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。     

一种基于错误传播补偿的V—BLAST自适应比特和功率分配算法

本文探讨了V-BLAST系统在总发射功率受限和一定目标误码率要求的前提下,基于自适应调制时间块的比特、功率分配问题,分析和比较了系统在采用不同串行干扰抵消顺序时的抗信道时变性能和抗错误传播性能,找出了在BER和速率两方面性能最优的串行干扰抵消顺序。针对错误传播对系统BER性能的冲击,提出了一种新的基于错误传播补偿的V-BLAST自适应比特、功率分配方案。仿真结果表明,该方案能显著提高系统在时变信道下的BER性能,有效增大自适应调制块长度,减小反馈开销。     

基于贪婪算法自适应比特功率分配的MIMO-OFDM系统性能

OFDM技术、MIMO技术和自适应调制技术的结合可以有效的抗无线信道的各种衰落,最大限度提高系统的容量和传输质量。借助于贪婪算法的最佳比特功率分配,本文深人研究了基于贪婪(greedy)算法自适应比特功率分配的MIMO- OFDM系统性能,对贪婪算法、等比特功率分配算法及CHOW算法下的系统误比特率(BER)进行比较,并对不同天线配置下的MIMO-OFDM系统的误比特率(BER)进行比较,推导及仿真结果表明：基于贪婪算法自适应比特功率分配的MIMO-OFDM系统BER要好于采用传统比特功率分配算法的系统BER,其频谱效率也要优于另外两种算法；同时,在采用相同的贪婪算法自适应动态比特分配策略下,MIMO-OFDM系统的BER要好于SISO-OFDM系统的BER。     

基于索引调制的RIS辅助SIMO通信系统信号检测算法

面对未来无线移动通信对通信质量和频谱效率的更高要求，该文融合索引调制(IM)与可重构智能表面(RIS)技术，建立基于IM的RIS辅助单输入多输出(SIMO)通信系统架构，并提出一种基于变分贝叶斯推断(VBI)的信号检测算法。首先，在该系统中，RIS单元被划分为若干子块，利用RIS子块的激活状态传递附加信息；接着，利用VBI给出激活RIS子块对应的相移矢量与待检测信号的近似后验分布；最后，利用RIS相移矢量近似后验分布的对数零梯度值结合正交匹配追踪算法(OMP)恢复出索引信息比特，进而利用待检测信号对数零梯度值，恢复出发送信号。同时，从理论上推导了基于IM的RIS辅助SIMO系统平均速率。仿真结果表明，与传统RIS辅助的SIMO通信系统相比，基于IM的RIS辅助SIMO系统具有更高的系统平均速率；并且与现有算法相比，该文算法具有更低的误比特率。     

改进交织的单层极化码高阶编码调制系统

极化码作为一种新型编码方式,被采纳为5G通信中的短码方案。本文将极化码应用到比特交织编码调制（Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM）系统,优化交织器的设计,提出了一种新型交织算法。相比于现有的交织算法,新型交织算法的提出是基于比特信道可靠性衡量参数,将高可靠性的比特信道与低可靠性的比特信道交错设计,按照高可靠性信道对低可靠性信道辅助译码的方式,提高极化码的纠错性能。由于新型交织算法只存在于比特信道可靠度参数的简单排序,在复杂度上没有明显增加。仿真结果表明:新型交织算法具有优异的性能,当误码率为10-5,码长为256时,采用新型交织算法的极化码BICM系统与LDPC码的BICM系统相比大约有1.51 dB的增益。      

比特交织编码调制技术分析

为了在不降低频带利用率和功率利用率的情况下以设备的复杂化来换取编码增益,提出了一种将编码和调制方式结合在一起的比特交织编码调制(Bit Interleaved Coded Modulation,BICM)技术。该技术针对网格编码调制(TrellisCoded Modulation,TCM)灵活性差和衰落信道中性能差的缺点,在理想交织时将编码器和调制器分离设计,具有高度的灵活性,并可以得到近似网格编码调制的性能,并且对衰落信道具有很好的鲁棒性。介绍了比特交织编码调制的构成模式、关键技术,包括信道编码、比特交织和调制,给出了BCIM理论分析,并对不同的交织深度、交织方法和高阶调制等进行了性能仿真分析。仿真结果表明比特交织编码调制可以取得良好的误码率性能。     

空间调制下基于极化码的Gallager映射通信系统设计

提出了一种空间调制下基于极化码的Gallager映射系统(Polar-coded Gallager-mapping-shaped Spatial Modulation, PGALSM)。系统在空间调制下利用Gallager映射方式将信号输入分布由均匀分布改成类高斯分布，使发送信号逼近最佳输入分布，获得成形增益，并利用信道降解思想分析天线激活组合和发送星座点每个比特流的可达速率。仿真结果表明，在多天线瑞利衰落信道上，中低信噪比下，PGALSM系统的可达速率优于传统的映射方案；当误比特率(Bit Error Ratio, BER)水平为10^-4时，PGALSM方案的性能比传统多用户方案提高0.7 dB。     

