连续衰落信道下适用于酉空时调制的多符号差分球形译码算法

基于连续衰落信道假设,将一种具有递推形式的近似最大似然(ML)度量嵌入自动球形译码算法中,提出了多符号差分近似自动球形译码(MSDAASD)。该算法适用于一般酉空时星座,克服了准静态信道假设下多符号差分球形译码(MSDSD)的错误平层现象,具有接近ML检测的性能,其平均复杂度在大多数情况下低于相同假设下的判决反馈检测算法。     

差分酉空时调制

总结了差分酉空时调制的原理和编译码方法。差分酉空时调制是多输入多输出（MIMO）无线通信中不需要信道信息的一种调制方法,它的性能比相干检测接收差3dB。文中首先介绍了酉空时调制的基本原理和在各种信噪比下的信号星座图的设计原则;然后在此基础上介绍了不需要信道信息的差分酉空时调制;最后介绍了差分酉空时调制的最新进展,指出了其研究方向。     

一种新的酉空时调制

为了更有效地提高系统的频带利用率,该文提出一种多调制方式联合的设计思想,并推导出其实现的必要条件和几种可能途径。由理论结果导出一种新的调制方式差分相位酉空时调制(DPUSTM),并设计了相应的非相干解调算法。DPUSTM将酉空时调制(USTM)和差分相移键控(DPSK)调制有机地融合,在提高系统频带利用率方面比目前已有的USTM系统更简单易行。可以较低的复杂度分别解调出酉空时(UST)信号和DPSK信号,不仅保持了UST信号低误比特率的优点,并可适用于多种速率并行传输的无线数据通信。仿真结果证明理论分析和给出的设计是有效的,而且表明了DPUSTM的性能可比USTM和DSTM更优越。     

一种低复杂度空间调制球形译码检测算法

现有的空间调制系统球形译码（Sphere-Decoding,SD）检测算法虽然能够较大地降低最大似然（Maximum-Likelihood,ML）检测算法的计算复杂度,但由于其更新半径比较松散、收敛较慢,计算复杂度降低的水平仍十分有限,尤其是在高阶调制系统下.针对上述问题,采用统计分布的思想对现有算法更新半径中的冗余项进行估计,提出了两种改进的球形译码检测算法.理论分析与仿真结果表明,改进算法在达到最优检测性能的同时,极大地降低了传统球形译码的计算复杂度,具有较好的理论和实际应用意义.     

一种降低接收机复杂度的差分空时调制方案

基于对角信号的差分酉空时调制技术不需要信道估计并能实现满天线分集,但接收机的计算复杂度与发射天线数和数据率成指数关系。该文针对发射天线数为偶数的系统,提出了一种降低接收机计算复杂度的差分空时调制方案。该方案将发射天线分成相等数目的两组并在每一组天线上分别进行对角酉空时调制,接着构造差分编码矩阵使得两个对角信号的最大似然检测可以分开进行,从而大大降低了接收机的计算复杂度。理论分析和仿真表明,该方案仍实现了满天线分集,并且对于某些应用环境能提供比对角信号更好的误比特率性能。     

一种新颖的基于子矩阵交织的差分酉空时调制

差分酉空时调制(DUSTM)是一种应用于时变衰落信道下的多天线调制方法。该方法在慢衰落信道下无需知道信道状态信息而能获得全发送分集增益。但是,在快速衰落信道下,其性能明显恶化并且呈现出较高的误码平层。该文通过在差分酉空时调制中引入矩阵分割和子矩阵交织等操作提出了一种基于子矩阵交织的差分酉空时调制(SMI-DUSTM)方案,并对其性能进行了分析。性能分析和相应的计算机仿真证明了SMI-DUSTM 不仅能够继承DUSTM在慢衰落信道下的优点,而且在快速衰落信道下能够保持良好的系统性能。     

多发射天线的差分酉空时调制信号星座图

在无法获得信道状态信息的瑞利衰落信道里,分集积是高信噪比场景下酉空时信号具有良好性能的首要指标。采用全旋转矩阵的方法获得了极大分集积非群空时码,仿真结果表明,在高信噪比下,该非群空时码性能优于传统的酉空时循环码。     

一种基于球形译码的分层空时译码算法

为了进一步降低分层空时接收机的球形译码复杂度,提出了一种分组球形译码算法.接收对信号矢量的分量进行分组,每个分组内部采用球形译码算法进行检测,而各个分组之间通过判决反馈的方式进行干扰抵消.由于在各个分组内部进行球形译码,大大降低了最坏情况下的计算量,从而简化了接收机复杂度.计算机仿真结果表明,新算法能够明显的降低接收机译码过程的计算量.     

