OFDM Synthetic Aperture Radar Imaging with Sufficient Cyclic Prefix
现有的线性调频（LFM）（或步进频率）和随机噪声合成孔径雷达（SAR）系统可以对应于过去的第二代和第三代无线通信中的跳频（FH）和直接序列（DS）扩频系统。类似于当前和未来的无线通信代，在本文中，我们提出了OFDM SAR成像，其中一个足够的循环前缀（CP）被添加到每个OFDM脉冲。充分的CP插入将来自多径的符号间干扰（ISI）信道转换为多个无ISI子信道作为无线通信系统中的关键，并且类似地，它在SAR系统中提供无距离单元间干扰（IRCI）（高距离分辨率）的SAR图像。充分的CP插入以及我们新提出的SAR成像算法，特别是OFDM信号也区分本文从所有现有的研究文献中的OFDM雷达信号处理。仿真结果表明，我们提出的基于CP的OFDM SAR成像算法的高距离分辨率性能。
2014-05-07 cs.IT math.IT
Coded OFDM by Unique Word Prefix
本文提出了一种新的正交频分复用（OFDM）发射信号结构和调整优化接收机。代替传统的循环前缀，我们使用一个确定性的序列，我们称之为唯一字（UW），作为保护间隔。我们展示了如何独特的话，这已经很好地研究了单载波系统的频域均衡（SC/FDE），也可以在OFDM符号。由于唯一字表示已知序列，所以它们可以有利地用于同步和信道估计目的。此外，所提出的方法在子载波序列内引入了复数Reed-Solomon（RS-）码结构。这允许RS解码或在接收器处的迫零级之后应用高效维纳平滑器。我们提出了在室内多径环境中的仿真结果，以突出所提出的方案的优点。
2010-01-08 cs.IT math.IT
MIMO OFDM Radar IRCI Free Range Reconstruction with Sufficient Cyclic Prefix
在本文中，我们提出了具有足够的循环前缀（CP）的MIMO OFDM雷达，其中从不同的发射机发送的所有OFDM脉冲共享相同的频带，并在离散频域中的每个子载波彼此正交。正交性不受来自发射机的时间延迟的影响。因此，我们提出的MIMO OFDM雷达具有相同的单发射机雷达的距离分辨率，并实现全空间分集。正交设计用于实现跨发射机的这种正交性，利用正交设计，仅需要为第一发射机设计OFDM脉冲。提出了一种联合脉冲压缩和脉冲相干积累的距离重建方法。为了获得最佳的信噪比进行距离重建，我们应用仿酉滤波器组理论设计的OFDM脉冲。然后，我们提出了一种改进的迭代限幅和滤波（MICF）算法的OFDM脉冲的设计联合，当其他重要因素，如峰均功率比（PAPR）在时域上，也被考虑。与我们提出的MIMO OFDM雷达，有没有干扰的范围重建不仅跨发射机，而且跨范围内的小区在一个叫区间小区干扰（IRCI）自由，这是类似于我们以前提出的基于CP的OFDM雷达单发射机。仿真结果表明，基于CP的MIMO OFDM雷达性能优于现有的多相码频段共享MIMO雷达和频分MIMO雷达。
2014-06-01 cs.IT math.IT
Non-Systematic Complex Number RS Coded OFDM by Unique Word Prefix
在本文中，我们扩展了我们最近推出的概念UW-OFDM（唯一字正交频分复用）。在UW-OFDM中，循环前缀（CP）被确定性序列（所谓的唯一字（UWs））替换。通过适当地加载一组冗余子载波来生成UW。由此，以相当自然的方式引入系统复数里德所罗门（RS）码构造，因为RS码可以被定义为向量的集合，对于该向量，在另一个域w.r.t.离散傅立叶变换。(For不为零的固定块，即，UW，生成RS码的陪集码。原始系统编码UW-OFDM概念中的剩余问题是冗余子载波符号不成比例地贡献平均OFDM符号能量的事实。在本文中，我们介绍了非系统编码的UW-OFDM的概念，其中的冗余不再分配给专用的子载波，但分布在所有的子载波。我们得到最佳的复值代码生成器矩阵匹配的BLUE（最佳线性无偏估计）和LMMSE（线性最小均方误差）的数据估计，分别。借助仿真，我们突出了优越的频谱特性和优越的BER（误码率）性能的非系统编码UW-OFDM相比，系统编码UW-OFDM以及CP-OFDM在AWGN（加性高斯白噪声）和频率选择性环境。
2012-12-06 cs.IT math.IT
CVNN-based Channel Estimation and Equalization in OFDM Systems Without Cyclic Prefix
针对循环前缀降低OFDM系统频谱效率的问题，研究复值神经网络在无循环前缀场景下的信道估计性能，发现相位透射径向基函数神经网络的每比特能量性能优于经典估计算法。
2023-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Blind Cyclic Prefix-based CFO Estimation in MIMO-OFDM Systems
本文提出一种基于循环前缀的低开销盲CFO估计方法，利用天线和时间分集，提供闭式解和算法，在计算复杂度线性增加下显著提升MIMO-OFDM系统性能。
2023-08-29 cs.IT eess.SP math.IT
