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广义空间调制系统的安全传输映射方案

计算机工程 2020年第2期46卷 148-153页

作者：陈发堂陈嘉田李秀重庆邮电大学通信与信息工程学院

为提高时分双工无线通信系统中广义空间调制(GSM)的安全性,提出一种新的GSM安全传输映射方案。将合法信道状态信息引入映射过程中,分别重选由空间比特和星座比特映射的激活天线组合索引和星座符号索引,以增强GSM系统的安全性。仿真结果... 详细信息

为提高时分双工无线通信系统中广义空间调制(GSM)的安全性,提出一种新的GSM安全传输映射方案。将合法信道状态信息引入映射过程中,分别重选由空间比特和星座比特映射的激活天线组合索引和星座符号索引,以增强GSM系统的安全性。仿真结果表明,该方案中的被动窃听者无法恢复激活天线组合索引与星座符号索引所携带的信息,其保密速率初始值较基于空间调制的方案提高184.31%,增强了系统的安全性。

关键词：广义空间调制映射方案合法信道状态信息保密速率误比特率

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广义空间调制MIMO系统的优化检测算法

电波科学学报 2018年第6期33卷 664-670页

作者：王华华亢成马昶陈东风重庆邮电大学重庆市移动通信重点实验室重庆400065

针对大规模多输入输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中采用广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)时信号检测复杂度过高的问题,提出一种新型天线分组激活方案.该方案首先需将发送天线分组激活,得到天线索引备... 详细信息

针对大规模多输入输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中采用广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)时信号检测复杂度过高的问题,提出一种新型天线分组激活方案.该方案首先需将发送天线分组激活,得到天线索引备选集,然后把天线组合符号按质量因子大小进行排序,最后遵循可信度判断准则进行量化判决检测,以此得到最佳的检测结果.相较于传统算法,所提出的检测算法避免了对信号空间的遍历搜索,在大规模天线系统下的性能更加优异.计算和仿真结果表明,本文提出的算法具有复杂度低、误码率低的特点,在采用广义空间调制的通信系统中具有较高的工程应用价值.

关键词：广义空间调制信号检测天线分组激活量化判决

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联合多天线选择映射的广义空间调制方案

北京邮电大学学报 2023年第5期46卷 22-27,59页

作者：冯宇李兴池吴震金小萍浙江香农通信科技有限公司丽水323050 中国计量大学浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室杭州310018

为了解决广义空间调制(GSM)系统中存在的信道间干扰和天线组合间的高相关性问题,提出了一种名为联合多天线选择进行映射的广义空间调制(JAS-GSM)方案。基于最小汉明距离最大化准则,设计了一种低复杂度的发射天线组合(TAC)优化算法,旨在... 详细信息

为了解决广义空间调制(GSM)系统中存在的信道间干扰和天线组合间的高相关性问题,提出了一种名为联合多天线选择进行映射的广义空间调制(JAS-GSM)方案。基于最小汉明距离最大化准则,设计了一种低复杂度的发射天线组合(TAC)优化算法,旨在降低天线间的相关性和计算复杂度。同时,利用优化后TAC的冗余特性,使所有TAC均参与码本映射,并基于最小欧式距离最大化准则设计了高效的联合映射码本筛选算法,以进一步提高系统的误码率性能。通过推导JAS-GSM方案的平均误码率理论边界公式,验证了仿真实验结果的准确性,并完成了辅助联合映射码本筛选算法的设计。仿真实验结果表明,与现有的天线选择方案和GSM变体调制方案相比,所提JAS-GSM方案具有更低的计算复杂度和更高的传输可靠性。

关键词：广义空间调制天线选择发射天线组合误码率

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广义空间调制系统分层叠加编码的迭代检测

重庆邮电大学学报（自然科学版） 2018年第2期30卷 184-190页

作者：陈发堂张丁全易润重庆邮电大学重庆市移动通信重点实验室重庆400065

在广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)系统中,接收端信号检测方案的误比特率性能与复杂度是重要衡量指标。将发送端的星座调制与分层叠加编码(superposition coded modulation,SCM)方案结合,接收端分层检测时各层的码本... 详细信息

