正交时频空间调制移动水声通信方法

为提高移动水声通信可靠性,提出了一种基于正交时频空间(OTFS)调制的移动水声通信方法。针对水声信道长时延扩展的特点,设计了一种低复杂度交叉域Turbo迭代均衡算法,先在时域内对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,将均衡后的外部信息传递到时延-多普勒域进行软译码;再将译码后的软信息反馈回时域,作为下一次时域均衡的先验信息,实现均衡与译码的迭代检测。此外,针对OTFS水声通信中OTFS符号维度过大导致MMSE均衡复杂度过高的问题,采用了一种低复杂度MMSE算法,先利用矩阵对角线元素得到一组初始估计值,再将矩阵求逆问题转换为求解初始估计值与准确求解值之间的误差,继而通过对误差向量的不断迭代估计来实现低复杂度计算。湖试数据处理结果表明,所提方法可在最大移动速度4 kn的情况下实现OTFS信号的可靠检测。

基于阵列导频的正交时频空调制信道估计算法

正交时频空调制(orthogonal time frequency space modulation,OTFS)系统中,发送端嵌入少量高能量导频,并在导频周围预留保护符号的导频结构,会导致OTFS信号峰均比(peak-to-average power ratio,PAPR)高。基于导频和数据叠加的导频设计结构,可以降低发送端信号峰均比,但接收端信道估计复杂度高。为降低OTFS信号峰均比和信道估计复杂度,设计了一种基于最佳二进制阵列(perfect binary array,PBA)的导频结构和信道估计算法。在发送端,通过将导频能量均匀分布在一个阵列的多个导频中,降低了OTFS信号峰均比。在接收端,利用最佳二进制阵列导频的理想自相关特性,通过移位相关操作,分离信道多径和聚集每条信道径的能量,并抑制噪声和残留多径间干扰,以较低的计算复杂度实现较高精度的信道估计。相较于现有的一些导频结构及其信道估计算法,在牺牲一定的信道估计精度情况下,所提方案有效降低了OTFS信号的PAPR和信道估计复杂度。

基于正交时频空间调制的通信感知一体化系统的公平性功率分配方案

通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网(vehicle-to-everything,V2X)、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需的频率资源的冲突,基于正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制提出了OTFS-ISAC系统,基站通过接收车辆反射的回波,获得车辆运动参数,从而建立车辆运动的移动拓扑模型。此外,针对多车辆移动场景,提出了保证用户公平性的非正交多址接入OTFS-ISAC系统设计和功率分配算法。仿真结果表明,相比于无雷达感知辅助的非正交多址OTFS系统,基于OTFS-ISAC的非正交多址接入系统实现了25%的信息速率提升。

正交时频空:适用于高多普勒扩展场景的调制技术

为了充分提升高多普勒扩展场景下的通信系统频谱效率,全面综述了正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)领域的研究成果,对时间选择性信道和OTFS的基本原理进行了介绍。OTFS调制技术能够在高多普勒扩展情况下提供比传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)更显著的性能增益。按照信道估计或信号检测等重点技术进行分类,对已有研究成果进行了回顾、总结和比较,并探讨了OTFS技术的峰均比、分数多普勒和基带脉冲等几个重要的开放性问题。

基于正交时频空技术的低轨卫星通信的安全分析

为了提高低轨卫星下行通信系统的安全性能,引入协作无人机干扰机向窃听者发送干扰信号。为了弥补现有频偏补偿方法的不足,下行传输基于正交时频空技术,将时变频选信道转换为时延多普勒域中近似非衰落的信道,以应对低轨卫星高移动性带来的严重多普勒效应。采用阶矩匹配的方法,求得阴影莱斯分布星地信道叠加和的概率分布函数,进而推导出合法接收端安全中断概率的闭式解。仿真结果验证了相对于正交频分复用方案,采用无人机干扰机可以有效增强保密传输能力,以及应用正交时频空方案对提高下行低轨卫星通信的安全性能的优势。

带有预编码的准正交分组空频时发射技术

基于线性星座图预编码提出了一种可以使准正交分组空频时编码获得满频率分集增益的多天线发射方案.该方案将线性星座图预编码和准正交分组空频时编码级联,从而使基于准正交设计的空频时编码获得满频率和空间分集增益.给出了成对错误概率的理论分析和误码率的仿真结果,可以看出,这种方法与传统方法相比至少有大约1 dB的增益.

