快衰落瑞利信道下分布式线性卷积空时码的分集增益

在无线中继网络中,中继节点间的随机传输延迟将导致显著的性能下降。因此,针对慢衰落瑞利信道提出可容忍随机时延的分布式线性卷积空时码(DLC-STC),但该类空时码在快衰落信道下的分集性能尚未明确。该文从理论上证明了DLC-STC在快衰落瑞利信道下的分集增益。分析表明,DLC-STC虽然最初是在慢衰落信道下被提出的,但它在快衰落瑞利信道下通过利用最大似然(ML)接收机,仍可获得满异步协作分集增益,仿真结果验证了该理论分析,仿真结果同时表明:在快衰落瑞利信道下,DLC-STC采用MMSE-DFE接收机能够获得与ML接收机相同的分集增益。     

编码协作分集研究与展望

用户协作方案是协作分集研究的一个重要方面。在慢衰落和快衰落信道条件下,均能带来传输性能改善的编码协作分集方案,是目前协作分集方案中备受关注的一种。尤其在将空时编码的思想引入该方案后,更带来了编码协作分集在快衰落信道条件下的良好性能。用户要想从协作中受益,协作伙伴/中继节点的选取是编码协作分集中一个重点。     

基于准正交空时分组码的多中继协作方案

根据准正交空时分组码提出了一种基于选择中继协议的多中继协作方案。从两个方面讨论了该方案的空间分集性能,通过分析成对差错概率证明,若所有的中继都正确译码,该方案可以获得全分集增益;若某些中继不能正确译码,该方案仍可以获得部分分集增益。将所提方案与使用正交空时分组码的协作方案进行比较,仿真结果表明,在信噪比较高时,两个方案都可获得全分集增益,但所提方案具有更高的编码增益。而当信噪比变低时,所提方案具有更高的分集增益和编码增益。     

基于多维乘积码的编码协作方案研究

多维乘积码是一种成熟的编码技术,其性能较好,且具有灵活的多维结构。本文提出一种基于多维乘积码的协作方案,利用不同维数的校验位进行协作,达到获取分集增益的目的。文中以分量码为扩展汉明码的多维乘积码为例,在慢衰落、快衰落瑞利信道下进行了理论性能分析和计算机仿真,仿真结果显示:慢衰落信道下,BER为10-3时,协作程度为50%,用户间信道SNR大于10dB时,增益大于8dB;在快衰落信道下,可以通过该协作方案可达到帮助上行信道较差的用户的目的。从实用性和良好性能的角度来看,该编码协作将具有较好的应用前景。      

联合网络编码和中继选择的协作传输方案及其性能分析

研究了Nakagami信道中联合网络编码和双向协作中继选择的中断与平均误码率的性能,基于3个时隙的网络编码方案提出了一种最小化较差用户误码率的协作中继选择策略。在Nakagami信道下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率和平均误码率的解析式和渐近式,同时推导了无协作中继选择时网络编码的中断概率和平均误码率解析式。通过理论分析发现,当Nakagami信道衰落参数降低时,联合网络编码的协作中继选择方案相对于无协作中继选择时的性能增益将逐渐升高。数值仿真实验结果表明,所提策略的平均误码率性能要显著高于无协作中继选择时的网络编码性能。     

一种基于自适应网络卷积编码的协作中继方法

在无线衰落信道环境中,协作中继是一种增加额外分集增益的有效方法,而网络编码可以用来提高网络吞吐量。网络编码采用XOR(异或)来混合两个源端的信息包,其稳健性差并且每个中继只能服务两个源端。该文提出一种自适应网络卷积编码协作中继方法,在中继端采用卷积编码方法代替XOR来混合两个或多个源端的信息包,混合后的信息可以看作是卷积编码器的一路输出,然后将其转发给目的端。当信道处于深度衰落时,该文提出了一种宽松自适应网络卷积编码协作中继方法,放松了中继参与转发的条件。该文提出的中继方法稳健性好,可以自适应匹配变化的无线网络拓扑结构,并且减少了网络编码协作中继方法所需要的中继个数。理论分析和仿真结果表明所提出的中继方法相比网络编码协作中继方法在性能上有大幅提高,尤其是随着协作节点数目增加,可保证系统获得稳定的额外满分集增益。     

物理层网络编码分组的机会中继

为提升物理层网络编码方案的抗衰落性能,该文提出了一种基于物理层网络编码的机会中继方案(Opportunistic Relaying based-on Physical-layer Network Coding,PNC-OR),该方案利用物理层网络编码的基本思想、有效提升网络吞吐的同时,通过中继节点的分布式选择,也能够使系统获得多用户分集增益,提高了系统的抗衰落性能。针对双向无线中继信道中端到端信息交换的情形,推导了准静态衰落环境下PNC-OR中多个目的节点接收信息的和容量。数值结果显示：和机会中继、传统网络编码两种方案相比,PNC-OR具有更高的频谱效率,并且随着中继节点的增多,频谱效率也越高。     