Transceiver Design for Dual-Hop Non-regenerative MIMO-OFDM Relay Systems Under Channel Uncertainties
本文研究了信道估计误差下双跳非再生（放大转发）MIMO-OFDM系统的线性收发机设计。首先推导了两跳信道估计误差的二阶矩。然后基于贝叶斯框架，提出了在信道估计误差下中继节点线性转发矩阵和目的节点均衡器的联合设计，以最小化目的节点输出信号的总均方误差（MSE）。相关和不相关的信道估计误差的最优设计被认为是。还公开了与现有算法的关系。此外，这种设计扩展到联合设计涉及源预编码器的设计。仿真结果表明，所提出的设计优于仅基于估计的信道状态信息的设计。
2012-09-18 cs.IT math.IT
Quasi-Newton FDE in One-Bit Pseudo-Randomly Quantized Massive MIMO-OFDM Systems
针对一位伪随机量化大规模MIMO-OFDM系统，提出基于牛顿法的低复杂度准牛顿频域均衡方案，以减轻量化失真并支持高阶调制，性能优于基准检测器。
2023-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Comparison of CP-OFDM and OQAM-OFDM Based WiFi Systems
在本文中，针对基于802.11a的系统，给出了偏移-QAM-OFDM（OQAM-OFDM）和循环前缀OFDM（CP-OFDM）方案的直接比较。因此，所选择的算法和设计的选择被描述和评估作为一个整体系统的比特和帧出错率（BER/FER）的性能，以及频谱效率和复杂性的存在下的多径传播不同的调制阶数。结果表明，OQAM-OFDM方案具有相似的BER和FER性能，但频谱效率提高了24%，可实现的吞吐量却增加了5倍的计算复杂性。
2016-05-04 cs.IT math.IT
Study of Timing Synchronization in MIMO-OFDM Systems Using DVB-T
OFDM（正交频分复用）在有效利用带宽和数据率方面为4G和3GPP LTE系统提供了有前途的物理层。本文重点介绍了OFDM在地面数字视频广播（DVB-T）中的实现。主要研究了OFDM系统中存在的定时偏移问题，并提出了使用循环前缀（CP）作为修改的SC（Schmidl和COX）算法的解决方案。它还强调了定时同步以及通过位出错率的性能比较。OFDM中的同步问题很重要，如果不适当地解决，可能导致信息丢失。仿真实现了DVB-T系统，并在一定的分布模型下比较了不同的同步方法。
2014-04-30 cs.IT math.IT
An Artificial-Noise-Aided Hybrid TS/PS Scheme for OFDM-Based SWIPT Systems
我们提出了一种新的人工噪声辅助的混合时间切换/功率分配方案的正交频分复用（OFDM）系统安全地传输数据和传输能量到一个合法的接收节点。在我们提出的方案中，循环前缀除了消除OFDM块之间的符号间干扰之外还有两个好处。首先，它使合法的发射机发送人工噪声（AN）向量的方式，使得干扰可以在合法的接收机信息解码之前被消除。其次，它的功率用于激励合法接收器。我们优化的循环前缀长度，时间切换和功率分配参数，以及在合法的发射机的数据和AN信号之间的功率分配比，以最大限度地提高平均保密率的平均能量传送率在合法的接收机的约束。我们的数值结果表明，我们提出的方案可以实现高达23%的平均保密率增益相对于一个纯粹的功率分配方案。
2016-12-19 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling Interference Between OFDM/OQAM and CP-OFDM: Limitations of the PSD-Based Model
为了应对下一代无线网络（5G）提出的挑战，在过去几年中已经进行了重要的研究工作，以找到比广泛部署的循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）更好地频谱局部化并且对偏振效应更不敏感的新波形。研究最多的方案之一是基于PHYDYAS滤波器脉冲的OFDM偏移正交幅度调制（OFDM/OQAM）。在最近的文献中，OFDM/OQAM和CP-OFDM之间的频谱共存通常基于功率谱密度（PSD）模型进行研究。在本文中，我们表明，这种方法是有缺陷的，我们表明，实际的干扰注入到CP-OFDM的OFDM/OQAM系统是远远高于传统的预期与PSD为基础的模型在文献中。我们表明，虽然在二次系统中使用OFDM/OQAM仍然是有利的，但它在与现有CP-OFDM系统共存的情况下带来的增益有限。
2016-03-29 cs.IT math.IT
Channel Independent Precoder for OFDM-based Systems over Fading Channels
本文提出一种用于衰落信道OFDM系统的信道独立预编码器，通过信息重新分配和交织器降低接收端瞬时噪声功率方差，并用削波因子约束改进ZF均衡器的增益，以适应信道条件。
2025-01-24 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Improvement of PAPR Reduction for OFDM Signal In LTE System
