随机特性和中心极限定理,将各天线发送信号在接收端的叠加近似为高斯分布的随机变量,避免了矩阵求逆运算,从而可适用于任意根接收天线的情况.在此基础上,利用序列译码原理搜索所有可能的信号向量,计算各天线发送信号的估计值,并利用该估计值计算每个比特的外信息,完成迭代译码.与现有算法相比,新算法可在不损失性能的前提下降低计算复杂度.

比特交织编码及迭代译码系统的标识映射设计及性能分析

重点研究了对比特交织编码及迭代译码(B ICM-ID)系统性能影响较大的信号标识映射方法,提出了一种满足给定区间性能要求的最佳映射(DRO)的设计方法。通过对各种映射方法特征参数的系统研究,以及对迭代译码系统渐进性能限的分析,得出纠错编码采用卷积码时决定B ICM-ID系统性能的关键参数。

一种MIMO OFDM系统中的自适应比特和功率分配算法

分析了MIMOOFDM系统中的自适应调制问题,提出了一种BICM-OFDM系统中的自适应比特和功率分配算法。基于完整的信道状态信息和奇异值分解理论,该算法自适应的为各发射天线的各个子载波分配比特和功率。蒙特卡罗仿真表明在10-5的误码率条件下在2×2MIMOOFDM系统中该算法相对于不采用自适应技术有大约4dB的相对增益。

星型16QAM调制LDPC-BICM-ID系统的星座映射设计

针对比特交织编码调制—迭代检测系统中应用星型16进制正交幅度(16QAM)调制不存在Gray映射的问题,结合欧氏平方重量最大化原则和最小判决区域最大化原则,提出一种适合于此系统星座映射的新规则,设计新规则下的星型16QAM星座映射图,通过分析和计算机仿真,比较了各种星型16QAM星座映射性能。仿真结果表明,根据新规则设计的星型16QAM星座映射好于其他星座映射,在误码率达到10-6时,使用设计的映射方式使得系统性能有2.2 dB的增益。

超声波透金属通信中信道交织器的设计和性能分析

针对超声波透金属(UTM)信道所产生的连续错误比特问题,提出了一种UTM通信的多输入信道交织器。利用多输入交织器的分组思想和UTM信道功率增益的周期振荡特性,首先将编码比特进行分组,使每组比特的错误概率变化平缓;然后对每组的编码比特进行移位和矩形交织,这样不仅保证了同一组的交织比特分散在不同的振荡周期中,避免了连续的比特都具有较高的错误概率,而且保持了原有的比特位置序列,降低了不等差错保护(UEP)的影响;最后分析了随机交织器和所提交织器的近似误比特率性能,并通过仿真进行了验证。仿真结果表明,所提交织器提高了UTM通信系统的频率分集,在高信噪比时具有比随机交织器更低的误比特率。

讲座三：DVB—C2系统的比特交织编码和调制（一）

在目前的DVB—C系统中，信道编码采用RS编码、卷积交织和字节到符号映射技术，信道调制采用QAM调制技术。DVB-C2系统在信道编码和调制技术方面有了明显的改进，提高和优化了系统性能，主要表现在：（1）采用BCH（Bose Chaudhuri Hocquenghem）编码和低密度奇偶校验码（Low—Density Parity Check，LDPC）级联的前向纠错（FEC）技术，提供接近于Shannon极限的准无差错运行。

多维映射BICM-ID系统的SISO解映射算法

通过修改二维映射下的MAX-LOG-MAP算法的概率计算函数,得到针对多维映射比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)系统的软输入软输出(SISO)解映射公式.提出一种简化MD-TS(Multi-Dimensional Tree-Searching)算法,该算法结合多天线系统下的树搜索算法,选择概率较大的可能发送符号矢量,而不是在整个矢量集合穷搜索,计算复杂度与选择的列表长度成正比.仿真结果表明,多维映射时,BICM-ID系统可以取得更优的渐进BER性能,且采用简化MD-TS解映射算法性能损失仅0.2 dB左右.

基于卷积码、LDPC码、Turbo码的BICM-ID性能的研究

比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)是一种编码、调制和迭代译码相结合的技术,主要应用于无线通信中的信道编译码.BICM-ID在结构设计上加入了比特交织器和软输入软输出(SISO)译码器,结合迭代译码,最终实现次优译码.不同的编码方法在BICM-ID系统中也有着很大的性能差异,针对几种常见纠错编码方法——卷积码、Turbo码、LDPC码,在BICM-ID系统下的误码率性能进行比较.仿真得到系统在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下的误码率曲线,表明不同纠错编码的BICM-ID系统性能与理论分析相一致.

