室内可见光通信中的自适应STBC MIMO-OFDM系统设计

提出基于空时块码（STBC）调制的自适应多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）可见光通信（VLC）系统,该系统能够克服MIMO信道相关性并实现可靠通信。同时,引入功率比特分配（PBA）与OFDM相结合,以适应信道传输条件从而有效提高频谱效率。通过搭建一个22的MIMOOFDM VLC演示系统,实现了80 cm距离的传输,实验中测得的误码率始终保持在7%的前向纠错阈值3.810-3之下。实验结果表明,STBC MIMO-OFDM系统对MIMO信道相关性鲁棒,且PBA的应用能够大幅度提高数据速率。     

STBC-VBLAST混合系统的研究

针对贝尔实验室分层空时码（BLAST）容量性能好和正交空时分组码（STBC）分集增益高的特点,阐述了两系统混合研究的优点和可能。首先简要地介绍了三种常见BLAST发射空时数据流结构的工作原理,分析了3种常用的BLAST混合STBC的系统结构。以垂直BLAST（VBLAST）为对象,总结了常见的VBLAST的译码算法。然后介绍了QR译码原理,提出了一种基于QR分解的循环迭代算法,并将其引入STBC-VBLAST混合系统。仿真实验表明：STBC-VBLAST混合系统在保留VBLAST高频谱利用率的同时,也改善了系统的抗衰落性能,适当的循环迭代次数,系统抗衰落性能改善更加明显。最后综述了STBC-VBLAST混合系统未来应用和实现可能遇到的问题和面临的挑战。     

基于卷积神经网络自编码器结构的空时分组传输方案

为提高现有端到端通信系统的泛化能力和可靠性,提出了一种基于卷积神经网络的空时分组码（Space-Time Block Coding,STBC）多输入多输出通信系统物理层方案。该方案将通信系统物理层表述、调制和解调过程联合起来形成端到端自编码器系统,引入多层一维卷积层,分别构建发射机和接收机,并扩展为多天线模式。为进一步提高系统可靠性,合理规划网络结构和参数,联合信号的调制和编码方案,优化了系统模型。仿真实验表明,针对瑞利相关衰落下多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）信道应用场景,训练模型可以实现传统STBC系统的误码性能,两发两收系统在发送端相关系数为0和0.9时分别优于传统系统0.5 dB和1 dB。此外,经过优化后的系统可获得采用卷积编码的性能改善效果,其两发两收不同工作方式优于传统1/2码率卷积编码STBC系统1~3 dB。     

基于天线混淆的可变速率STBC设计

固定速率高速STBC（space-time block code）具有较高的频谱利用率,但是,高速STBC在低信噪比时的性能较差,而且频谱利用率不能随着信道条件的改善而改善。提出了一种可以根据信道条件而改变编码速率的可变速率STBC设计方案。仿真结果表明,采用可变速率STBC可以达到较大的有效吞吐容量,适合应用于高数据率通信的场合。     

基于DDS的多载波水声通信信号发生器的实现

根据水下远程通信系统对信号发射的要求,设计并实现了由FPGA和DSP组成的水下声通信信号发生器。采用直接数字合成（DDS）方法,实现了多载波频移键控（MFSK）和正交频分复用（OFDM）2种水声远程通信复杂信号。实验结果表明,该系统性能稳定,能够满足水声通信系统对发射信号的实时发生要求。     

STBC与VBLAST混合编码系统中一种新的天线选择算法

多输入多输出(MIMO)系统改善了误码率性能,同时为了减少对系统容量的影响,提出了空时分组码(STBC)与贝尔实验室垂直分层空时码(VBLAST)混合编码系统中的一种新的天线选择算法.对部分VBLAST层采用Alamouti STBC编码构成的混合编码,MIMO系统同时具有STBC与VBLAST两者的优点.基于天线子集最大容量准则,提出的天线选择算法选择那些对系统容量贡献较小的天线发送多层STBC信号,以便减少STBC编码所造成的系统容量损失.理论分析与仿真结果表明,提出的天线选择算法能够有效地提高STBC与VBLAST混合编码系统的容量,并且与VBLAST编码的MIMO系统相比其误码率性能得到明显改善.     