智能反射面辅助广义空间调制性能分析

将智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）技术引入索引调制（Index Modulation,IM）技术领域,可在保留各自优势的同时提高系统可靠性并实现高频谱效率。但现有方案在每时隙内仅激活一根天线,使得天线的利用率降低,且单天线激活时若想要进一步提高系统传输速率只能成倍增大发射天线数或提高调制阶数,从而影响系统性能。针对这一问题,提出了IRS辅助广义空间调制（Generalized Spatial Modulation,GSM）相关技术的方案,在发射端激活多根天线,使得在单位时间内相同天线数时每时隙传输的比特数增加。计算了该方案理论误码率上界,通过仿真验证了理论推导的正确性。     

极化码在LTE系统中的应用

为了实现极化码在LTE系统中的应用,提出了两类LTE系统中的极化码编码调制方案:联合极化编码调制(MLC-PCM)方案和比特交织极化编码调制(BIPCM)方案.其中,MLC-PCM方案凸显了通信系统中联合极化设计对系统性能提升的重要作用.此外,由于极化码的编码码长不一定为2的幂次,因此提出了一套简单易行且性能优异的极化码速率适配打孔方案,使得极化码的码长可以任意变化.最后,将极化编码调制方案与LTE系统Turbo码编码调制方案在所有MCS等级上进行了对比,仿真结果显示,在所有MCS等级上,极化编码调制方案都有明显性能增益.     

非正交-码索引调制方法

针对码索引调制(Code Index Modulation, CIM)相对于直接序列扩频在提升频谱利用率时,造成误比特率性能明显下降的问题,该文提出非正交-码索引调制(Non-orthogonal-Code Index Modulation, N-CIM)。发射端信息比特分割为伪随机(Pseudo Noise, PN)码映射块和调制信息块,并分别映射为PN码的索引和调制符号,调制符号的实部与虚部再选择相同的激活的PN码进行扩频。仿真与分析结果表明,在相同频谱效率时,N-CIM的误比特率性能比CIM在加性高斯白噪声信道中当误比特率为10–5时具备约2～3 dB的优势,在瑞利衰落信道中当误比特率为10–2时具备约2 dB的优势。     

三种载波抑制归零码光调制格式性能

首先分析了基于载波抑制归零码的光载波抑制归零-开关键控(CSRZ-OOK)、载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)和载波抑制归零-差分正交相移键控(CSRZ-DQPSK) 三种光调制格式的时域和频域特性,并数字仿真了其在40 Gbit/s单信道光纤系统中的传输性能.以Q值、眼图和误码率(BER)作为性能评价指标,研究了这三种调制格式对色散(CD)、偏振模色散(PMD)和非线性效应的抑制作用.结果表明:CSRZ-DQPSK相对于CSRZ-OOK、CSRZ-DPSK对色散、偏振模色散和非线性效应有非常好的容忍能力.     

圆偏振移位键控的星地激光通信误码率研究

光束的偏振特性在大气传输中变化比较小,因而偏振移位键控调制具有较高的可靠性。以星地激光通信为背景,研究星地激光通信链路的圆偏振移位键控调制的误码率性能。考虑到大气湍流的影响,采用Hufnagle-Valley大气折射结构常数模型,在Rytov方差分别为0.082,1.11这两种弱、强湍流起伏条件下,通过对比圆偏振移位键控调制和直接检测开-关键控调制的误码率,得到了同等湍流起伏条件下前者误码率性能比后者突出的结论。特别是Rytov方差为0.082时,要达到10-7的误码率,它们对信噪比的要求分别是21.65dB和30dB,圆偏振移位键控调制对信噪比的要求降低了8.35dB。此外,还分析了近地面折射结构常数、天顶角和地面风速这3个因素对误码率的影响,仿真结果表明圆偏振移位键控调制的误码率比直接检测开-关键控调制最少降低2个数量级。因此,圆偏振移位键控调制在未来星地激光通信中有着广阔的发展前景。     

自适应调制的正交频分复用多模光纤通信系统性能分析

随着短距离通信网的不断发展,多模光纤(MMF)已经成为实现高速大容量信息传输的理想介质,但多模光纤严重的模式色散限制了其传输能力.为了提高多模光纤的传输能力,设计了基于自适应调制(AM)的正交频分复用(OFDM)多模光纤通信系统.提出了适用于该系统的自适应比特分配算法,并通过仿真证明了该算法的有效性.在此基础上重点分析了自适应调制对系统性能的影响,对比了自适应前后不同传输速率、不同信道情况下的误码特性.结果表明,自适应调制能较好地克服深衰落点对系统性能的影响,有效降低了系统误码率(BER).     