稳健的高效MIMO检测器

无偏最小均方误差迭代树搜索(MMSE-ITS)检测器是目前性能最好的多输入多输出(MIMO)检测器之一。该文通过选择性地扩展部分长度路径和添加一位互补矢量,对无偏MMSE-ITS检测器作了改进。仿真和分析结果表明,和无偏MMSE-ITS检测算法相比,改进算法能以相对较低的处理复杂度获得更好的检测性能。另外,改进的检测器彻底避免了削剪处理,对MIMO信道状况具有较好的适应性,稳健性较强。

一种鲁棒性强的OFDM水声通信系统

为了在不同衰落水声信道下实现正交频分复用水声通信,该文提出了一种鲁棒性强的正交频分复用水声通信方案,方案包括编码调制、信道估计和多普勒估计等内容。为了使该系统更稳健,整个信道编码分为两个步骤。首先,循环冗余校验编码器和里德-所罗门编码器用于编码整个数据包,然后循环冗余校验编码器和Turbo编码器用于编码每个数据帧,其中比特交织编码调制技术用来对抗信道的时变特性。为了得到水声信道估计,使用线性最小均方误差估计器来处理导频数据得到信道估计值。多普勒估计包括帧的多普勒估计和符号的多普勒估计。实验结果表明该系统在不同的衰落信道下都能实现正确的跟踪和译码,系统的鲁棒性能优越。此外,该系统算法计算简单,易于实现,具有良好的工程应用价值。

BICM-ID系统中一种新的可变迭代译码方案

在原LLR停止准则的基础上通过设置一个最小计算门限(Imin-computation)提出一种新的可变迭代译码方案,即简化的LLR停止准则(Simplified LLR Stopping Criterion)。简化的LLR停止准则与原LLR停止准则相比,不仅能减少大量的计算,而且仿真结果表明,简化的LLR停止准则还拥有跟原LLR停止准则相似的平均迭代次数性能,并且能获得更好的误比特率(bit-error-rate,BER)性能。当误比特率为10-6时,简化的LLR停止准则与原准则相比,能获得大约0.1dB的性能增益。

MIMO-OFDM系统迭代球形译码检测算法

在MIMO-OFDM信号检测中,应用迭代译码的比特交织编码调制(BICM-ID)可有效地在获得分集增益和编码增益的基础上提高检测精度.但检测复杂度会随星座点数与发射天线数指数倍增加,代价较高.为了避免迭代检测所增加的复杂度,用较小复杂度的MAX-LOG-MAP译码器来代替MAP译码器来进行卷积译码,且将MAP解调过程用改进的球形列表译码算法完成以进一步降低复杂度.仿真结果表明,与其他迭代译码方式相比,应用此迭代球形检测译码算法可以使迭代译码的复杂度显著降低,且可以随星座大小及发射天线数自适应地改变,具有较强的鲁棒性.

一种新的停止判决算法

提出一种可应用于BICM-ID系统的新的停止判决算法,即新LLR停止准则,并将该准则应用于不同的调制、映射及译码方案中,进行大量的Matlab仿真,并对仿真结果进行分析研究。仿真结果发现,应用了新LLR停止准则的各种调制、映射及译码方案的误比特率性能同应用固定迭代次数的fixed方案相比几乎没有性能损失,但是却大大地减少了译码迭代次数,这就减小了BICM-ID系统接收端的译码复杂度,节省了译码时间,降低了译码功耗。

基于干扰消除的BICM-FBMC-ID接收机设计

由于第五代移动通信(5G)中异步多址机器间通信等场景的特殊需求,非正交多载波技术得到广泛关注,偏移正交幅度调制滤波器组多载波技术(FBMC/OQAM)成为候选波形之一。该文首先分析了窄带干扰(NBI)和频选信道下残余固有干扰(RII)对FBMC系统的影响。分别设计了NBI消除模块和RII消除模块。为进一步提高系统性能,设计了将FBMC和基于迭代译码的比特交织编码调制(BICM-ID)相结合的接收机结构,在FBMC解调器与软入软出(SISO)译码器间进行迭代的消息交换。仿真结果表明:FBMC相比CP-OFDM,对NBI具有更好的鲁棒性,因此采用擦除法消除NBI影响获得了良好的效果;且经过数次迭代后,接收机性能接近假设所有先验信息已知时的最优性能界。对于不同星座类型在迭代过程中的性能也进行了分析比较。