具有天线选择与中继选择的空间调制技术

针对空间调制(SM)技术存在的缺欠,提出了具有天线选择和中继选择的空间调制系统方案。首先在多输入多输出(MIMO)信道模型下,通过对发送端天线选择,将拥有最佳信道状态的天线选出进行SM,打破SM技术对发送端天线数的限制,并提升采用高阶调制的SM分集性能。然后进一步将此思想引入协作通信网络,结合传感器网络的分级观念,提出采用中继选择和空间调制的中继传输协议,并通过仿真观察系统分集性能的改善。仿真结果表明,上述中继传输协议不仅能提升系统性能,而且使系统配置更加灵活。     

可见光通信中空间调制技术的研究进展

空间调制(SM)技术作为一种多天线传输技术,已经逐步应用到可见光通信(VLC)系统中,并成为该领域的研究热点。在介绍SM技术基本原理的基础上,从有效性、可靠性及与其他调制技术相结合三个方面分析总结了光空间调制(OSM)技术的研究进展,讨论了OSM技术的应用现状以及未来的发展趋势。     

空间调制系统低复杂度的天线选择算法

空间调制(Spatial Modulation,SM)是一种特殊的多天线传输技术,利用发送天线索引和发送的符号共同传递信息.为了获得发送分集增益,人们将天线选择技术应用到SM系统中,提高SM系统解调性能.在天线选择技术中,最大-最小欧式距离(Euclidean Distance Antenna Selection,EDAS)准则应用较为广泛,但是它的全搜索求解方法复杂度高,限制了其应用.为此,本文利用空间调制系统和调制符号本身的特性,从2维量化解调的视角出发,给出了两种低复杂度的最优天线选择算法,并通过计算机仿真和复杂度分析,表明了该算法的有效性和最优性.     

高铁场景下联合天线与IOS单元选择的分布式IOS-SM传输方案

针对高铁场景下封闭车厢带来的高信号穿透损耗导致传输速率下降问题,提出一种分布式智能全表面（intelligent omni-surface,IOS）辅助空间调制（spatial modulation,SM）的传输方案。首先,采用SM技术保证索引信息部分不受穿透损耗的影响;然后,为了减小远距离IOS车窗的高路径损耗和功率损耗,根据最大化接收信噪比原则对分布式IOS遍历选择,激活最佳IOS车窗传输SM调制信息。最后,为了减小缺失直视路径增益对系统容量性能的影响,基于功率损耗模型,采用天线移除原则和排序选择方式,对接收天线和IOS单元进行动态选择激活。仿真结果表明,相比于传统中继转发和可重构智能超表面-空间调制（reconfigurable intelligence surface-SM,RIS-SM）方案,所提方案更适合高铁通信场景。并且在功率损耗模型下,联合天线与IOS单元选择的分布式IOS-SM方案仍能够保证系统高性能传输。     

FEC编码的空间调制方案综述

空间调制系统作为多输入多输出技术(Multi-input Multi-output,MIMO)的一种,优点是在减少多天线方案的复杂度和成本的同时,始终能够保证较高的数据传输速率。在每个信道使用间隙下,仅使用一根选定的天线(称为活动天线)发送数据信号,并且活动天线空间位置作为数据传输的附加维度。然而,空间调制技术的分析和设计依然面临许多挑战,编码空间调制方案就是其中一种。针对编码空间调制方案,重点论述了Trellis码、BMST码、LDPC码以及多元LDPC码等信道编码空间调制方案,并且分析了这几种方案的特点以及它们在MIMO中的应用。     

有信道估计误差MIMO MRC系统性能研究

利用维希特随机矩阵理论和矩生成函数方法,推导了有信道估计误差的独立瑞利衰落信道上采用多输入多输出（MIMO）最大比合并（MRC）天线分集方案的矩形M进制正交幅度调制（MQAM）的平均误符号率（SER）解析表达式。数值计算结果阐明了信道估计误差和收发天线数对矩形MQAM调制MIMO MRC系统误码性能的影响。     

具有大规模天线选择与功率分配的协作通信

在瑞利衰落信道下研究了采用前向译码转发协议的三节点协作模型,分析了中继分布大规模天线阵列时系统的可靠性能。为了有效地降低系统复杂度,同时又能获得大规模天线带来的分集增益,给出了中继选择合并(SC)与天线选择空间调制(SM)相结合的组合传输方案。为了进一步提高可靠性能,研究了SC/SM组合方案如何通过功率分配优化其误比特率性能。仿真分析表明,大规模中继SC/SM方案的功率分配能够有效改善系统的误比特率性能。     