正交频分复用（OFDM）是无线通信领域的一个新兴研究领域。它是当今广泛用作宽带有线和无线应用的最熟练的多载波传输技术之一，具有多个属性，例如对多径衰落和脉冲噪声提供更大的免疫力，消除符号间干扰（ISI），载波间干扰（ICI）以及对均衡器的需求。OFDM信号具有高峰均功率比（PAPR）的一般问题，高峰均功率比（PAPR）被定义为OFDM信号的峰值功率与平均功率的比率。高PAPR的缺点是功率放大器（PA）和数模转换器（DAC）的动态范围。本文提出并实现了一种改进的限幅滤波方法，与现有的方法相比，该方法在降低峰均比的同时，误码率略有提高。此外，将涵盖不同参数的比较研究。
2014-03-14 cs.IT cs.NI math.IT
Trimming the Fat from OFDM: Pilot- and CP-less Communication with End-to-end Learning
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
正交频分复用（OFDM）技术由于其高效的实现方式而成为无线通信系统中的主流技术之一。然而，它遭受频谱效率的损失，因为它需要循环前缀（CP）来减轻符号间干扰（ISI）和导频来估计信道。我们建议在这项工作中，以解决这些缺点，通过学习一个神经网络（NN）为基础的接收机联合星座的几何形状和比特标记在发射机，允许无CP和无导频通信的OFDM没有显着的损失比特出错率（BER）。与基于导频和CP的基线相比，我们的方法能够实现至少18%的吞吐量增益，并且与使用具有导频但没有CP的神经接收器的系统相比，至少有4%的增益。
2021-04-14 cs.IT cs.LG eess.SP
Efficient Non-linear Equalization for 1-bit Quantized Cyclic Prefix-Free Massive MIMO Systems
针对大规模多输入多输出（MIMO）基站，利用1位模数转换器（ADC）量化上行信号的数据检测问题。量化的大规模MIMO系统的现有文献处理循环前缀（CP）传输频率选择性信道。在本文中，我们提出了一个计算效率的块处理均衡器的基础上的期望最大化（EM）算法在CP免费传输的1比特量化系统。我们研究的最佳块长度和重叠因子的信道脉冲响应（CIR）长度的基础上的比特错误率（BER）性能指标。由于EM是一种非线性算法，最优估计是根据算法的初始起始点迭代地找到的。通过数值模拟，我们表明，初始化的EM算法与维纳滤波器（WF）的估计，这需要考虑到潜在的量化，实现优越的BER性能相比，与其他起始点的初始化。
2018-06-28 cs.IT math.IT
Input-Output Relation and Low-Complexity Receiver Design for CP-OTFS Systems with Doppler Squint
针对OTFS系统中多普勒斜视效应累积问题，提出CP-OFDM基OTFS系统的输入输出关系与低复杂度接收机设计，通过双前缀符号简化信道估计并利用块对角特性实现线性均衡，仿真验证了方案有效性。
2023-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Is the cyclic prefix necessary?
我们表明，一个可以做的循环前缀（CP）的SC-FDE和OFDM的成本适度增加的DFT为基础的接收机的复杂性。这种方法有效地处理了由于CP的引入而导致的信道使用数量的减少。结果表明，SC-FDE的SINR保持相同的渐近与建议的接收机没有CP的传统接收机与CP。针对$N_t$发射天线和$N_r$接收天线示出了结果，其中$N_r \geq N_t$。
2006-11-14 cs.IT math.IT
IRCI Free MIMO OFDM SAR Using Circularly Shifted Zadoff-Chu Sequences
基于循环前缀（CP）的MIMO-OFDM雷达最近被提出用于分布式发射天线，其中不存在距离小区间干扰（IRCI）。它可以收集全空间分集，并且每个发射机发射具有相同频带的信号，即，距离分辨率不会降低。然而，它需要连续地发送多个OFDM脉冲以获得单个条带的距离分布，这对于合理的条带宽度来说在时间上可能太长。在这封信中，我们提出了一种基于CP的MIMO-OFDM合成孔径雷达（SAR）系统，其中每个发射机只发送一个单一的OFDM脉冲，以获得一个测绘带的距离像，并具有相同的频带，因此距离分辨率不会降低。该算法不受IRCI干扰，并且在发射天线分布的情况下可以获得完整的空间分集。我们的主要思想是使用循环移位Zadoff-Chu序列作为不同发射天线的OFDM脉冲的加权系数，并应用多个接收天线的空间滤波器将整个测绘带划分为多个子测绘带，然后使用我们提出的IRCI自由距离重建方法对每个子测绘带进行重建/成像。
2014-09-14 cs.IT math.IT
Analysis of Discrete-Time MIMO OFDM-Based Orthogonal Time Frequency Space Modulation
