基于预编码的全码率准正交空时分组码

针对传统八天线全码率准正交空时分组码解码复杂度高的问题,该文提出了两种基于预编码的传输方案。利用四天线正交码扩展得到新的八天线准正交码,结合两个反馈相位信息构成的预编码矩阵,使信道矩阵正交化,消除码间串扰,实现码元独立最大似然解码。发送端采用交织技术,进一步提高了性能,实现了双码元联合最大似然解码。和获得满分集增益的星座图旋转方案不同,预编码方案最大程度上减少了码间串扰,提高准正交码的性能。仿真结果表明,基于预编码的两种准正交码性能好于星座旋转准正交码,而且降低了解码复杂度。     

统计和瞬时CSI混合的3D MIMO预编码

本文针对分别具有统计信道状态信息（Channel State Information,CSI）和瞬时CSI的用户,研究了两类用户在三维多输入多输出（Three-Dimension Multiple-Input Multiple-Output,3D MIMO）系统中的下行链路传输模式,解决了混合利用统计和瞬时CSI的下行预编码的设计问题。利用3D MIMO信道的克罗内克积的性质,提出了一种用于最小化基站总发射功率的扩展迫零预编码的方法,并分别求解其最优水平预编码矩阵和最优垂直预编码矩阵。仿真结果表明,该方案具有更低的复杂度和良好的速率。      

基于OSTBC的有限反馈预编码设计

D.J.Love等在文献[7]中提出了基于正交空时码的有限反馈多天线系统,并且设计了至今保持最优性能的码本。这一系统已经被IEEE国际标准所采用。针对这一系统,本文基于文献[16]中的预编码设计准则,提出了新的预编码设计方案。相对于Love等在[7]中提出的码本,本文提出的新的码本在性能上有了提高。并且本文新的码本还具有快速选码方案,在其性能损失较小的情况下,有效降低了选码复杂度。     

LTE下行链路中基于网络编码的多进程联合HARQ

长期演进系统的下行链路物理层采用了以传输块为基本单元的混合自动重传请求机制,保证移动终端在各种测试场景下都能获得较好的数据通过率。在对传输块的每次接收处理过程中,单个传输块中的多路独立码块数据解码结果差异较大。接收端可以通过对各个码块数据做循环冗余校验测试,标志各个码块的译码结果。然而由于传统重传机制中反馈链路的容量限制,即便只有一个码块解码错误,接收端也将反馈请求发送端重传整个传输块。网络编码技术通过对不同传输块数据做组合编码,可以有效地提高整个网络的传输效率。针对长期演进系统下行链路的传输机制,我们提出一种基于网络编码的多进程联合重传方案。新的重传方案联合多个传输块的重传进程,在每个传输块完成首次传输后,新增一个网络编码重传反馈比特,指示后续是否启动一个新进程传输多个传输块的网络编码数据包。我们给出了具体的重传协议流程,收发端都可以高效地根据网络编码重传反馈比特指示,完成相应的发送和接收操作。结合长期演进系统标准中的典型测试场景,我们给出了数据通过率的仿真结果比较。在仅新增一个反馈比特的条件下,采用网络编码技术的多进程联合重传方案在数据通过率方面有较为明显的性能增益。      

一种低复杂度多用户MIMO预编码方法

针对多用户多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)系统下行链路,提出了一种基于特定矩阵结构的低复杂度线性预编码方法。该方法利用规则块对角化(RBD,Regularized Block Diagonalization)方法的预编码矩阵具有的内在结构设计预编码矩阵,通过最小化总的干扰与噪声功率之和得到预编码矩阵的最终形式。等效性证明和复杂度分析表明,该方法能够获得与规则块对角化方法相同的"和速率"性能,同时大幅度降低了运算复杂度。仿真实验结果验证了这一结论。     

