基于卷积复用扩展的非正交波形传输理论关键技术研究

基本信息
批准号:61501459
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:王颖
学科分类:
依托单位:中国科学院信息工程研究所
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:汪永明,李晓娜,王宣宣,刘伟华,谢雪,段玉耀,曲昕瑶
关键词:
非正交波形传输高频谱效率波形信道容量广义超越奈奎斯特速率传输接收机复杂度
结项摘要

The bandwidth resources for mobile communications are scare and valuable, while the users and data services are ever-increasing, it's very important to improve the system capacity and spectral efficiency. The traditional large alphabet modulation, independent data bearing pulses and straightforward channel coding technologies could not accommodate with the development of future high-rate communication systems. There are many theoretical and practical problems in the high spectral efficiency communication scenario, such as how to improve and realize the channel capacity, the detection complexity problem, how to apply to the practical broadband channel, as well as the channel estimation problem when the channel frequency response is extremely uneven. To solve these problems, we introduce a non-orthogonal waveform transmission technique with convolutional multiplexed signaling which is faster than Nyquist rate. . Specifically, the channel capacity of proposed technique is deduced from the basic definition and information theory firstly. The technique can approach the waveform channel capacity. Besides, the shaping pulses and channel coding are considered to realize the capacity. Secondly, the superposition coding, successive interference cancellation and simplified iteration methods are employed to solve the complexity of receivers. Finally, under the premise that channel capacity is asymptotically loss-free, and the complexity is acceptable, the channel estimation for broadband channel and time/frequency synchronization are researched from the practical consideration.

适合移动通信的频谱资源非常稀缺且昂贵,而用户量和数据业务量仍在不断增长,因而进一步提升系统容量和频谱效率显得非常重要。传统的基于高阶星座映射、独立传输的信号波形,以及简单的纠错编码技术,无法满足高速率的未来通信发展的需要。引入一种广义超越奈奎斯特速率传输的非正交波形传输与信号设计,解决高频谱效率通信时的系统容量问题,接收机检测复杂度问题,如何应用在宽带信道中,以及实时估计无线信道冲激响应的问题。. 具体来说,首先,从基础信息论角度,由带限数字通信系统的信道容量定义,推导出非正交波形传输技术的信道容量,以及如何配合成型波形、信道编码实现该容量界;其次,借鉴高斯接入信道模型,通过叠加编码配合串行干扰抵消的策略,以及简化的迭代算法、序列检测等解决接收机复杂度问题;最后,在保证信道容量无渐进损失,及复杂度可接受的前提下,研究实现宽带多路非正交传输的信道估计、时频同步方案。

项目摘要

适合移动通信的频谱资源非常稀缺且昂贵,而用户数量和数据业务量呈现爆炸式增长,进一步提升通信系统容量和频谱效率极为重要。传统的基于高维映射、独立传输的信号波形,以及简单的纠错编码技术,无法满足未来通信发展的的需要。本项目通过引入一种广义超奈奎斯特速率传输的非正交波形传输技术,解决高谱效率通信时的系统容量问题、接收机检测复杂度问题、应用在宽带信道的信道估计、干扰管理、结合安全编码的系统设计等问题。.具体来说,基于基础信息论对该技术在AWGN信道、衰落信道的信道容量进行了推导,对该技术涉及的波形设计、编码等进行了研究,相比奈奎斯特准则下的正交传输技术,所述技术具有更高的信道容量和更优的系统性能。为增强该技术落地的可能性,基于非线性频域均衡方法对其接收机进行了设计和性能验证,并横向对比了已有算法与研究方法在鲁棒性、可靠性及复杂度等方面的性能,所述方法尤其适用于高频谱效率通信场景。同时,研究了一种基于叠加导频序列的时域信道估计方法,能够在高信噪比下逼近线性最小均方误差算法的性能。此外,对多用户通信系统的干扰对齐技术进行了研究和探讨,基于博弈论对预编码、后处理矩阵及功率分配策略进行了分析和讨论,利用信道状态信息对干扰对齐技术进行简化设计。最后,结合安全编码和混沌映射技术,探讨了安全通信系统的若干设计方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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