基于跨层机制的最佳协作中继选择及其系统实现

为了获得最佳的协作中继用户,通过推导协作中继传输系统的误符号率,提出了基于放大重传和解码重传下最佳协作中继的选择准则,并结合跨层协作的思想给出了基于MAC层来实现最佳协作中继选择的分布式协议.与此同时,提出了协作分集系统的物理层传输方案,分析了瑞利衰落信道环境下所提方案的系统性能,得到了系统误比特率的闭式解.此外,针对协作中继选择准则和协作分集传输方案的误码性能进行了系统仿真和性能比较,结果表明,所提出的协作中继选择准则明显优于传统中继选择准则,且协作传输方案可以获得明显的分集增益,系统平均误比特率显著下降.     

OFDM-MIMO系统中发射分集和信道估计技术研究

文章研究了OFDM-MIMO系统中的循环延迟分集（CDD）,以及基于Alamouti的空时分组编码（STBC）与空频分组编码（SFBC）,针对发射分集方案所必须知道的信道信息,对两种信道估计方法,即最小二乘（LS）＋线性插值与最小均方误差（MMSE）插值进行了研究。通过链路仿真还给出了以上分集方案在不同信道条件下的性能曲线,此外,对两种信道估计方法的误帧率做了统计。结果表明,CDD结合信道编译码可获得分集增益,有效对抗无线信道的衰落性。STBC,SFBC在不需要外码的情况下便可获得较大分集增益,且分别适用于频率选择性衰落与时间选择性衰落信道。而MMSE估计可以获得较为理想的误帧率,为分集方案提供较准确的信道参数以提高系统的可靠性。     

基于信道编码及空时编码级联的两用户协同分集

传统协同分集通过使网络中各单天线用户共享彼此天线,形成虚拟多天线阵列来实现空间分集,使得体积和功耗受限的网络终端也能获得分集增益,然而这并没有将信道编码和空时编码结合起来以使系统得到编码增益。为了能够获得编码增益来进一步改善系统性能,本文提出了一种基于信道编码和分布式空时分组码级联方式下的两用户协同分集方案,并且在准静态的瑞利衰落信道下对系统误码性能进行了理论推导和系统仿真,给出了误比特率的上限解析表达式。在协同用户间信道存在噪声的情况下,我们分别对CRC-DSTBC和CC-DSTBC级联下的发射方案进行了性能分析和系统仿真。仿真结果表明:即使协同用户间的信道存在噪声,本文所提出的协同分集方案与传统协同分集相比,不但获得了分集增益,同时也得到了编码增益,系统误比特率大大降低,从而显著提高了系统性能,并且这也和理论分析相吻合。     

Combined orthogonal physical‐layer network coding over fading two‐way relay channels

This paper proposes a new physical‐layer network coding (PNC) scheme, named combined orthogonal PNC (COPNC), for fading two‐way relay channels. The scheme is based on orthogonal PNC (OPNC). In the scheme, the two source nodes employ orthogonal carriers, and the relay node makes an orthogonal combining of the two information bits rather than exclusive or (XOR), which is employed in most PNC schemes. The paper also analyzes the bit error rate (BER) performance of PNC, OPNC, and COPNC for Rayleigh fading model. Simulation results for Rayleigh and Nakagami‐m fading channels show that COPNC can provide outstanding BER performance compared with PNC and OPNC, especially when the uplink channel conditions are asymmetric. The results in Nakagami‐m channels also imply that COPNC will provide higher BER gain with more severe fading depth. Potential works about COPNC are also presented in this paper. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nakagami-m信道协作网络编码中断性能分析

无线网络编码是一项能极大提高无线网络流量的有用技术,而协作分集可以有效地克服无线衰落的影响。研究了Nakagami-m信道下协作网络编码系统中断性能,分析了不同协作策略下的互信息表达式,推导了协作网络编码中断概率闭式表达式,并对分析的结果进行了仿真。仿真结果显示,在高SNR和谱效率R〈4条件下,协作网络编码中断概率较分布式空时编码性能SNR增益有接近2 dB的提高,并且随分布参数m值的增大,协作网络编码中断概率性能逐步改善。     

一种新的高效自适应的联合编码调制分集的多入多出系统

为满足未来移动通信对高数据传输速率迅速增长的需求,本文提出了高频谱效率的联合编码调制分集(Joint Coding Modulation Diversity,JCMD)的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)方案.从全局的角度,该方案通过空时分量交织器和旋转调制对Turbo编码,正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)和MIMO技术进行联合优化.本文首次证明了JCMD-MIM的可达速率大于等功率分配的BICM-MIMO系统.基于以上理论分析,提出了一种最佳空间分量交织器以及自适应层数选择方案以最大化系统的可达速率.仿真结果表明新方案与传统的BICM-MIMO方案相比可以获得明显的信噪比增益.     