自适应多天线技术

多天线技术有多种实现模式,不同的实现模式有不同的特点和应用场景。文章首先介绍了波束赋形(BF)、循环延迟分集(CDD)、空间分集(SD)、空间复用(SM)等各种多天线技术实现模式的原理。进而分析了各种多天线模式的技术特征以及他们适合的应用场景。基于这些分析,文章提出了一种多天线模式自适应切换算法,他能根据应用场景或者无线信道特征,自适应地选择最优的多天线模式来发送数据,从而进一步发挥多天线技术的优势。     

面向物理层安全的广义随机空间调制技术

针对窃听信道质量优于合法信道质量时的物理层安全传输问题,提出了一种广义随机空间调制技术。该技术利用合法信道的瞬时状态信息随机扰乱比特到符号的映射关系,实现物理层安全传输。首先给出了广义随机空间调制系统的收发机结构。然后计算了合法接收用户的误码率上界和系统保密容量。从误码率上界的表达式得出,所提广义随机空间调制系统可靠性与传统广义空间调制相同,由此可在不损失系统可靠性的前提下实现安全传输。保密容量的计算表明,安全通信速率不随窃听方天线增多而下降,因此能抵抗具备海量天线的窃听者。最后用仿真验证理论分析的准确性和所提方案的有效性。     

扩展空间调制技术的低复杂度检测算法

针对发射天线数可变的扩展空间调制技术(Extended Spatial Modulation,ESM)提出了相应的低复杂度检测算法。传统的空间调制技术(Spatial Modulation,SM)将信息调制在发射的天线上,但是在一个符号周期内活跃的天线数为常数。而ESM允许在不同符号周期以不同数目的发射天线进行组合,不仅能够承载更多信息,同时对发射的天线也有了更多优选的空间,但是传统的检测算法在发射天线数固定时才能正常使用,针对ESM的特殊情况提出了阈值法检测天线,并通过数值实验给出了性能分析。     

射频开关加载的Koch振子天线研究

将射频开关和Koch分形振子天线相结合,设计了一种可工作在多个频段的射频开关加载的Koch振子天线。通过控制射频开关的通断,可使所设计的天线工作在几个不同的频段。所设计的Koch振子天线与普通振子天线相比,其长度有较大幅度的减小。HFSS软件仿真表明所设计的天线在几个不同的频段都具有良好的性能。     

Constellation design and performance analysis of the parallel spatial modulation

Spatial modulation (SM) is a relatively recent multiple‐input multiple‐output (MIMO) system in which information is carried by the index of the antenna used for transmission as well as by the conventional signal symbols. Several systems that build upon SM have since been proposed including the generalized SM (GSM), a variant of GSM with multiple active antennas (MA‐SM), quadrature SM (QSM), and parallel SM (PSM), among others. The PSM system can increase the spectral efficiency by splitting the antenna set into groups and applying SM independently in each group using the same signal symbol. In this paper, we first derive the upper bound on the error probability of the PSM. The search of the optimal constellation set is then formulated as a multi‐objective optimization problem, where the obtained constellation minimizes the asymptotic error probability. We conclude that as the number of antenna groups increases, the proposed constellation converges to the conventional phase‐shift keying at relatively low number of transmit antennas. The simulation results show that the proposed constellation outperforms conventional constellations by as much as 5 dB, for high‐modulation orders. Since the multi‐objective optimization is independent of the channel matrix, it can be easily done off‐line. This implies that these gains come at no complexity or delay cost.     

Spatial Modulation

Spatial modulation (SM) is a recently developed transmission technique that uses multiple antennas. The basic idea is to map a block of information bits to two information carrying units: 1) a symbol that was chosen from a constellation diagram and 2) a unique transmit antenna number that was chosen from a set of transmit antennas. The use of the transmit antenna number as an information-bearing unit increases the overall spectral efficiency by the base-two logarithm of the number of transmit antennas. At the receiver, a maximum receive ratio combining algorithm is used to retrieve the transmitted block of information bits. Here, we apply SM to orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmission. We develop an analytical approach for symbol error ratio (SER) analysis of the SM algorithm in independent identically distributed (i.i.d.) Rayleigh channels. The analytical and simulation results closely match. The performance and the receiver complexity of the SM-OFDM technique are compared to those of the vertical Bell Labs layered space-time (V-BLAST-OFDM) and Alamouti-OFDM algorithms. V-BLAST uses minimum mean square error (MMSE) detection with ordered successive interference cancellation. The combined effect of spatial correlation, mutual antenna coupling, and Rician fading on both coded and uncoded systems are presented. It is shown that, for the same spectral efficiency, SM results in a reduction of around 90% in receiver complexity as compared to V-BLAST and nearly the same receiver complexity as Alamouti. In addition, we show that SM achieves better performance in all studied channel conditions, as compared with other techniques. It is also shown to efficiently work for any configuration of transmit and receive antennas, even for the case of fewer receive antennas than transmit antennas.     