短波单载波空时分组码的频域均衡研究

短波通信受多径衰落、干扰复杂等影响严重。空时分组码(Space Time Block Code,STBC)技术在无需增加频谱资源和天线发射功率的前提下,可以利用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道提供的分集增益提升传输可靠性。分析短波MIMO研究现状,提出短波单载波STBC频域均衡(Frequency-Domain Equalization,FDE)系统架构,针对短波信道引入的码间干扰研究MIMO MMSE-FDE均衡技术,并将单载波STBC频域均衡与时域均衡及短波现有波形进行仿真对比。仿真结果表明,相较于短波现有波形,单载波STBC频域均衡系统的可靠性有较大幅度提升,且性能与STBC时域均衡接近,但计算复杂度远低于STBC时域均衡。     

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。     

四发天线DSTTD编码系统性能分析

在无线通信系统中,适合多输入多输出(MIMO)天线技术的空时编码技术能够明显地提高系统的容量,改善无线通信系统的性能。文章在空时分组码(STBC)基础上,对四发射天线DSTTD编码系统进行了编译码介绍,并进行了误码性能的仿真,最后得出结论。     

直接序列扩频通信系统的窄带干扰抑制仿真

为了提高通信系统的抗干扰能力,针对直接序列扩频通信系统中的窄带干扰．以改进的实时DFT（RT—DFT）算法为基础,分析了直接扩频通信系统的干扰抑制性能。并通过仿真分析证明,采用该算法可有效抑制窄带干扰,改善系统的误码性能,提高系统的抗干扰能力。     

LS码在水声扩频中的应用及估计

水声多径干扰限制了水声直接扩频通信系统的进一步应用,选取性能更好的扩频序列可以提高水声扩频系统的抗干扰性能。在讨论了LS码特性的基础上,提出了将LS码应用于水声直接扩频通信中,并分析了LS码应用的优势。通过多径瑞利水声信道模型仿真,验证了LS码水声扩频通信的良好性能。利用了二次谱和奇异值分解的方法对LS码水声直扩信号的扩频序列进行了估计。仿真结果表明,该方法在信噪比为-11dB时还能准确的估计出LS码。     

一种用于水声通信网的多址接入协议

由于传输介质的不同，使得水声通信具有一些有别于电磁波通信的特点。本文针对水声信号传播时延长带来的效率低的问题，为水下环境中的通信网提出了一种新型的冲突避免多址接入协议，该协议通过减少不必要RTS／CTS握手次数，降低了这种预约形式所造成的资源浪费，提高了网络效率。仿真结果显示，该协议在水声环境下，能获得较好的网络性能。     

MIMO GS OVSF/OFDM Based Underwater Acoustic Multimedia Communication Scheme

An underwater acoustic multimedia communication (UWAMC) system is proposed with 2400 transmission modes according to time-varying multipath underwater acoustic (UWA) channel conditions. The orthogonal variable spreading factor (OVSF) scheme and Gold sequence (GS) scramble code are integrated into multi-input multi-output UWAMC system based on orthogonal frequency-division multiplexing to achieve the quality of service of multimedia transmission in the UWA channel. Binary phase shift keying (BPSK) and quadrature phase shift keying (QPSK) adaptive modulation, direct mapping (DM) or space–time block code (STBC) transmission strategies, convolution channel code with rate 1/2 and 1/3, and a power assignment mechanism were adopted in the proposed system. Simulation results show that the bit error rate (BER) and power saving ratio (PSR) performance of the STBC strategy with transmission diversity is superior to that of the DM strategy without transmission diversity, and the performance of the BERs and PSRs of the transmission scheme with the GS scramble code surpasses that of the scheme without the code. The performance of the BERs and PSRs of BPSK modulation with a channel code rate of 1/3 is better than that of BPSK modulation with a channel code rate of 1/2, and the performances of BERs and PSRs of BPSK modulation with a channel code rate of 1/3 are better than that of QPSK modulation with a channel code rate of 1/3. As the length of the OVSF codes increases, the UWAMC system’s BERs decrease, and its PSRs increase. The UWAMC system can achieve either maximum transmission speed or maximum transmission power efficiency.     