一种基于嵌套晶格码的MIMO中继多用户矢量预编码设计

针对多输入多输出(MIMO)中继多用户系统的多址传输问题,为了提高系统可达速率和误码率性能,该文利用嵌套晶格码具有可达加性高斯白噪声信道容量的特性,设计一种基站和中继联合预编码的方法。基站端的嵌套晶格码结合矢量扰动(VP)预编码,以控制发送信号的功率。由于矢量扰动预编码和嵌套晶格码都存在相同的模运算步骤,因此在中继端的模运算抑制噪声功率的同时消除了冗余矢量。接着实现中继联合迫整数预编码方法,这种基站/中继混合预编码技术能够控制等效噪声功率,实现对蜂窝用户的有效信号传输。更进一步地,在给出整系数矩阵和扰动矢量矩阵的计算方法后,以最大化系统可达速率为目标对基站和中继的功率实现最优分配。实验结果表明,该方案在可达速率和误码性能方面优于现有方案。     

基于粒子群算法的预编码设计

针对多用户多输入多输出系统的下行链路传输,提出了一种基于粒子群算法的预编码设计方案。该方案首先通过理论分析,推导出错误符号概率的函数,该函数是将平均符号错误概率构造为预编码矩阵和各用户信道信息的函数,并以最小符号错误概率为判断准则。然后利用模拟鸟群觅食的粒子群方法对其进行优化搜索,得到最佳效果。理论分析与仿真结果表明,该方案性能比传统的预编码性能更优。     

MIMO-OFDM系统中低复杂度PTS的应用研究

针对传统多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM,Multiple Input Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplex）系统中部分传输序列（PTS,Partial Transmit Sequence）算法的高计算复杂度、多边带信息的缺点,这里提出一种简化算法。该算法利用编码码字之间的关系,结合一种低计算复杂度的PTS算法,简化了寻找最佳扰码序列的运算过程,从而达到既降低计算复杂度又减少边带信息量的目的。性能分析结果表明,与传统方法相比,简化算法在降低复杂度的同时,不会影响系统的峰均功率比性能。     

具有子块编码结构和优化编码增益的非相干全分集空频码设计

非相干空频编码是在无法得到精确信道信息的情况下获取MIMO-OFDM系统中空间分集和频率分集的重要手段,而目前非相干空频码的研究还是将整个OFDM符号看作是一个码字,这样大大增加了系统的编译码复杂度.本文提出了具有子块编码的非相干空频码结构,每个空频码字只占用部分子载波.通过一种码设计的新思路,将频率选择性衰落下的传输等效为平衰落下的传输,并在分析成对错误概率的基础上提出了具有全分集子块结构非相干空频码的设计准则和编码增益的优化方法.     

多小区MIMO系统中基于泄漏的多用户下行链路预编码新算法

针对多小区MIMO系统的多用户下行链路预编码设计是未来移动通信系统研究的重要内容之一。本文在蜂窝多小区MIMO通信环境下,基于信漏噪声比(Signal-to-Leakage-Noise Ratio,SLNR)最大准则,提出了改进的多用户下行链路线性预编码算法。通过在优化目标中考虑接收端白化滤波器的影响,该预编码算法实现了对用户间干扰和小区间干扰(OCI)的同步抑制消除;在求解预编码矩阵优化问题时,本文基于QR分解提出了一种新的低复杂度求解算法,该算法能以较低的计算复杂度实现系统性能的有效提升。仿真实验结果表明,本文的改进SLNR线性预编码算法能有效抑制小区间干扰(OCI)的影响,使多小区MIMO系统获得更高的和速率(Sum Rate)容量。      

极化码的多比特译码算法研究

针对极化码的连续消除列表（successive cancellation list,SCL）译码算法的高时延问题,提出了基于对数似然比的多比特SCL（multi-bit SCL,MSCL）译码算法,可以在一个判决时刻同时译出多个码字比特,在不损失译码性能的前提下,将译码时延由3N-2个时钟降为4N/M-2个时钟,相比于现有的多比特SCL译码算法,MSCL译码算法具有更低的路径度量值计算复杂度。为了降低循环冗余校验（cyclical redundancy check, CRC）辅助的SCL（CRC aided SCL,CA-SCL）译码算法的译码时延以及存储空间,提出了分段CRC辅助的MSCL（segmented CRC-aided MSCL,SCA-MSCL）译码算法,并提出了分段信息码字长度修正算法,来保证在信息位索引集A不变的前提下,实现每一分段结尾处对应的信息位索引能够被M整除。SCA-MSCL算法可以借助多个CRC判决来尽可能早地输出译码码字,从而减少译码器的存储空间以及译码时延。     