在广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)系统中,接收端信号检测方案的误比特率性能与复杂度是重要衡量指标。将发送端的星座调制与分层叠加编码(superposition coded modulation,SCM)方案结合,接收端分层检测时各层的码本搜索空间大小仅与该层的调制方式有关,有效降低算法的搜索次数。为获得更好误比特率性能,引入迭代的思想,即迭代分层检测(iterative layered detection,ILD),通过在解调第1层符号信息时选出ite个候选组合集,分别进行第2层到第L层的循环迭代,最后选取第L层调制符号与对应码本间欧式距离最小的迭代次数,作为最优检测符号。仿真结果表明,其误比特率性能接近最大似然(maximum likelihood,ML)检测,且计算复杂度降低了81.25%。

关键词：广义空间调制分层编码调制信号检测迭代分层检测

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广义空间调制系统的正则化OMP检测算法

电讯技术 2018年第1期58卷 78-83页

作者：刘晓鸣景小荣重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

在广义空间调制(GSM)系统中,最大似然(ML)检测可以取得最优的检测性能,然而其计算复杂度随激活天线数的增加急剧增长。针对这一问题,提出了一种基于稀疏重构理论的低复杂度检测算法——正则化正交匹配追踪(ROMP)算法。该算法首先根据信... 详细信息

在广义空间调制(GSM)系统中,最大似然(ML)检测可以取得最优的检测性能,然而其计算复杂度随激活天线数的增加急剧增长。针对这一问题,提出了一种基于稀疏重构理论的低复杂度检测算法——正则化正交匹配追踪(ROMP)算法。该算法首先根据信道矩阵和当前残差的内积选取多个候选激活天线索引,接着对候选天线索引按正则化标准进行可靠性验证,剔除错误索引,缩小信号的搜索空间,最后通过求解最小二乘问题估计信号。仿真结果表明,与经典的正交匹配追踪(OMP)算法相比,所提算法以少许复杂度的增加为代价极大提升了检测性能,能够在检测性能与复杂度之间取得更好的折中。

关键词：广义空间调制信号检测最大似然正则化正交匹配追踪

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广义空间调制中的高效天线选择算法

现代电子技术 2019年第15期42卷 21-24页

作者：祁婷田红心杜文丛方旭愿西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 空军通信士官学校指挥信息系统与网络系辽宁大连116600

天线选择技术是一种能够提供高分集增益的有效手段。广义空间调制(GSM)系统可以与天线选择相结合使BER性能和系统容量得到提升。文中首先研究了GSM系统中基于欧氏距离的天线选择算法;然后提出一种低复杂度的基于模值排序准则的天线选择... 详细信息

天线选择技术是一种能够提供高分集增益的有效手段。广义空间调制(GSM)系统可以与天线选择相结合使BER性能和系统容量得到提升。文中首先研究了GSM系统中基于欧氏距离的天线选择算法;然后提出一种低复杂度的基于模值排序准则的天线选择算法;为了取得复杂度和传输性能的折中,最后提出一种结合模值排序和欧氏距离的天线选择算法。仿真分析结果表明,提出的新型结合模值排序和欧氏距离的算法是一种更有效的系统优化算法。

关键词：广义空间调制天线选择多输入多输出技术欧氏距离信息传输模值排序准则

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广义空间调制系统的天线选择与检测算法研究

广义空间调制系统的天线选择与检测算法研究

作者：段国彬长安大学

学位级别：硕士

大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术作为5G移动蜂窝网络的关键技术之一,近年来已经成为无线通信领域的研究热点。空间调制（SM）技术和广义空间调制（GSM）技术利用Massive MIMO的空域信息隐性地传输信号,不仅能有效克服信道间干扰... 详细信息