稳定水声通信判决反馈盲均衡算法研究

水声信道环境恶劣,尤其是多径效应常会造成水声通信系统同步位置发生偏移,对均衡算法造成严重影响。从提高均衡算法稳健性的角度出发,在稳定性较高的归一化常数模算法基础上,借助早迟积分比相原理完成对采样位置的跟踪,并结合判决正方形方法提出一种归一化修正常模盲均衡算法。仿真结果表明,这种基于判决正方形的归一化修正常模盲均衡算法具有更好的收敛能力与稳定性,具有较强的抗干扰能力,能保证水声通信高效运行。     

水声通信中基于软判决的块迭代判决反馈均衡器

在单载波频域均衡水声通信系统中,混合结构的时-频域判决反馈均衡器(H-DFE)计算复杂度高,不利于实时实现;而基于硬判决的块迭代判决反馈均衡器(HD-IBDFE)存在错误符号判决造成系统性能下降问题,同时需要估计判决符号和发射数据之间的互相关函数。该文对水声通信中基于软判决的块迭代判决反馈均衡(SD-IBDFE)接收机算法进行了研究,通过对均衡器输出信号进行软判决,并将符号软信息进行反馈,提高了系统性能,同时采用迭代信道估计方法来适应水声信道的时变性。通过仿真比较得出,该方法在水声信道条件下明显优于HD- IBDFE。对湖上试验数据处理结果表明,在浅水1.8 km通信距离下,单通道无编码QPSK调制可实现10-3的误码率并达到3000 bps的有效数据率。     

基于压缩感知的水声数据高效传输及其仿真

水声数据传输系统中,由于水下信道的资源紧张,传输的数据量非常有限,因此需要传输大数据量时对发送节点的数据处理能力提出了一个非常大的挑战。随着压缩感知（CS）理论的成熟和广泛应用,本文将此应用在水声数据的高效传输上,提出了一种切实可行的传输方案,并在网络时延、信道利用率、误码率等关键参数上和传统系统来比较水声数据传输性能。仿真结果表明,压缩感知理论能够在有效地压缩发送数据量的前提下把数据发送到接收端,并大大改善了传输性能。     

水声网络通信性能分析

该文根据水声信道传播特性及水声网络结构特征,建立了基于水声网络的通信性能分析模型,并仿真分析了对等网络和汇聚网络两种水声网络结构的通信性能与节点间距、网络规模、工作繁忙度以及发射功率等因素的联系,结果表明通过适当的网络设置和协议设计能够优化网络的通信性能,并且存在使通信带宽效率最优的水声网络节点间距。该文的研究成果对水声网络应用具有指导意义。     

水声跳频通信系统抗干扰性能仿真研究

跳频通信系统与常规定频通信系统相比具有较强的抗干扰能力。在介绍水声跳频通信基本原理的基础上,分析了在部分频带干扰下的跳频通信系统的抗干扰性能,并提出利用信号分集技术解决部分频带干扰问题。借助MATLAB仿真工具,得到不同情况下的误码率．信噪比曲线,从而验证了理论分析的结果。     

基于P-NOMA的上行水声通信网络容量分析

在通信距离不尽相同节点的最优适用频段可能会部分重叠的背景下,针对水声系统频率资源利用率低的问题,提出了一种基于部分非正交多址接入(Partial Non-orthogonal Multiple Access, P-NOMA)技术的上行链路水声通信方法。该方法中各P-NOMA节点在非重叠频段内采用正交多址接入技术传输信息,在重叠频段内利用最大或受限的发送功率同时同频发送信息给目的节点,目的节点采用串行干扰消除方法提取重叠频段内的各P-NOMA节点信息。根据功率谱密度与容量之间的关系,分析了P-NOMA节点在注水算法和功率均匀分布下的可达容量,以及信干噪比限制对最小发射功率的影响。仿真结果验证了基于P-NOMA技术的水声上行通信网络在系统容量方面具有的优势。