A high‐speed long‐haul wavelength division multiplexing–based inter‐satellite optical wireless communication link using spectral‐efficient 2‐D orthogonal modulation scheme

In this work, we propose a novel multi‐bit/symbol spectral‐efficient optical orthogonal modulation scheme based on simultaneously modulating differential quadrature phase shift keying (DQPSK)‐polarization shift keying (PolSK) in a 16‐channel wavelength division multiplexing (WDM)‐based inter‐satellite optical wireless communication (IsOWC) system. Through numerical simulations, we demonstrate a reliable transportation of 16 × 100 Gbps information over 25 000 km of transmission range with acceptable bit error rate (BER) using the proposed system. Further, the impact of space turbulences (ie, pointing error losses) on the BER performance of the proposed IsOWC link has been evaluated using numerical simulations. The simulation results report a successful transportation of information up to 2.7 μrad receiver pointing error angle with acceptable performance.     

基于双重调制技术的可见光通信系统研究

LED调制带宽制约着可见光通信(VLC) 系统的数据传输速率。为此,提出一种基于双重调制技术COB(chip on board)封装 的LED灯具,通过实现16级脉冲振幅 调制(PAM),将系统数据传输速率提升4倍;结合脉冲宽度调制(PWM)技术 进行调光,同时兼顾室内的照明及通信。采用Matlab软件模拟仿真视频传输试 验。结果表明,在相同信噪比(SNR)的情况下,基于双重 调制技术的VLC系统的误码率(BER)比传统使用开关键控(OOK)调控技术系 统的BER更低。本文系统在不增加器件带宽前提下,成倍提高了无线通信的 质量与 数据传输速率;从照明与通信的角度优化了VLC系统的信源,具有广阔的 应用前景。     

基于矢量天线的新型三维调制解调方法

借助于矢量天线,提出了一种将信号相位、极化幅度与极化俯仰角参数进行三维调制的方法。给出了极化与相位联合三维调制解调的实现策略,讨论了三维联合调制的星座图和星座点分布方案。推导出了三维联合调制信号误码率的解析表达式并进行了仿真。分析与仿真结果均表明:提出的调制方法具有传输速率高和误码率低的特点。     

AQAM系统最佳信噪比门限值的研究 及其在IEEE802.16e中的应用

 自适应调制根据瞬时信道信噪比选择适当的调制方式,能够改善系统的BER性能以及平均吞吐量性能.在常用于高速移动环境的六径瑞利衰落信道模型下,研究自适应调制系统的最佳信噪比门限值,使系统的平均吞吐量最大,同时能够保证系统达到目标BER性能.得到的最佳信噪比门限值可以用于ITU-R M.1225 Vehicular Test A 模型的自适应调制系统.给出了最佳信噪比门限值用于IEEE802.16e OFDM自适应调制系统的性能仿真,并对仿真结果进行了分析.     

自适应比特分配算法在高速遥测系统中的应用

提出了一种简单、快速的正交频分复用(OFDM)系统的自适应调制算法。该算法在子信道分配已经完成的前提下,通过信道参数的估计,动态地分配子信道上的比特和功率,使得发送的每个符号的总比特数最大,从而提高信道的利用率及数据传输速率,满足了高速遥测系统所要求的传输速率及误码率。仿真结果表明,与等比特分配算法相比,本自适应比特分配算法相对简单,降低了系统的传输功率,其误码率性能明显好于等比特分配算法。     

基于Nyquist脉冲副载波调制的短距离光纤传输技术研究

提出了一种适用于强度调制直接检测(IM/DD) 光系统的信号调制格式。这种基于Nyquist脉冲half cycle副载波调制(SCM)信号能有效提高频谱效率,为了减少传递函数引起的系统的性能 恶化,采 用了数字预均衡和后均衡实现对光纤损伤的补偿;建立了偏振复用(PDM)IM/DD系统 平台, 分析了Nyquist脉冲SCM信号在系统中的PAPR性能,实现了72Gbit/s 64-QAM N yquist脉冲SCM信号经过20km标准单模光纤(SMF)传输后其误码性能 小于前向纠错(FEC)阀值3．8×10－3。     

高速密集波分复用系统中的二级调制格式研究

论述了强度调制直接检测(IM-DD)高速密集波分复用(DWDM)系统的二级调制原理，并从马赫-曾德尔调制器的传递特性出发推导了四种调制格式[全频率调制归零码(FFMRZ)、半频率调制归零码(HFMRZ)、单边带调制归零码(SSBRZ)、载波抑制归零码(CSRZ)]。根据信号光眼图及归一化频谱描述了各种码型的时频特征。在此基础上分别对各种码型的色散容限、非线性容限进行了数值仿真，通过比较眼图张开度损伤(EOP)发现对于单波长系统载波抑制归零码传输性能最优。最后利用全面的密集波分复用系统模型计算了各种码型的Q因子，发现载波抑制归零码的性能仍然保持最优，这种优势在考虑偏振模色散(PMD)的情况下更为突出。因此载波抑制归零码是强度调制直接检测系统较好的选择。