正交时频空间（OTFS）是一种在多普勒延迟域设计的新型调制方案，可以充分利用一般时变信道的时频分集。在本文中，我们提出了一种新的基于OFDM的OTFS收发器的离散时间分析与简洁和矢量化的输入输出关系，清楚地表征了在这样的系统中的每个底层信号处理块的贡献。当在时域中采用循环前缀时，我们的分析表明，所提出的MIMO OTFS和OFDM系统具有相同的遍历容量，尽管众所周知的事实是，前者在高多普勒信道的低复杂度接收机设计中具有很大的优势。所提出的离散时间矢量化公式适用于一般的快衰落信道与任意窗口函数。它还使得能够实现实际的低复杂度接收机设计，对于该接收机设计，输入-输出关系的这种简洁公式化具有很大的益处。
2017-10-22 cs.IT math.IT
Cooperative Sequential Spectrum Sensing Algorithms for OFDM
研究了认知无线电网络中主用户采用正交频分复用（OFDM）技术时的频谱感知问题。基于能量检测器和循环前缀的自相关特性，提出了OFDM系统中的协作序列检测算法，并对它们的性能进行了比较。我们表明，顺序检测提供了更好的性能比传统的固定样本大小（快照）的检测器。我们还研究了模型的不确定性，如定时和频率偏移，IQ不平衡和噪声和发射功率的不确定性对检测器性能的影响。我们修改的检测器，以减轻这些损害的影响。所提出的算法的性能进行了研究，通过仿真。结果表明，能量检测器的性能显着优于基于CP的检测器，除了在与噪声功率不确定性的快照检测器的情况下。此外，与基于CP的检测器不同，大多数上述损伤对能量检测器没有影响。
2010-05-09 cs.IT math.IT
Power of Deep Learning for Channel Estimation and Signal Detection in OFDM Systems
本文介绍了我们在深度学习方面的初步成果，用于正交频分复用（OFDM）中的信道估计和信号检测。正交频分复用（OFDM）技术已被广泛应用于无线宽带通信中，以对抗无线信道中的频率选择性衰落。在本文中，我们利用深度学习以端到端的方式处理无线OFDM信道。与现有的OFDM接收机先显式估计CSI，然后用估计的CSI检测/恢复发送的符号不同，我们基于深度学习的方法隐式估计CSI，并直接恢复发送的符号。为了解决信道失真问题，首先使用基于信道统计的模拟生成的数据离线训练深度学习模型，然后直接用于恢复在线传输的数据。从我们的仿真结果来看，基于深度学习的方法能够解决信道失真问题，并检测传输符号，其性能与最小均方误差（MMSE）估计器相当。此外，当使用更少的训练导频、省略循环前缀（CP）并且存在非线性限幅噪声时，基于深度学习的方法比传统方法更鲁棒。总之，深度学习是用于具有复杂信道失真和干扰的无线通信中的信道估计和信号检测的有前途的工具。
2017-08-28 cs.IT math.IT
OFDM-Autoencoder for End-to-End Learning of Communications Systems
我们通过基于深度神经网络（NN）的自编码器将通信系统的端到端学习的思想扩展到具有循环前缀（CP）的正交频分复用（OFDM）。我们的实现具有与传统OFDM系统相同的优点，即单抽头均衡和对采样同步误差的鲁棒性，这是以前单载波实现的主要挑战之一。这使得能够在多径信道上进行可靠的通信，并且使得通信方案适合于具有不精确振荡器的商品硬件。我们表明，所提出的方案可以用最先进的深度学习软件库来实现，因为发射器和接收器仅由基于梯度的训练所需的可区分层组成。我们比较了基于自动编码器的系统的性能对一个国家的最先进的OFDM基线在频率选择性衰落信道。最后，一个非线性放大器的影响进行了研究，我们表明，自动编码器固有的学习如何处理这样的硬件损伤。
2018-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
OFDM Without CP in Massive MIMO
研究了在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，从正交频分复用（OFDM）中去除循环前缀（CP）开销的可能性。我们认为，上行链路传输，而我们的结果是适用于下行链路。CP的不存在以符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）为代价增加了频谱效率。众所周知，在大规模MIMO中，随着基站（BS）天线的数量趋于无穷大，不相关噪声和多用户干扰的影响消失。为了研究在没有CP的情况下信道失真是否消失，我们研究了标准最大比合并（MRC）接收机的性能。我们的分析表明，在这种接收机中，总是有一些残留的干扰，导致饱和的信号与干扰加噪声比（SINR）。为了解决这个问题，我们建议使用时间反转（TR）技术。此外，为了进一步降低多用户干扰，我们提出了一个迫零均衡后TR合并部署。我们比较了所提出的系统与传统的CP-OFDM的可达速率。我们表明，在现实的信道中，更高的频谱效率是通过从OFDM去除CP，同时降低了计算复杂性。
2017-11-07 cs.IT math.IT
Generalized Fast-Convolution-based Filtered-OFDM: Techniques and Application to 5G New Radio