Improved Analysis of List Decoding and Its Application to Convolutional Codes and Turbo Codes

A list decoder generates a list of more than one codeword candidates, and decoding is erroneous if the transmitted codeword is not included in the list. This decoding strategy can be implemented in a system that employs an inner error correcting code and an outer error detecting code that is used to choose the correct codeword from the list. Probability of codeword error analysis for a linear block code with list decoding is typically based on the "worst case" lower bound on the effective weights of codewords for list decoding evaluated from the weight enumerating function of the code. In this paper, the concepts of generalized pairwise error event and effective weight enumerating function are proposed for evaluation of the probability of codeword error of linear block codes with list decoding. Geometrical analysis shows that the effective Euclidean distances are not necessarily as low as those predicted by the lower bound. An approach to evaluate the effective weight enumerating function of a particular code with list decoding is proposed. The effective Euclidean distances for decisions in each pairwise error event are evaluated taking into consideration the actual Hamming distance relationships between codewords, which relaxes the pessimistic assumptions upon which the traditional lower bound analysis is based. Using the effective weight enumerating function, a more accurate approximation is achieved for the probability of codeword error of the code with list decoding. The proposed approach is applied to codes of practical interest, including terminated convolutional codes and turbo codes with the parallel concatenation structure     

Error restricted fast MAP decoding of VLC

Joint source channel techniques based on Variable-Length Coding (VLC) have been widely used. One of the most famous VLC decoders is optimal Maximum A Posteriori (MAP) decoder based on directed graph search and soft-input theory. Due to the high complexity of directed graph search, many reduced complexity methods have been proposed. In this paper, we propose two error restricted algorithms for fast MAP decoding of VLC and compare them with three existing methods. Simulation results show that our methods outperform existing methods in terms of decoding complexity with nearly the same performance on Symbol Error Rate (SER) of optimal decoding. When used in a larger codeword set, the superiority in decoding complexity of our methods is more remarkable.     

纠正随机错误与长突发删除的多进制乘积码研究

考虑多进制LDPC码的符号特性，以及对其残留错误和删除的分析，本文采用多进制LDPC码作为内码，相同Galois域下的高码率RS码作为外码来构造多进制乘积码；并提出了一种低复杂度的迭代译码方案，减少信息传输的各类错误。在译码时，只对前一次迭代中译码失败的码字执行译码，并对译码正确码字所对应的比特初始概率信息进行修正，增强下一次迭代多进制LDPC译码符号先验信息的准确性，减少内码译码后的判决错误，从而充分利用外码的纠错能力。仿真结果显示，多进制乘积码相较于二进制LDPC乘积码有较大的编码增益，并通过迭代进一步改善了性能，高效纠正了信道中的随机错误和突发删除。对于包含2%突发删除的高斯信道，在误比特率为10-6时，迭代一次有0.4 dB左右的增益。      

Precoding and decoding design for two-way MIMO AF multiple-relay system

In this paper, a joint precoding and decoding design scheme is proposed for two-way Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) multiple-relay system. The precoding and decoding matrices are jointly optimized based on Minimum Mean-Square-Error (MMSE) criteria under transmit power constraints. The optimization problem is solved by using a convergent iterative algorithm which includes four sub-problems. It is shown that due to the difficulty of the block diagonal nature of the relay precoding matrix, sub-problem two cannot be solved with existing methods. It is then solved by converting sub-problem two into a convex optimization problem and a simplified method is proposed to reduce the computational complexity. Simulation results show that the proposed scheme can achieve lower Bit Error Rate (BER) and larger sum rate than other schemes. Furthermore, the BER and the sum rate performance can be improved by increasing the number of antennas for the same number of relays or increasing the number of relays for the same number of antennas.     