大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术作为5G移动蜂窝网络的关键技术之一,近年来已经成为无线通信领域的研究热点。空间调制（SM）技术和广义空间调制（GSM）技术利用Massive MIMO的空域信息隐性地传输信号,不仅能有效克服信道间干扰,而且降低了天线同步要求。由于隐形地传输信号,可提高信息传输速率,抵消由于空闲天线造成的频谱效率降低。同时,因为有效射频链路较少,可降低系统的实现成本以及复杂度,在频谱效率和能量效率之间达到折中,被认为是Massive MIMO系统的有力候选技术。本文以GSM系统为研究对象,重点研究GSM系统的接收端检测算法和激活天线组合选择算法,以改善系统性能。主要工作和创新点如下:1.在激活天线发射独立信息的GSM系统的检测算法中,最大似然（ML）检测算法复杂度极高,而复杂度较低的最小均方误差（OB-MMSE）检测算法的天线排序效果不明显。针对以上问题,本文提出一种基于迫零和部分最大似然的检测算法,相较于OB-MMSE算法,该算法的天线排序效果更优,且误码性能更好,尤其在高阶调制时优势更明显。在此基础上,本文又将串行干扰抵消思想加入到算法中,提高星座符号检测的正确率,进一步改善误码性能。2.对于激活天线发射相同信息的GSM系统,本文提出一种基于信号矢量和最小均方误差的低复杂度检测算法,该算法利用信号矢量的夹角对天线组合排序,然后根据排序结果采用MMSE依次估计星座符号,并根据预设阈值判断是否终止检测。该算法利用了天线发射相同信息的特点以及阈值的设置实现系统误码性能和计算复杂度的折中,具有一定的意义。3.针对GSM系统在相关信道下性能恶化的问题,本文利用GSM系统天线组合存在冗余的特点,提出一种基于范数和相关性的递增发射天线组合选择算法。该算法通过选取相关性较弱的发射天线组合,优化相关信道下激活天线组合集合,仿真结果表明,在瑞利衰落相关信道下,该算法可以明显提高系统的误码性能。

关键词：大规模多输入多输出广义空间调制信号检测天线组合选择相关信道

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广义空间调制系统中的信号检测算法研究

广义空间调制系统中的信号检测算法研究

作者：郭梦雨重庆邮电大学

学位级别：硕士

作为空间调制(Spatial Modulation,SM)技术的延伸,广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技术同时激活多根天线传输数据,有效地实现了空间复用技术与SM技术的结合,同时克服了SM技术中随发送天线数增多空间资源浪费严重和发... 详细信息

作为空间调制(Spatial Modulation,SM)技术的延伸,广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技术同时激活多根天线传输数据,有效地实现了空间复用技术与SM技术的结合,同时克服了SM技术中随发送天线数增多空间资源浪费严重和发送天线数必须满足2的整数次幂等缺点。与SM系统相比,GSM系统能够在频谱效率与设计成本之间取得较好的折中。因此,GSM技术成为第五代(5th-Generation,5G)移动通信系统颇具竞争力的候选技术之一。在GSM系统中,利用全搜索的最大似然(Maximum Likelihood,ML)算法进行信号检测时,虽然能够获得最优的检测性能,但是有着极高的复杂度,因而在实际工程中难以应用。相比ML检测算法,传统的线性检测算法虽然在复杂度方面得到了有效降低,但是其检测性能有非常明显的损失。鉴于此,本文以GSM系统中的信号检测算法为研究对象,主要工作内容和创新点如下:1.重点阐述了SM技术与GSM技术的基本原理和系统模型,并在此基础上对GSM系统中常见的ML检测算法、线性检测算法以及格基约减辅助的线性检测算法进行了详细地分析。同时,对这几种算法进行了仿真与对比。2.针对GSM系统中传统QRD-M(QR-Decomposition with M-algorithm,QRD-M)算法每层保留固定节点数造成额外计算量的问题,给出了一种基于动态M值的QRD-M检测算法。该算法利用设计的阈值与分支的累积度量值进行比较,动态地保留每层的节点数,达到降低搜索分支数的效果。仿真结果表明:该算法与传统的QRD-M检测算法相比,在牺牲少量检测性能的前提下有效降低了复杂度。3.针对传统QRD-M检测算法与基于动态M值的QRD-M检测算法的搜索路径中存在噪声影响的问题,本文进一步给出了一种基于伪逆最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)的QRD-M检测算法。该算法利用MMSE滤波原理,构建新的信道矩阵与接收信号,然后利用QRD-M算法进行信号检测。仿真结果表明:相同条件下,基于伪逆MMSE的传统QRD-M检测算法在保留一半的搜索分支数时,就可以基本达到与传统QRD-M检测算法相同的性能;在采用QPSK调制,收发天线数都为4,且激活天线数为2或3的两种情形下,当传统QRD-M检测算法保留分支数为4时,基于伪逆MMSE的动态M值QRD-M检测算法与之相比,不仅检测性能得到了提高,复杂度也有少量的降低。4.针对欠定系统中基于传统广义正交匹配追踪(Generalized Orthogonal Matching Pursuit,GOMP)的GSM信号检测算法存在选取正确激活天线索引率低和复杂度较高的问题,本文分别给出了基于Dice系数准则的GOMP的GSM信号检测算法和基于阈值判断的GOMP的GSM信号检测算法。在基于Dice系数准则的GOMP的GSM信号检测算法中,该算法利用Dice系数准则代替计算信道矩阵和当前残差所使用的内积法,将较好的子信道突显出来,提高有效激活天线索引选择的准确性。对于基于阈值判断的GOMP的GSM信号检测算法,该算法利用Dice系数值引入一个阈值,自适应地选取候选激活天线索引,并联合MMSE算法进行检测,同时加入可信度判断准则(Reliability Judge Rule,RJR)减少搜索次数。仿真结果表明:两种改进算法与基于传统GOMP的GSM信号检测算法相比,基于Dice系数准则的GOMP的GSM信号检测算法大大地提升了检测性能,同时复杂度只有极小量的增加;而基于阈值判断的GOMP的GSM信号检测算法在损失极少检测性能的情况下,有效地降低了复杂度,更好的在检测性能与复杂度之间取得折中,同时随着激活天线数的增加,其复杂度降低的程度更大。