本文提出了一种基于快速卷积（FC）的波形生成和处理的通用模型和方法，并将其具体应用于第五代新无线电（5G-NR）。随着第三代合作伙伴计划（3GPP）中的5G-NR标准化的进展，主要焦点是子带滤波循环前缀（CP）正交频分复用（OFDM）处理，特别强调频谱良好定位的发射机处理。子带滤波能够抑制相邻子带之间的干扰泄漏，从而支持用于所谓的带宽部分的不同参数集以及异步多址接入。所提出的广义FC方案有效地结合了重叠块处理与时域和频域窗口，以提供具有非常低的固有干扰水平的高选择性子带滤波。联合优化的多窗口设计与不同的分配大小和设计参数进行比较的干扰水平和实现的复杂性。所提出的方法被证明明显优于现有的最先进的窗口和滤波为基础的方法。
2020-02-15 cs.IT math.IT
Channel Shortening by Large Multiantenna Precoding in OFDM
大于循环前缀（CP）的信道延迟扩展在正交频分复用（OFDM）中产生载波间/符号间干扰（ISI/ICI）。最近对低延迟应用的兴趣促使使用较短的OFDM符号，其中可以以干扰为代价缩小CP，或者保持CP但具有较大的开销。或者，本文研究了利用大的多天线预编码的属性，以引导发送的信号能量朝向信道路径内的CP不足的信道缩短方法。结果表明，ISI/ICI可以渐近消除传统的基于子载波的预编码与无限数量的天线。这是通过在频率选择性预编码器内部引入时间延迟选择性以便移除不期望的延迟信号、提供干扰减轻与多径组合增益之间的折衷并且导致高SNR中的后续增益来实现的。这种频域预编码方法，创造的时间-频率（TF）预编码，相比时间反转（TR）滤波，其渐近速率是最佳的，但引入后调制处理与信道相关的信号失真。除了保持传统的预编码多天线OFDM结构之外，有限大小的分析表明，TF预编码比TR滤波更快地收敛到其渐近速率，使得TF预编码可以在具有不那么多天线的高SNR机制中优于TR滤波。
2021-02-11 cs.IT math.IT
Coexistence in 5G: Analysis of Cross-Interference between OFDM/OQAM and Legacy Users
为了优化频谱的使用，预计下一代无线网络（5G）将实现新引入的服务与传统蜂窝网络的共存。这些新服务，如设备到设备（D2 D）通信，应该要求与传统小区的有限同步，以限制网络中的信令开销量。然而，已知在高级长期演进（LTE-A）中使用的循环前缀-正交频分复用（CP-OFDM）不适合异步环境。这激发了对能够增强与CP-OFDM共存的新波形的搜索。也就是说，已经广泛建议新设备可以使用OFDM/偏移正交幅度调制（OFDM/OQAM）来减少它们注入传统蜂窝用户的干扰。然而，干扰值通常基于干扰信号的PSD在接收器的输入天线处测量。我们在以前的工作中表明，这种测量并不代表解调操作后看到的实际干扰。基于这一发现，我们在本文中提供的第一个确切的封闭形式的OFDM/OQAM和CP-OFDM用户之间的交叉干扰。我们的研究结果证明，使用OFDM/OQAM只是轻微地减少了对传统用户的干扰，与文献中的许多结果相矛盾。
2016-09-08 cs.IT cs.NI math.IT
Artificial Intelligence-aided Receiver for A CP-Free OFDM System: Design, Simulation, and Experimental Test
正交频分复用（OFDM）技术通常具有足够的循环前缀（CP），在各种通信系统中得到了广泛的应用。OFDM中的CP消耗了额外的资源，降低了频谱和能量效率。然而，信道估计和信号检测是非常具有挑战性的无CP OFDM系统。在本文中，我们提出了一种新的人工智能（AI）辅助接收机（AI接收机）的无CP OFDM系统。AI接收机包括信道估计神经网络（CE-NET）和基于正交近似消息传递（OAMP）的信号检测神经网络，称为OAMP-NET。CE-NET由最小二乘信道估计算法初始化，并由线性最小均方误差神经网络进行优化。通过对迭代OAMP算法进行展开，并加入若干可训练参数，建立了OAMP-NET，以提高检测性能。我们首先通过广泛的仿真研究它们在不同信道模型下的性能，然后使用5G快速原型系统建立一个真实的传输系统进行空中（OTA）测试。基于我们的研究，人工智能接收机可以估计时变信道与一个单一的训练阶段。该算法对各种缺陷具有很强的鲁棒性，性能优于同类算法，尤其是高阶调制。OTA测试进一步验证了其在实际环境中的可行性，并表明了其在未来通信系统中的潜力。
2019-05-04 cs.IT math.IT
Comparative Performance Analysis of Different Modulation Techniques for PAPR Reduction of OFDM Signal
在最新的无线通信领域中使用的最重要的多载波传输技术之一被称为正交频分复用（OFDM）。它有几个特点，如提供更大的抗多径衰落和脉冲噪声，消除符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）使用保护间隔称为循环前缀（CP）。OFDM信号的一个常见问题是峰均功率比（PAPR）很高，峰均功率比定义为OFDM信号的峰值功率与平均功率之比。在正交相移键控（QPSK）和正交幅度调制（QAM）的情况下，与现有的方法相比，我们先前的幅度限幅和滤波技术的改进设计显著降低了PAPR的量，而略微增加了比特出错率（BER）。本文研究了不同的高阶调制技术的比较性能分析的设计。