连续衰落信道下适用于酉空时调制的最大似然多符号差分检测算法

为酉空时调制系统设计的多符号差分球形译码(MSDSD)能以较低复杂度获得最大似然(ML)检测性能。但是,该算法基于准静态信道假设,当将它用于快衰落信道时会出现严重的误码平层现象。本文基于连续衰落信道假设,推导了一种ML度量的递推形式,并将其嵌入自动球形译码算法中,得到了的多符号差分自动球形译码(MSDASD)算法。该算法适用于一般酉空时星座,克服了MSDSD的误码平层现象,可达到ML检测的性能,其平均复杂度在大多数情况下低于相同假设下的判决反馈检测算法。     

酉空时调制系统中基于多符号差分检测的软检测器

该文设计了一种适用于差分酉空时调制体制的低复杂度软检测算法。该算法基于多符号差分检测,为软判决译码模块提供编码比特的对数似然比信息。仿真表明,在通常容许的误码范围内,采用所提出的软检测算法构建的差分酉空时调制系统比原硬判决系统节省2～4dB的信号功率,并解除了基于单符号差分检测的软检测算法在快衰落信道下的错误平层。     

Tree-Search Multiple-Symbol Differential Decoding for Unitary Space-Time Modulation

Differential space-time modulation (DSTM) using unitary-matrix signal constellations is an attractive solution for transmission over multiple-input multiple-output (MIMO) fading channels without requiring channel state information (CSI) at the receiver. To avoid a high error floor for DSTM in relatively fast MIMO fading channels, multiple-symbol differential detection (MSDD) has to be applied at the receiver. MSDD jointly processes blocks of several received matrix-symbols, and power efficiency improves as the blocksize increases. But since the search space of MSDD grows exponentially with the blocksize and also with the number of transmit antennas and the data rate, the complexity of MSDD quickly becomes prohibitive. In this paper, we investigate the application of tree-search algorithms to overcome the complexity limitation of MSDD. We devise a nested MSDD structure consisting of an outer and a number of inner tree-search decoders, which renders MSDD feasible for wide ranges of system parameters. Decoder designs tailored for diagonal and orthogonal DSTM codes are given, and a more power-efficient variant of MSDD, so-called subset MSDD, is proposed. Furthermore, we derive a tight symbol-error rate approximation for MSDD, which lends itself to efficient numerical evaluation. Numerical and simulation results for different DSTM constellations and fading channel scenarios show that the new tree-search MSDD achieves a significantly better performance-complexity tradeoff than benchmark decoders.     

Trellis-Coded Differential Unitary Space-Time Modulation with Multiple-Symbol Detection

Multiple-symbol detection (MSD) of differential unitary space-time modulation (DUSTM) uses maximum likelihood sequence detection of μ symbols to achieve a performance gain over conventional 2 symbol differential detection (DD). Using results from MSD, an additive symbol by symbol metric is developed for noncoherent detection of trellis-coded DUSTM (TC-DUSTM). In the Rayleigh fading channel, performance is almost as good as the performance of coherent detection of TC-DUSTM when μ is large, while computational complexity increases only linearly with the size of μ.     

一种性能更优的差分酉空时码正交旋转信号星座

由于差分酉空时码信号星座点之间的分集乘积是影响系统的重要因素.本文利用代数理论构造出一种正交旋转的差分酉空时码的信号星座集,使得原循环群星座成为新正交旋转星座的一个搜索子集,以扩大信号星座点之间的分集乘积,其误码率性能将比原循环群星座差分酉空时码有2dB多的增益.     

一种新的快衰落信道下的差分Unitary时空编码调制方法

该文提出了一种新的基于循环对角群码的差分Unitary 时空编码调制方法,这种新方法通过改变发送符号的顺序来降低快衰落信道时变对解码造成的影响,从而提高在快衰落信道下的性能。这种性能的提高是以处理时延和额外能量开销的增加为代价的,在实际应用中需要在这两者之间寻求平衡,处理时延越大,额外的能量开销就越小,反之亦然。 与传统的差分Unitary时空编码调制方法比较,理论分析和matlab做的Monte Carlo仿真结果表明,在快衰落信道下,提出的差分Unitary时空编码调制方法可获得明显的性能增益,能够显著降低系统的成对差错概率和误比特率。     

标准球形译码算法在发射相关MIMO信道下的平均复杂度分析

球形译码算法作为实现MIMO系统最大似然检测的一种有效方法,受到广泛重视.目前,几乎所有对球形译码算法的研究,均是基于假设信道衰落系数完全统计独立并且同分布,而在实际环境下,天线之间通常存在相关性,这样会使球形译码算法的复杂度发生变化.本文针对标准的球形译码算法,对其在发射相关MIMO信道下的复杂度进行了数学分析,推导了平均复杂度的数学表达式,并利用计算机仿真,比较了在不同的信噪比和不同的发射天线数下,发射相关性强弱对算法复杂度的影响.