Optimization for faster-than-Nyquist signaling based combining under multi-path channel

We propose a faster-than-Nyquist (FTN) signaling based combining scheme to increase the achievable rate for the single-input-single-output (SISO) system and the single-carrier system under the multi-path channel, where the combining scheme aims to combine the signals received at all symbol periods during the channel length for each transmitted symbol. An important feature of the FTN signaling based combining scheme is that the transmitter ceases the transmission for b symbol periods after transmitting each symbol. By proposing the optimization algorithm for finding the optimum b that maximizes the achievable (information) rate, we propose in this paper the optimal FTN signaling based combining scheme. We first establish the optimization problem and then present a theorem for proving the existence of the optimum b that maximizes the lower bound of the average achievable (information) rate. On the basis of this theorem, we present the steps of the proposed optimization algorithm. Numerical results are provided, and they confirm that the proposed optimization algorithm can find the optimum b.     

基于连续干扰消除的超奈奎斯特信号迭代接收技术

为了消除超奈奎斯特(FTN)调制技术引入的干扰,设计了基于连续干扰消除(SIC)的Tur-bo迭代均衡接收机.对于单载波FTN系统,首先建立了FTN信号等效模型,然后接收机根据等效模型和译码器输出的软信息重建干扰,并通过多次连续干扰消除和译码逐步消除,具有较低的复杂度.同样地,在多载波FTN系统中,根据译码器输出的软信息和成型脉冲的时频特性重建引入的干扰并通过多次迭代给予消除.仿真表明,在加速因子不是太小时,基于SIC-Turbo均衡的接收机能够有效消除干扰,可获得近似正交传输时的误码性能.     

超奈奎斯特传输技术:现状与挑战

超奈奎斯特传输技术作为一种非正交传输技术,近年来受到了广泛的关注.不同于传统的正交传输信号,超奈奎斯特信号的符号传输速率因为超过了奈奎斯特无码间串扰速率而带来了不可避免的符号间干扰,然而这一传输方式也被证明可以带来更高的信道容量.因此超奈奎斯特技术成为了一种具有高频谱利用率的新型传输方法,也为带宽受限的通信场景带来了新的解决方案,并且其在卫星信道以及第五代移动通信的回程链路中的应用成为了研究热点.本文对超奈奎斯特传输的概念与原理、容量计算、实现方式、检测方法以及性能与应用做了详细的总结并对其目前的技术难点进行了讨论.     

对6G关键技术发展的思考

以5G为基础,6G将构建空天地海泛在通信网络,并采用多种先进技术来进一步提升系统容量、能量与频谱效率、可靠性以及传输时延等核心技术指标。作为非正交传输技术的代表,超奈奎斯特传输(FTNs)不仅可以实现频谱资源的高效利用,还可与多种6G候选关键技术进行联合设计来提升系统核心技术指标,因此极具应用潜力。     

超奈奎斯特传输技术:面向6G的应用价值与挑战

超奈奎斯特（FTN）传输技术通过压缩发送符号时域/频域间隔,在一个符号周期内重叠发送多流数据,从而打破了奈奎斯特脉冲波形的正交性,实现了在有限带宽内传输更多数据的目的。首先,阐述了FTN的技术原理,梳理了其发展现状;其次,分析相关的关键性问题——明确了FTN容量与香农容量的关系,以及相关技术的内在联系;最后,讨论了 FTN在 6G通信中的应用可能性,提出了其应用价值和挑战：FTN 是一种可逼近香农容量的高谱效传输方案,但接收机复杂度过高可能成为其在 6G 应用中的关键阻碍。     

Log-normal湍流信道中超奈奎斯特传输系统的误码性能

超奈奎斯特传输理论与调制技术相结合,可有效提高系统的频谱效率。本文将超奈奎斯特理论引入大气激光通信系统,构建了一种适合于log-normal湍流信道的超奈奎斯特光传输系统,推导了QPSK调制方式下超奈奎斯特大气光传输系统平均误码率的表达式,利用蒙特卡洛仿真进一步分析了该系统的误码性能及频谱效率。结果表明:采用超奈奎斯特技术方案可以较大幅度提升大气光传输系统的频谱效率,当SNR为18 dB,S.I.为0.4时其频谱效率可以达到1.7 Baud/Hz,而未采用超奈奎斯特技术时只有1.56 Baud/Hz。另一方面,大气湍流对超奈奎斯特系统误码性能的影响较明显,当S.I.为0.4,BER为3.8×10^-3时,信噪比恶化了约1 dB。相对于频谱效率的提升,误码性能的恶化是能够接受的。因此,可以将FTN技术引入大气光传输系统来提高系统的频谱效率。     

无穷范数松弛的低复杂度超奈奎斯特检测

超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)速率传输可以有效提高频谱效率,但这种非正交传输方式引入的严重码间串扰相应提高了接收端的处理难度。针对该问题,设计了一种基于循环成块传输的低复杂度检测算法。最优检测被建模为无约束的二元二次规划(Boolean Quadratic Program,BQP)问题,为了求解该NP-hard问题,采用无穷范数约束松弛原问题的非凸可行解集,并基于次梯度下降法提出松弛问题的有效优化算法。数值仿真结果表明,所提算法在误比特率(Bit Error Rate,BER)性能上优于频域均衡,且在可接受的性能损失范围内算法执行效率远高于理论最优的最大似然序列估计(Maximum Likelihood Sequence Estimation,MLSE)。     

6G背景下超奈奎斯特技术的机遇

超奈奎斯特技术是未来6G的关键技术之一。简要介绍超奈奎斯特技术的技术原理、实现方案和技术应用。结合目前的研究进展,探寻超奈奎斯特技术在未来6G中的应用前景,并对该技术的发展做出展望。     

Faster-than-Nyquist transmission based on multi-layer superposition

Faster-than-Nyquist (FTN) signaling technique has received much attention recently as an effective way of enhancing the spectral efficiency.In order to reduce the detection complexity for FTN signals,a multi-layer superposition transmission approach was present.In addition,how to calculate upper bounds on the highest information transmission rate was shown and how to choose suitable component codes was suggested.Numerical results show that the system with different code rates and power on each layer outperforms the system with only power variance on each layer,meanwhile results also imply that given the roll-off factor of the pulse shaping function is not zero,the proposed system is superior to the orthogonal system with a higher modulation format.