空间调制技术及发展

作为一种多天线传输技术,空间调制（SM）近年来发展迅速,与传统的MIMO技术相比,能有效地避免信道间干扰（ICI）和多天线发射的同步问题。分析了空间调制技术的基本原理,并对天线接收算法进行了分类比较。通过仿真比较了SM与垂直贝尔实验室分层空时结构（V-BLAST）,证明了SM性能上的优势,同时分析了SM对独立信道条件的依赖性。最后,空间调制研究热点以及一些亟待解决的问题得到了深入的讨论。     

MIMO-OFDM系统中V-BLAST检测算法的比较

V-BLAST是一种基于多输入多输出传输的空时码系统，其检测算法是MIMO—OFDM系统的有效检测方法。本文介绍了应用于MIMO—OFDM信号检测的多种V-BLAST检测算法，并根据MATLAB仿真结果对各种算法的性能和优缺点进行了分析和比较。     

基于串行干扰消除的V—BLAST检测

贝尔实验室分层空时结构（BLAST）是实现多输入多输出（MIMO）无线通信系统空时复用并获得容量增益的一种重要技术．本文将以垂直BLAST（V-BLAST）为主要对象，综述基于串行干扰消除的V-BLAST检测算法及相应的复杂度和误码性能，并对其发展作了有关展望。     

MIMO系统V-BLAST检测算法的FPGA实现

用FPGA实现了多种垂直分层空时码(Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time,V-BLAST)检测算法,包括最大似然(Maximum Likelihood,ML)检测算法、破零(Zero Forcing,ZF)检测算法和最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)检测算法。首先研究了MIMO V-BLAST系统架构、数学模型和多种接收机检测算法,分析了关键检测算法的特性和性能,重点使用Verilog硬件描述语言在Xilinx的Vertex4-VC4VSX55 FPGA开发板上实现了V-BLAST系统架构和三种检测算法,并通过仿真结果比较了每一种算法的复杂度和性能。仿真结果表明对于V-BLAST检测,ML具有最优的性能但复杂度最高;ZF算法具有较低的复杂度但比ML的性能略差;MMSE算法复杂度只比ZF算法略大但性能却有显著提升。     

Star-QAM 调制在STBC-SM系统中的应用和拓展

空间调制（SM）系统这些年来受到人们的关注,它克服了MIMO系统的一些缺点,同时又比SIMO系统具有较高的传输率。为了提高空间调制系统的分集增益,有学者把空时编码技术应用在空间调制系统中,提出了STBC-SM系统。另外,有些学者针对SM系统,对星座图上进行研究,提出了star-QAM调制,其误码性能优于传统的PSK调制和QAM调制。然而,仿真发现star-QAM调制与STBC-SM系统结合并没有取得期望中的性能提升。因此,本文提出了一种针对STBC-SM系统的简化star-QAM调制方式,在STBC-SM系统的不同码本中分别应用双层star-QAM调制的内环与外环星座图,以此增大了STBC-SM系统的最小编码增益距离（CGD）,提高了系统的性能。本文还给出了简化star-QAM调制中内环与外环星座图半径的选择标准。最后计算机仿真表明简化star-QAM调制确实提高了STBC-SM系统的BER性能,证实了简化star-QAM调制的可行性和有效性。      

FSO MIMO系统中分层空时码检测算法

多输入多输出(MIMO)系统可以有效提高频谱效率和系统容量。基于MIMO系统重点研究了无线光通信垂直分层空时系统(V-BLAST)检测算法。首先分析了最大似然、线性迫零、最小均方误差以及排序干扰抵消等典型的传统检测算法,基于OOK调制和4PPM调制对采用不同检测算法的系统差错性能进行了仿真对比,最后对Turbo码与BLAST技术相结合构成的新系统采用了软输入软输出(SISO)迭代检测译码方案。仿真结果表明,分层空时检测算法中性能最优的是ML,其次是SISO-MAP,ZF算法性能最差;Turbo-BLAST系统可以有效提高无线光通信系统的抗干扰性能。     

空时分组码在自适应无线通信系统中的性能分析

给出了自适应调制编码（AMC）的MIMO系统模型,分析了一种MIMO系统中自适应编码调制的方法,推导出系统的平均吞吐量和平均误码率,同时分析了时延对系统性能的影响。仿真结果表明,与SISO系统相比,联合正交空时分组码（O-STBC）的多天线自适应技术不仅提高了系统的平均吞吐量,而且对系统时延具有一定的顽健性。     

一种低复杂度的MIMO预处理球形译码算法

提出了一种新的低复杂度MIMO预处理球形译码算法.球形译码算法是MIMO译码方案达到最大似然性能的低复杂度译码算法,但当信噪比较低或调制阶数较高时,该算法的复杂度仍然很大,甚至接近穷尽搜索方法的复杂度.本文利用迫零译码的初始估值作为软信息,对信道矩阵各列进行重排列,从而改变解向量中各维信号的求解顺序,因此大大减少了低信噪比或较高调制阶数的球形译码计算复杂度.仿真结果表明,当Eb/No为0～3时,16QAM调制方式下的V-BLAST译码复杂度减少了近1/3.     