2014-06-11 cs.IT cs.NI math.IT
Coherent Detection of Turbo-Coded OFDM Signals Transmitted through Frequency Selective Rayleigh Fading Channels with Receiver Diversity and Increased Throughput
在这项工作中，我们讨论相干检测Turbo编码的正交频分复用（OFDM）信号，通过频率选择性瑞利（每个信道抽头的幅度是瑞利分布）衰落信道具有均匀的功率延迟分布传输的技术。除了加性高斯白噪声（AWGN）之外，信道输出还被载波频率和相位偏移进一步失真。提出了一种新的OFDM帧结构，它由已知的前导码、循环前缀、数据和已知的后同步码组成，与以前的工作相比具有更高的吞吐量。提出了一种鲁棒的Turbo码译码器，该译码器能在较宽的信噪比范围内有效地工作。对实际相干接收机的良好性能的关键贡献是由于使用了长前导码（512个QPSK符号），这可能在任何当前无线通信标准中都没有规定。我们还从计算机模拟中表明，使用更好的码可以获得更好的BER性能。推导了相干检测频偏估计误差方差的一个简单近似的Cramer-Rao界。所提出的算法非常适合在DSP平台上实现。
2015-11-03 cs.IT math.IT
Mixed-ADC Massive MIMO Uplink in Frequency-Selective Channels
本文的目的是研究最近开发的混合ADC结构的频率选择性通道。采用诸如正交频分复用（OFDM）的多载波技术来处理符号间干扰（ISI）。针对单比特量化的非线性带来的载波间干扰，设计了一种频域均衡器。针对静态单输入多输出（SIMO）信道，推导了广义互信息（GMI）的封闭表达式，并在此基础上优化了线性频域均衡器。分析，然后扩展到遍历时变SIMO信道估计的信道状态信息（CSI），在数字上紧的下限和上限的GMI推导。分析框架自然适用于多用户场景，静态和时变信道。大量的数值研究表明，混合ADC架构与一个小比例的高分辨率ADC确实实现了理想的传统架构的可实现的速率的主要部分，并且它显着提高了性能相比，一位大规模MIMO。
2016-09-26 cs.IT math.IT
Time Reversal with Post-Equalization for OFDM without CP in Massive MIMO
研究了在大规模多输入多输出系统中消除正交频分复用（OFDM）冗余循环前缀（CP）的可能性。CP的不存在以符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）为代价增加了带宽效率。众所周知，在大规模MIMO中，随着基站（BS）天线的数量趋于无穷大，不同类型的干扰逐渐消失。在本文中，我们调查，如果在没有CP的信道失真的平均在大天线制度。为此，我们分析了传统的最大比合并（MRC）的性能，并认识到，总是存在一些残留的干扰，导致饱和的信号干扰比（SIR）。SIR的这种饱和通过数学方程来量化。此外，为了解决饱和问题，我们提出了一种基于时间反转MRC的迫零多用户检测（TR-ZF）技术。因此，我们提出的TR-ZF的SIR不饱和，并且是BS天线数量的线性函数。我们还表明，TR-ZF每个用户只需要一个OFDM解调器，而不管BS天线的数量，大大降低了BS信号处理的复杂性。最后，我们证实了我们的主张，以及通过模拟分析结果。
2016-07-19 cs.IT math.IT
Better Performance ACF Operation for PAPR Reduction of OFDM Signal
正交频分复用（OFDM）是用于下一代无线通信系统的有前途的调制无线电接入方案，因为其由于低符号率而对多径干扰具有固有的免疫性、循环前缀的使用以及其对不同传输带宽布置的亲和性。OFDM已经被采用作为用于诸如3GPP（第三代合作伙伴计划）中的长期演进（LTE）系统的若干最新蜂窝系统规范的无线电接入方案。然而，OFDM信号的峰均功率比（PAPR）是一个显著的缺点，因为它限制了发射机的效率。为了降低峰均功率比，人们提出并实现了许多有前途的方法，但代价是增加了发射信号功率、出错率（BER）和计算复杂性以及数据率损失等。一种较好的幅度削波滤波（ACF）方案该方法在降低峰均功率比的同时，与现有方法相比，误码率略有提高，具有显著的改善效果。
2014-03-14 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Doppler frequency shift compensation and data detection method using 2-D unitary ESPRIT algorithm for SIMO-OFDM railway communication systems