关键词：广义空间调制信号检测算法 QRD-M算法广义正交匹配追踪

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广义空间调制信号检测算法研究

广义空间调制信号检测算法研究

作者：刘晓鸣重庆邮电大学

学位级别：硕士

针对传统空间调制(Spatial Modulation,SM)技术频谱利用率低、发送天线数必须为2的幂级数等问题,广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技术可同时激活多根天线以发送不同的调制符号,从而弥补了SM技术的不足。同时,GSM系统... 详细信息

针对传统空间调制(Spatial Modulation,SM)技术频谱利用率低、发送天线数必须为2的幂级数等问题,广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技术可同时激活多根天线以发送不同的调制符号,从而弥补了SM技术的不足。同时,GSM系统通过调整激活天线数目,使得系统可以在部署成本和频谱效率之间取得更好的折中。因此,GSM技术成为第五代移动通信系统(5th-Generation,5G)的热门候选技术之一。在传统的GSM信号检测算法中,最大似然(Maximum Likelihood,ML)检测作为最优检测算法,但其需要遍历搜索所有可能的激活天线和调制符号组合,其复杂度随天线数和调制阶数呈指数规律增长,故难以应用于实际系统中。线性检测算法与ML算法相比,其复杂度得到显著降低,但其检测性能损失也非常明显。鉴于此,本文以GSM系统作为研究对象,深入研究了GSM信号的检测算法,具体工作内容和创新点如下:1.GSM介绍及经典检测算法总结阐述了SM技术和GSM技术的基本原理和系统模型,在此基础上对常见的信号检测算法进行了总结。具体地,针对SM系统,介绍了包括ML算法、最大比合并(Maximum Ratio Combination,MRC)检测算法和归一化最大比合并(Normalized MRC,NMRC)算法;针对GSM系统,介绍包括线性检测算法、基于格基约减的检测算法和QRD-M检测算法。同时对各种算法进行了简要的数值仿真和对比。2.基于改进正则化正交匹配追踪(Regularized Orthogonal Matching Pursuit,ROMP)算法的GSM信号检测针对正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法存在选择错误激活天线索引的问题,给出了一种低复杂度的ROMP检测算法。在该算法中,首先根据信道矩阵和当前残差的内积选取多个候选激活天线索引,然后对多个候选激活天线索引按正则化标准进行可靠性验证,剔除错误索引,缩小信号搜索空间,最后通过求解最小二乘问题估计信号。仿真结果表明:该方法与OMP算法相比,在牺牲少许复杂度的情况下极大提升了检测性能,能够在检测性能和复杂度之间取得更好的折中。3.基于近端梯度算法的大规模多用户GSM-MIMO信号检测在大规模多用户GSM-MIMO信号检测中,ML算法复杂度极高,而基于稀疏重构的算法性能损失则非常严重,于是,文中给出了一种近端梯度检测算法。在该算法中,将GSM信号检测中非凸l范数优化问题转化其最优凸近似,即带l范数惩罚项的最小二乘问题,并结合梯度下降法的思想,理论分析并推导出迭代计算解向量的过程。仿真结果表明:该算法与迫零检测(Zero forcing,ZF)算法和基于稀疏重构的压缩采样匹配追踪(Compressive Sampling Matching Pursuit,CoSaMP)算法相比,检测性能有一定的提升。

关键词：广义空间调制信号检测算法压缩感知正交匹配追踪凸优化