一种跳相发射分集技术的差分方案

将差分编码方案引入到跳相发射分集系统中,提出了跳相差分空时编码(PHDSTBC)方案,该方案有效地改善了整个系统中的差错性能和时延。同时,伪随机的相位跳变大大增强了系统的保密性及干扰对抗性,提高了系统抗突发错误和深度衰落的能力。仿真结果表明,在准静态Rayleigh信道下,误码率为10-3时,新方案相比TarokhJafarkhani差分空时方案(TJDSTBC)性能有1.5dB的信噪比增益。     

异步卫星协同通信系统中的双采样差分空时编码方案

针对双卫星中继协作通信系统中存在非符号周期整数倍的时延差问题,提出了一种双采样的差分空时正交频分复用（D-OFDM2）方案。所提方案在卫星信道条件未知的情况下,基于具有时延容忍的 D-OFDM编码,在接收端构造了一种双采样方法。该方法在以符号速率采样的同时,对当前主瓣大于相邻旁瓣的区间内增加一次采样,并将两次采样结果等增益合并。仿真结果表明,在系统时延差为非符号周期整数倍的情况下,该方法较单采样方法能获得更高的接收信噪比,同时改善了系统误码性能。     

基于空时分组编码的MC-CDMA下行链路合并方案

基于空时分组编码的发射分集技术利用空间和时间分集 ,能有效抗多径 ,增强信道可靠性。将空时分组编码应用到MC -CDMA下行链路中 ,构建了一种新的多载波CDMA系统 (ST -MC -CD MA) ,通过在每个子载波信道中获得空间分集增益来提高系统性能。具体实现时 ,依据传统MC -CDMA信号合并方案 ,提出了ST -MC -CDMA空时译码后相应的四种合并方案。仿真结果验证了这 4种合并方案的优、缺点 ;并进一步证明 :在频率选择性瑞利衰落信道中 ,该系统比采用相同合并方案的传统MC -CDMA有明显的性能改善。     

Adaptive Modulation and Coding for Performance Enhancement of Vehicular Communication

With the advancements and increase in the transportation system in the current scenario, making transports intelligent is an important aspect for enhancing the safety, security and related commercial applications. Vehicular ad-hoc network has been evolved for the implementation of intelligent transportation systems. Vehicular scenario comprising of multipath fading, interference, dispersion and mobility distort the communication among the vehicles and between vehicles and surroundings. This work implements adaptive modulation and coding technique in the existing vehicular communication transmission process. Simulations were carried out for different transmission schemes with different code rate over several wireless channels for varying signal-to-noise ratio for performance evaluation. The results of this simulation testify that the proposed technique serves better than fixed transmission scheme in terms of bit error rate and spectral efficiency. Adaptive modulation together with turbo coding shows an approximate gain of 10 dB signal-to-noise ratio relative to fixed schemes.

     

Reliable Speech Transmission Using Combined Adaptive-rate Sampling (ARS) and Channel Coding

A novel speech transmission technique over noisy channel condition based on combined ARS and channel coding schemes is described. The proposed scheme is suitable for time varying channels with some form of ARQ facilities. It is shown that under an AWGN channel condition, up to 3.8 dB gain relative to a conventional 32 kbits/s transmission can be provided using the combined technique.     

Assembled space-time turbo trellis codes

A novel full rate space-time turbo trellis code, referred to as an assembled space-time turbo trellis code (ASTTTC), is presented in this paper. For this scheme, input information binary sequences are first encoded using two parallel concatenated convolutional encoders. The encoder outputs are split into four parallel streams and each of them is modulated by a QPSK modulator. The modulated symbols are assembled by a predefined linear function rather than punctured as in the standard schemes. This results in a lower code rate and a higher coding gain over time-varying fading channels. An extended two-dimensional (2-D) log-MAP (maximum a posteriori probability) decoding algorithm, which simultaneously calculates two a posteriori probabilities (APP), is developed to decode the proposed scheme. Simulation results show that, under the same conditions, the proposed code considerably outperforms the conventional space-time turbo codes over time-varying fading channels.