本文针对快时变稀疏多径信道下的SIMO-OFDM铁路通信系统，提出了一种基于2-D酉ESPRIT算法的联合多普勒频移补偿和数据检测方法。通过利用循环前缀（CP）的无ISI部分构造空时阵列数据矩阵，提出了一种新的基于二维酉ESPRIT算法的全路径DOA和多普勒频移自配对联合估计算法。然后，基于所获得的估计，开发了联合多普勒频移补偿和数据检测方法。该方法包括三个部分：（a）对接收信号进行空间滤波，得到各径对应的信号，并对各径对应的信号进行时域多普勒频移补偿;（b）将各径多普勒频移补偿后的信号相加;（c）对相加后的信号进行FFT，去除CP后检测出所需信息。此外，我们还证明了经过多普勒频移补偿后的信道矩阵是时不变的，从而有效地避免了ICI。最后，仿真结果表明，所提出的方法的性能，并与传统的方法进行比较。
2012-10-28 cs.IT math.IT
Single-Antenna Jammers in MIMO-OFDM Can Resemble Multi-Antenna Jammers
本文揭示在 MIMO-OFDM 系统中，单天线干扰机若不发送循环前缀，其干扰维度将由 1 扩展为信道抽头数 L，从而类似于多天线干扰机，使线性空间滤波难以有效抑制。
2023-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Interference-Free Transceiver Design and Signal Detection for Ambient Backscatter Communication Systems over Frequency-Selective Channels
在这封信中，我们研究了频率选择性信道上的环境后向散射通信系统。具体来说，我们提出了一个无干扰的收发器设计，以方便在阅读器的信号检测。我们的设计利用正交频分复用（OFDM）源符号的循环前缀（CP），它可以消除信号干扰，从而提高在阅读器的检测精度。同时，我们的设计不会对现有的OFDM通信系统产生干扰。我们还建议一个最大似然（ML）检测器的读者，并得出两个检测阈值。然后提供模拟来证实我们提出的研究。
2018-12-29 cs.IT math.IT
How Does CP Length Affect the Sensing Range for OFDM-ISAC?
本文通过理论分析和仿真证明OFDM-ISAC的感知范围可远超CP长度限制，并提出滑窗感知方法以缓解远距离目标功率衰减，为CP长度设计提供指导。
2025-03-11 cs.ET cs.IT eess.SP
Modulation in the Air: Backscatter Communication over Ambient OFDM Carrier
环境反向散射通信（AmBC）使得射频（RF）供电的反向散射设备（BD）（例如，传感器、标签）以空中方式在环境RF载波上调制它们的信息比特。这种技术也被称为“空中调制”，因此已经成为未来物联网实现绿色通信的一种有前途的解决方案。本文研究了一种利用空中环境正交频分复用（OFDM）调制信号的AmBC系统。我们首先从扩频通信的角度对AmBC系统进行建模，并在此基础上提出了一种新的BD波形和接收机检测器的联合设计。BD符号周期通常被设计为OFDM符号周期的整数倍，并且BD比特“0”的波形在BD符号周期内保持相同的状态，而BD比特“1”的波形在BD符号周期内的每个OFDM符号周期的中间具有状态转换。在接收机检测器的设计中，我们构造的测试统计量，消除了直接链路的干扰，通过利用周围的OFDM信号的重复结构，由于使用循环前缀。对于单天线接收系统，提出了最大似然检测器来恢复BD比特，并给出了最佳阈值的封闭表达式。对于多天线接收系统，我们提出了一种新的检验统计量，并推导出了最优检测器。提出了实用的定时同步算法，并分析了系统参数对系统性能的影响。最后，大量的数值结果被提供来验证所提出的收发器设计可以改善系统的误码率（BER）性能和工作范围显着，并实现更高的数据率，相比于传统的设计。
2017-04-10 cs.IT math.IT
Single-Carrier Modulation versus OFDM for Millimeter-Wave Wireless MIMO
本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波频率（mmWave）下工作的无线多输入多输出（MIMO）链路的可实现频谱效率和能量效率的结果。考虑两种不同的单载波调制解调器方案，即，在接收端采用线性均衡的传统调制方案，以及在接收端采用循环前缀、频域均衡和基于FFT处理的单载波调制方案;将这两种方案与传统MIMO-OFDM收发机结构进行比较。我们的分析共同考虑到毫米波频率的MIMO信道的特有特性，使用混合（模拟-数字）预编码和后编码波束形成器，调制结构的有限基数，以及发射机功率放大器的非线性行为。我们的研究结果表明，最好的性能是通过单载波调制与时域均衡，表现出最小的损失，由于非线性失真，其性能可以进一步提高，通过使用先进的均衡方案。结果还证实，当链路长度超过90-100米且发射功率低于0 dBW时，性能会严重下降。
2017-11-16 cs.IT cs.NI math.IT
Deep-Waveform: A Learned OFDM Receiver Based on Deep Complex-valued Convolutional Networks