FSO MIMO垂直空时分层码研究及硬件仿真

在自由空间光通信(FSO)中,多输入多输出(MIMO)可以大大提高频谱利用率.在对FSO MIMO进行分析研究的基础上,提出了垂直分层空时(V-BLAST)结构,建立了该结构的系统模型.分别取不同的MIMO组数,仿真比较了PPM和OOK两种调制方式的系统误码卒.运用VHDL语言设计了垂直分层空时结构的编译码,并进行了硬件功能和时序仿真.研究结果表明:在信噪比一定的情况下,PPM调制方式下系统的误码率要低于OOK调制方式下系统的误码率:运用VHDL语言设计的V-BLAST编译码,从硬件功能和时序上验证了FSO MIMO系统的可行性.     

空间调制系统低复杂度的天线选择算法

空间调制(Spatial Modulation,SM)是一种特殊的多天线传输技术,利用发送天线索引和发送的符号共同传递信息.为了获得发送分集增益,人们将天线选择技术应用到SM系统中,提高SM系统解调性能.在天线选择技术中,最大-最小欧式距离(Euclidean Distance Antenna Selection,EDAS)准则应用较为广泛,但是它的全搜索求解方法复杂度高,限制了其应用.为此,本文利用空间调制系统和调制符号本身的特性,从2维量化解调的视角出发,给出了两种低复杂度的最优天线选择算法,并通过计算机仿真和复杂度分析,表明了该算法的有效性和最优性.     

用于MIMO信号检测的降低复杂度V-BLAST算法

用于多输入多输出(MIMO)通信系统信号检测的V-BLAST算法其预处理具有较高的运算复杂度。对此作出改进,提出了一种降低复杂度V-BLAST算法。该算法在V-BLAST每一步的检测中不仅选取信噪比/信干噪比最大的一路信号、而且同时选取信噪比/信干噪比足够大的各路信号一起进行检测。仿真结果显示,该降低复杂度V-BLAST算法在取得与常规V-BLAST检测十分接近的误码性能的同时,达到了显著低于后者的预处理复杂度。     

MIMO协同中继系统中的最大似然合并解调算法

协同中继系统通过合并解调不同路径的信号副本,得到比非协同系统更优的误码性能。传统的合并解调算法将合并解调过程分开处理,性能较差。该文针对多输入多输出（MIMO）放大转发协同中继系统,基于最大似然（ML）准则,提出了在目的节点对来自源节点和中继节点的信号进行合并解调的新算法。该算法首先对来自源节点和中继节点的信号进行ML合并,然后采用传统的MIMO最大似然检测完成信号的解调。分析与仿真结果表明,与最大比合并（MRC）等算法相比,在不同调制方式和信道条件下,所提算法均获得了显著的性能增益,且高阶调制下的复杂度低。      

垂直分层空时码的几种检测算法比较

垂直分层空时码（V-BLAST）是贝尔实验室提出的一种基于多入多出（MIMO）传输方式的空时码系统,其检测算法是MIMO系统的有效检测方法。首先介绍V-BLAST系统的信号模型,在此基础上应用不同的信号估计准则推导出不同的检测算法,最后通过仿真实验对各种算法的性能和优缺点进行了分析和比较。     

具有低复杂度的 LDPC 已编码非相干酉空时调制系统设计简

提出一种克服无线信道瑞利衰落和高斯白噪声干扰的非相干编码调制MIMO系统方案。纠错码采用IEEE 802.16e中的非规则QC-LDPC码,非相干调制采用基于三角函数的酉空时调制(SC-USTM)。在接收端,推导出SC-USTM的最大后验概率（MAP）解调算法;为了降低复杂度,构造了SC-USTM的双解调器方案;为了改善双解调的性能,在置信传播（BP）迭代解码器和MAP解调器之间引入了迭代反馈机制。仿真实验表明LDPC已编码SC-USTM的MIMO系统比未编码USTM的MIMO系统在 误码率时,性能改善15~17 dB,并且整个系统具有较低的计算复杂度。     