三小区多用户MIMO系统中干扰对齐优化算法

针对三小区多用户MIMO干扰信道系统,通过一个启发性例子,联合设计发射预编码矩阵和接收赋形矩阵,给出基于特征向量闭式解的干扰对齐优化算法,相比已有干扰对齐算法,用户端可使用更少的天线资源获得相同的自由度性能,且只需本小区内用户协作共享信道信息;并归纳出普适场景下系统配置与可达自由度之间的关系：设定每个小区中的基站配置M根天线和K个用户,用户配置N根天线,各个基站对本小区中每个用户都发送d个数据流,当M=N≥2 Kd时,所提算法总共可获得3 Kd个自由度。所提算法可以完全消除小区间干扰和用户间干扰,相比传统的正交化干扰抑制算法,系统容量得到了明显地提升。     

一种基于跨层设计的协作多址接入方案

协作通信容许移动节点共享彼此间的天线以构建虚拟多入多出系统,可以有效获得空间分集增益。提出了一种结合网络分集多址接入(NDMA)和协作通信的随机接入方案,利用多天线接收,可以快速分离冲突数据包,实现多包接收的能力。理论分析和仿真结果表明,所提方案能充分利用空间资源,相比传统NDMA方案和TDMA方案,可以显著提高系统的有效吞吐量。     

协同通信——提升无线通信系统性能的倍增器

协同通信融合了分集技术与中继传输技术的优势,可以获得多天线与多跳传输增益,显著改善无线通信系统的性能.首先,阐述协同通信的历史背景、基本概念、操作方式和工作原理、并对有待解决的键技术问题进行了分析.然后,着重说明了协同通信和认知无线电技术的结合,并探讨了协同通信技术可能的应用.     

协同通信——提升无线通信系统性能的倍增器

协同通信融合了分集技术与中继传输技术的优势，可以获得多天线与多跳传输增益，显著改善无线通信系统的性能。首先，阐述协同通信的历史背景、基本概念、操作方式和工作原理、并对有待解决的键技术问题进行了分析。然后，着重说明了协同通信和认知无线电技术的结合，并探讨了协同通信技术可能的应用。     

Power allocation for AF relaying aided spatial modulation in the presence of imperfect channel state information

By combining Spatial modulation (SM) with cooperative communication, the diversity gain brought by cooperative relaying and high rate of SM can be obtained. In this paper, considering amplify-and-forward (AF) protocol, the performance of cooperative SM system with imperfect channel state information (CSI) over Rayleigh channel is analyzed. According to the performance analysis, the moment generating functions (MGFs) of effective signal-to-noise ratios (SNRs) are derived. With the MGFs, closed-form expressions of the error probability of antenna index detection and the error probability of symbol detection for imperfect CSI are achieved. Thereby, the approximate overall average bit error ratio (BER) is obtained, and these theoretical expressions include those under perfect CSI as special cases. Besides, the asymptotically approximate BER for large SNR is also derived. Based on this, a suboptimal power allocation (PA) scheme is developed, and the corresponding PA coefficients are attained by minimizing the asymptotical BER. As a result, closed-form PA can be attained for the system with multiple receive antennas. Computer simulations show that the theoretical BERs are close to the corresponding simulated results, which illustrates the effectiveness of the derived theoretical expressions. Compared with the conventional equal PA scheme, the proposed PA scheme enhances the BER performance efficiently.     

便携式超宽带穿墙成像雷达阵列模式性能研究

受限于便携性要求,超宽带穿墙成像雷达可用的天线数量有限,因而面临着如何充分利用有限的天线获取最优成像性能的难题。文中主要比对研究了UWB、TWIR在3种不同天线阵列配置模式下的性能。论述了3种不同的阵列配置模式,分析比对了在3种模式下UWB、TWIR的方位向分辨率和干涉区域,并通过仿真实验进行了验证分析,给出了合理等效孔径和虚拟阵元密度下的最佳阵列性能配置参考。     

单频MIMO PCL中的数据关联改进

通过合并多输入多输出（MIM（））和无源相干定位（PCL）雷达的两种思想,可以同时获取近期开始研究的这两种雷达的优势。虽然在发射机和接收机中使用多个天线,即采用机会照射可提供目标的空间分集,但最重要的一点是雷达可对截击机进行隐蔽探测。但是,当单频网络（SFN）发射机用作非协作发射机时也会产生一些问题。这种情况下,在接收机中无法辨别出多发射机探测多目标返回的信号。因此,为了获取MIM0雷达的分集增益和定位目标,有必要开发一项技术将接收机中的每个回波分配至发射机和目标。在以前的工作中已经提出这一技术,该文通过智能化算法改进来提升这项技术。