基于MMSE准则的5G正交时频空信号检测算法

针对广义空间调制正交时频空系统中的信号检测问题,在MMSE准则的基础上提出了适应于5G技术的判决反馈检测算法.综合正交时频空与空间调制等技术手段,建立了满足高速移动通信应用需求的系统.在此基础上,通过分析传统频域均衡算法的优缺点引入MMSE准则,提出了具有更低复杂度与更高检测性能的判决反馈检测算法.仿真和分析结果表明,与传统的频域均衡算法相比,基于MMSE准则的判决反馈检测算法具有更加优秀的系统性能和更低的计算复杂度.

编码分组空时块码多入多出正交频分复用系统中的迭代接收机

针对编码分组空时块码(G-STBC)多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统,提出了一种联合MIMO检测和信道译码的迭代接收机,其中MIMO解调器采用基于软符号并行干扰消除(PIC)和瞬时最小均方误差(MMSE)滤波的软入软出MIMO检测算法,不仅适用于M-PSK调制,也适用于M-QAM调制.仿真验证了文中迭代接收机在多径衰落信道中的高效检测能力.

正交空时编码连续相位调制系统的信道估计算法

针对准静态瑞利衰落信道中突发模式的正交空时编码连续相位调制(OSTC-CPM),利用双发多收空时编码连续相位调制系统的波形正交特性,提出了一种基于数据辅助的信道估计算法.接收天线将得到的信号同步地乘上每一发射天线对应的训练序列,然后延迟一码元相加并除以该训练序列能量,估计得到相应的信道衰落系数.理论分析结果表明,该算法的对数估计方差随比特信噪比的增加而线性减小.对不同训练序列长度、过采样倍数和成形滤波器进行仿真,结果表明在准静态瑞利衰落信道中,估计性能与理论分析结果吻合,系统的误比特性能与理想情况相差不到0.2 dB.该算法适合OSTC-CPM系统在准静态衰落信道条件下的信道估计.

基于正交频分复用的超正交空时网格码

为提高超正交空时网格码在多径衰落信道中的传输性能,引入正交频分复用技术对其加以改进。借助编码矩阵和最佳分区对输入序列进行超正交空时网格编码,之后进行串并转换得到输出符号;将输出符号进行离散傅里叶变换,完成发射端调制;在接收端,对各子载波先分离,再进行独立的维特比译码。数值仿真结果显示,相对于超正交空时网格码,当信噪比相同时,改进后的编码误比特率更优,译码复杂度更低。

基于正交星座调制的速率为2的空时分组码(英文)

Alamouti空时分组码是2发射天线的全分集全速率的空时分组码。提出一种基于复信号星座的正交星座调制(OCM)方案,采用这种方案的编码效率为2,它是Alamouti码的2倍。仿真结果显示,功率归一化的OCM误码性能和BPSK信号星座调制的Alamouti码性能相近,但OCM的性能比QPSK调制的Alamouti码的性能要好。

结合非正交子载波的空频索引调制技术

广义空频索引调制(generalized space and frequency index modulation,GSFIM)技术的提出显示了其相比传统多输入多输出正交频分复用技术更优的系统性能。然而,GSFIM有着较复杂的系统结构以及高复杂度的检测器。讨论一种特殊形式的空频索引调制技术,即基于频率正交幅度调制(frequency and quadrature amplitude modulation,FQAM)/频相移键控(frequency and phase shift keying,FPSK)的空间调制(spatial modulation,SM)技术,其大大简化了系统结构。为了进一步提升该系统的频谱效率,提出了结合非正交子载波的FQAM/FPSK-SM。仿真结果表明,在不同的参数配置下,通过调整压缩系数,非正交FQAM/FPSK-SM系统不仅能够带来频谱效率的提升,而且能够在发送速率相同的前提下达到与正交系统基本相同的性能,提高了系统的单位带宽吞吐量。

多入单出正交空时分组码系统的调制识别

在现代无线通信系统中,采用正交空时分组码(STBC)的多天线发射技术是提高通信速率和可靠性,并且能够实现简单译码的关键技术。该文针对瑞利信道系统模型,提出一种适用于多入单出正交空时分组码(OSTBC)的调制识别算法。该算法通过对接收到的数据进行重排,将多入单出的系统模型转化为类似多入多出的系统模型,并且根据信源的特殊性用最大似然的思想实现调制类型的识别。仿真结果验证了所提算法的有效性。