改进的离散字母表迭代译码算法研究

为了优化LDPC迭代译码性能和降低算法复杂度,提出了一种改进的基于Gallager A算法的2b离散字母表迭代译码算法。在每一轮迭代中,Tanner图上的校验节点与变量节点之间所传递的消息有1b表示符号值,另1b反映码字结构特性,其中变量节点更新规则是通过查表法来实现的。在二元对称信道下针对列重为3的规则LDPC码做了仿真实验,仿真结果表明该算法性能明显优于原算法,并且具有较低的复杂度。     

两跳中继分布式预编码码字选择方案

针对两跳分布式预编码MIMO中继系统,为了克服码字选择复杂度较高的缺点,提出一种基于单跳信道右奇异特征向量反馈的最小距离准则码本选择策略。首先给出基于均方误差矩阵的两跳分布式预编码设计方法,选取单跳信道右奇异特征向量作为反馈量,利用RVQ码本对其量化,最后采用最小距离准则对码字进行选择。仿真结果表明,在反馈比特数目相同的情况下,得到的系统BER性能与现有算法相近,但系统的和速率性能优于已有算法,且计算复杂度降低大约一半。     

一种基于分段CRC码级联Hash极化码的设计

极化码作为一种线性分组码，具有较低的编码复杂度和确定的构造，但当其为中短码长时，性能会有所降低。提出一种基于分段循环冗余校验（cyclic redundancy check，CRC）码级联Hash极化码的设计方法，该方法在原有Hash极化码（Hash-Polar）的基础上，采用CRC分段校验进行双校验，分段CRC码在译码过程中能辅助路径度量，即对译码路径进行修饰，以此提高路径选择的可靠性，提高性能；另外，分段校验是将校验码分散地添加到输入的信息序列中，译码时对于CRC不通过的情况，可提前终止译码路径以省去不必要的译码计算量。最后，译码结束时，Hash校验码对修饰后的L条路径进行校验，选出最佳译码路径。仿真结果表明，所提出的设计方法比 CRC 辅助的 Hash 极化码（Hash-CRC-Polar）误码性能更优异。在高斯信道下，当码长为 128 bit、码率为 1/2、误码率为 10^-3时，所提出的基于分段 CRC 校验码的 Hash 极化码比Hash-CRC-Polar获得了约0.25 dB的增益。     

Improved QO-STBC for three and four transmit antennas

A new quasi-orthogonal space-time block code (QO-STBC) based on ABBA code with lower decoding complexity and higher bit error statistics (BER) performance was proposed by U.Park recently,which can obtain full transmission rate and full diversity.In this article,the authors proposed an improved U.Park scheme based on rotational ABBA code.For eliminating the interference terms resulting from neighboring signals during signal detection,two different matrixes are used.And independent decoding can be realized when maximum-likelihood decoding at the receiver is used.Simulation results demonstrate that the BER performance is improved dramatically without increasing the decoding complexity compared with U.Park scheme.     

Decoding the Golden Code: A VLSI Design

The recently proposed Golden code is an optimal space-time block code for 2$,times,$ 2 multiple-input–multiple-output (MIMO) systems. The aim of this work is the design of a VLSI decoder for a MIMO system coded with the Golden code. The architecture is based on a rearrangement of the sphere decoding algorithm that achieves maximum-likelihood (ML) decoding performance. Compared to other approaches, the proposed solution exhibits an inherent flexibility in terms of QAM modulation size and this makes our architecture particularly suitable for adaptive modulation schemes. Relying on the flexibility of this approach two different architectures are proposed: a parametric one able to achieve high decoding throughputs ($>$ 165 Mb/s) while keeping low overall decoder complexity (45 KGates), a flexible implementation able to dynamically adapt to the modulation scheme (4-,16-,64-QAM) retaining the low complexity and high throughput features.