自适应调制与编码系统及其在WCDMA中的应用

本文主要讨论自适应调制与编码系统(Adaptive Modulation and Coding system）的原理，介绍AMCS实现的几个关键技术，包括RCPT（速率适配凿孔turbo）码、高阶调制、H-ARQ和MIMO（多输入多输出）系统。介绍了在WCDMA的高速下行分组接入业务（HSDPA）中使用的自适应调制编码机制，并讨论了可能增加的设备复杂度。     

MIMO系统赖斯信道下发射预编码的性能分析

发射端线性预编码技术可以简化接收机的复杂度。文中提出并研究了将该技术用于反映视距传输环境的多输入多输出（MIMO）系统，对比分析了不同线性预编码器在赖斯信道下的性能表现。理论和仿真分析表明，几种线性发射预编码器与对应的接收滤波器具有相似的最小均方误差（MSE）性能，且在不同赖斯因子情况下，发射端维纳预编码器都是最优的。     

基于循环前缀的空分复用系统均衡技术研究

【目的】在空分复用系统中,为了实现模式解复用,需要在接收端采用多入多出（MIMO）的均衡方案。随着传输模式数或者传输容量的上升,MIMO的计算复杂度急剧升高,致使对应的硬件模块功耗过大,必须降低MIMO均衡的计算复杂度。【方法】针对少模光纤短距传输系统,文章提出了用基于循环前缀（CP）的频域联合均衡技术来代替基于块卷积且带有独立色散补偿模块的频域均衡技术以降低MIMO均衡计算复杂度。【结果】基于VPI仿真软件中的少模光纤模型,搭建了6×6少模光纤仿真平台验证所提技术的性能与计算复杂度。仿真结果表明,在训练符号长度有限的前提下,不同CP占比的均衡性能和计算复杂度降低也有所差异。相同仿真条件下,CP占比越大,计算复杂度降低越大;CP占比越小,计算复杂度降低越小。在保持均衡性能一致的前提下,CP占比为11.11%的频域均衡方案的计算复杂度仅为传统的基于块卷积的频域均衡方案的15.29%。【结论】在均衡性能保持一致的前提下,相较于传统的基于块卷积且带有单独的色散补偿模块的频域均衡方案,文章所提出的添加CP的频域均衡方案具有更低的计算复杂度。     

不同空间调制方式的性能对比

在MIMO系统下,介绍了空间调制SM的原理以及由此发展而来的空移键控SSK和广义空移键控GSSK。给出了在不同频带利用率的情况下,三种调制方式的性能对比。通过仿真得出,GSSK的性能要优于SM和SSK;同时,GSSK和SSK的性能不会随着天线数目的增加而发生较大改变。     

面向大规模MIMO的分块空间调制技术研究

广义空间调制（Generalized Spatial Modulation,GSM）是一种基于多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统的高效的数字调制技术,在传统调制符号之外同时通过激活天线模式组合发送信息比特。针对大规模MIMO系统中发送天线数量过多导致的激活天线模式组合的数量过多的问题,提出了一种分块空间调制算法,将每个发送天线子块的激活模式组合构成完整的激活天线模式组合,可有效降低大规模MIMO系统中发送端的调制复杂度。在接收端使用球形译码方法实现逐个子块的天线激活模式组合的解调,可以大幅降低接收端的计算复杂度。仿真分析表明,提出的球形译码算法可以在大幅降低计算复杂度的情况下,实现接近最大似然（Maximum Likelihood,ML）接收机算法的误比特率（Bit Error Rate,BER）性能,且可实现接收端检测性能和计算复杂度之间的最佳折衷。     

可见光MIMO通信系统中级联编码的应用

可见光多输入多输出（MIMO）通信中空时分组编码能够获得较高的分集增益，但是其有效性较差，空间调制编码能够提高系统的频谱利用率但其可靠性较差。因此结合空时分组编码和空间调制编码的优势设计出空时分组-空间调制（STBC-SM）级联编码应用到可见光MIMO通信系统中，根据朗伯光源衰减特性建立了可见光室内传输信道模型，并对系统有效性及可靠性进行了仿真验证。结果表明在确保原有效性和相同误码率前提下，STBC-SM级联编码的可靠性较SM提高了5~8 dB，在确保原可靠性的前提下，STBC-SM级联编码的有效性较STBC提高了。表明文中设计的级联编码可有效的解决通信系统中有效性与可靠性的矛盾问题，为研究室内可见光MIMO通信提供了很好的理论意义。