一种基于酉矩阵变换的低峰均比正交时频空安全传输方法

为了降低正交时频空(OTFS)系统峰均比(PAPR)并且提升系统安全性,该文设计了一种基于酉矩阵变换的低峰均功率比OTFS安全传输方法。在该方法中,通过无线信道的时延多普勒(DD)域产生初始密钥,并将其作为混沌系统初始值进一步产生混沌序列。利用混沌序列进行酉矩阵设计,使得经过酉矩阵变换后的符号完全被混淆,具有类噪声的随机特性。此外通过索引控制酉矩阵选择,发射端将不同酉矩阵变换得到的OTFS时域信号进行排序并选择PAPR最低的信号进行发送。合法接收方获得索引值后可以正确解密和解调,而窃听者即使获得索引值信息,由于其没有相应的加密酉矩阵,为此无法正确解密。理论分析和仿真结果表明,所提方法在保证系统可靠性的前提下有效降低OTFS系统的PAPR。此外经过酉矩阵变换后的星座图呈现球状混乱,这使得调制方式和信息得以隐蔽,增大了窃听者的解密难度,系统的安全性得到保证。

一种适用于快速双选衰落信道的时频双差分空时编码正交频分复用技术

为了保证在快速双选衰落信道下的有效数据传输,提出了一种新颖的时频双差分空时编码正交频分复用(OFDM)技术.该技术通过分别在OFDM系统的子载波之间和OFDM符号之间引入差分空时编码,实现了在系统时域和频域上的差分调制.文中同时给出了相应的准最优译码算法,并对系统性能进行了分析和计算机仿真.结果表明,该技术在快速双选衰落信道下能够保持良好的误码率性能.

室内无线光通信正交空时编码及调制技术

在无线光通信中,调制和编码及其设计方案是实现直射信道与漫射信道容量优化的关键技术。采用4-脉冲位置调制和正交空时编码技术是最佳方案。因为这种调制和编码技术优于L-脉冲位置调制方案,可以传输更多信息。4-脉冲位置调制正交空时编码是一个基于MIMO的2×2方案,即有两个发射器和两个接收器,构成一个双信道通信系统。其工作原理是:当直射信道处于工作状态时,漫射信道处于等待状态。当直射信道被障碍物阻断时,立即转到漫射信道。二者的工作状态可以自由切换。当然,如果需要,两者都可以处于工作状态。这使得无线光通信能逾越障碍,实现不间断通信。

一种基于旋转变换和正交设计的满分集空时频编码技术

为了在MIMO—OFDM系统中更好地获得空间、时间和频率三维分集增益及较高编码增益，设计了一种最大码元速率为1的改进空时频编码技术。编码过程中，首先对两组发射数据向量进行旋转，然后以两天线为一组对旋转后的数据流在连续的两个OFDM符号之间进行正交设计，并按一定的准则分配到不同的子载波上，从而获得满分集增益和最优化编码增益。译码时，先将接收信号进行线性合并和白化处理，然后利用复杂度较低的球形译码器实现最大似然译码。分别对两发两收和四发一收系统进行仿真，结果表明，改进的编码技术与同样可获得满分集增益的空频码相比，具有0．5～0．6dB的性能增益，因此具有更高的应用价值。

基于正交空时分组码的差分空间调制方案

针对常规差分空间调制(DSM,differential spatial modulation)方法没有发射分集功能以及接收译码复杂度高的问题,提出一种基于正交空时分组码的差分空间调制(OSTBC-DSM,differential spatial modulation scheme based on orthogonal space-time block code)方案。设计了2个矩阵:空间调制矩阵和符号矩阵,前者通过设置其中非零元素的位置来激活不同的发射天线,后者采用正交空时分组码(OSTBC)作为基本码块来构造符号矩阵。所提方案具有可获得满发射分集、频谱效率高等优点,同时支持线性最大似然(ML,maximum likelihood)译码。仿真结果表明,所提方案在不同的频谱效率下均获得了比其他几种方案更好的误比特率(BER,bit error rate)性能。

基于正交预编码的线性分散空时频编码

在MIMO-OFDM系统中,将能够获得良好的频率分集增益的正交预编码与能获得满空时分集的线性分散码相结合,提出一种基于正交预编码的线性分散空时频编码方法,综合利用二者的优势,获得频率分集与空时分集的合理折中。仿真结果表明,系统误比特性能得到明显的提高。

一种采用坐标交织空时编码的空间调制方案

基于坐标交织正交设计(CIOD)的空时编码,提出了一种新型的4发射天线空间调制(SM)方案。与传统的空间调制技术相比,该方案不仅利用天线序号携带信息,提高了无线通信系统的频带利用率,而且通过空时编码可获得较大的分集增益。接收端采用条件最大似然(ML)算法,大大降低了译码复杂度。在独立和相关信道情况下对所提方案、传统空间调制及空时分组码(STBC)的误比特(BER)性能进行了仿真,结果表明,所提方案的性能优于传统的空时分组码和空间调制。