离散傅里叶变换（DFT/IDFT）通常被认为是正交频分复用（OFDM）系统的基本部分。本文提出了一种深度复值卷积网络（DCCN），用于在不依赖任何显式DFT/IDFT的情况下从时域OFDM信号中恢复比特。DCCN可以利用OFDM波形的循环前缀（CP），通过用学习的线性变换代替DFT来增加SNR，并且具有结合CP利用、信道估计和符号间干扰（ISI）抑制的优点，其复杂度为$\mathcal{O}(N^2)$。数值试验表明，在具有不同时延扩展和移动性的瑞利衰落信道中，DCCN接收机的性能优于传统的基于理想和近似线性最小均方误差（LMMSE）估计的信道估计器和传统的CP增强技术.所提出的方法受益于复值神经网络的表达特性，然而，目前缺乏流行的深度学习平台的支持。作为响应，为无线PHY的卷积网络的设计和分析提供了复值卷积层的精确和近似实现的指南。此外，一套新的训练技术的开发，以提高训练模型在衰落信道中的收敛性和泛化能力。这项工作展示了深度神经网络处理OFDM波形的能力，结果表明OFDM接收机中的FFT处理器可以被硬件AI加速器取代。
2021-05-06 cs.IT cs.NI eess.SP
Joint Channel Estimation / Data Detection in MIMO-FBMC/OQAM Systems - A Tensor-Based Approach
基于滤波器组的多载波（FBMC）系统目前被认为是用于在下一代通信系统的物理层中替代长期建立的基于循环前缀（CP）的正交频分复用（CP-OFDM）的普遍候选。特别地，FBMC/OQAM由于其最大频谱效率的潜力等特性而受到越来越多的关注。然而，它受到固有的自干扰效应的影响，这使得接收机处的信号处理任务复杂化，包括同步、信道估计和均衡。在多输入多输出（MIMO）配置中，还必须考虑多天线干扰。（半）盲FBMC/OQAM接收机目前研究较少，主要用于单天线系统。本文结合MIMO-FBMC/OQAM系统中信道估计和数据检测技术在OFDM系统中的成功应用，采用基于张量的方法，研究了MIMO-FBMC/OQAM系统在训练信息有限或无训练信息情况下的信道估计和数据检测问题。包括基于仿真的比较与CP-OFDM，现实的传输模型。
2016-09-30 cs.IT math.IT
Transceiver Design for Ambient Backscatter Communication over Frequency-Selective Channels
现有的环境后向散射通信的研究大多假设平坦衰落信道。然而，频率选择性信道广泛存在于许多实际场景中。因此，本文研究了频率选择性信道上的环境后向散射通信系统。特别是，我们提出了一个无干扰的收发器设计，以方便在阅读器的信号检测。我们的设计利用正交频分复用（OFDM）源符号的循环前缀（CP），它可以消除信号干扰，从而提高在阅读器的检测精度。同时，我们的设计不会对现有的OFDM通信系统产生干扰。接下来，我们建议一个卡方为基础的检测器的读者，并得出最佳的检测阈值。然后提供模拟来证实我们提出的研究。
2018-12-29 cs.IT math.IT
Sum-MSE performance gain of DFT-based channel estimator over frequency-domain LS one in full-duplex OFDM systems with colored interference
研究了在有色干扰和噪声环境下，全双工OFDM系统中基于DFT的最小二乘（LS）信道估计器相对于频域LS信道估计器的均方误差和（sum-MSE）性能增益。给出了系统性能增益和均方误差的闭合表达式。利用矩阵特征值不等式，导出了其简单的上、下界。通过仿真和分析，随着子载波数N与循环前缀长度L之比的增大和有色干扰相关因子的增大，MSE增益的上下界接近于MSE增益的精确值。更重要的是，我们还发现，随着有色干扰之间的相关性逐渐降低，MSE增益从1变化到N/L。根据理论分析，我们还发现，在两种极端情况下，MSE增益有非常简单的形式。在所有子信道上的有色干扰完全相关的第一极端情况下，即，它们的协方差矩阵是全1的矩阵，则和MSE增益减小到1。换句话说，没有性能增益。在第二种极端情况下，即有色干扰协方差矩阵是单位矩阵，即它们是相互独立的，可实现的和MSE性能增益是N/L。大的N/L比率将实现显著的和MSE增益。
2017-05-02 cs.IT math.IT
Iterative Equalization of CPM With Unitary Approximate Message Passing
针对频率选择性衰落信道下CPM信号检测难题，提出基于因子图、整合UAMP均衡与BP-MAP解调解码的迭代接收机，以低复杂度实现性能显著提升。
2024-08-14 cs.IT eess.SP math.IT
Model-Driven Deep Learning-Based MIMO-OFDM Detector: Design, Simulation, and Experimental Results
多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）是一种基本的传输方案，具有高吞吐量和抗多径衰落的鲁棒性。然而，这些益处依赖于接收器处的有效检测策略，并且以循环前缀（CP）消耗的额外带宽为代价。我们使用迭代正交近似消息传递（OAMP）算法在本文中作为原型的检测器，因为它显着的潜在干扰抑制。然而，OAMP对于每次迭代的矩阵求逆在计算上是昂贵的。我们用共轭梯度（CG）方法代替矩阵求逆来降低OAMP的复杂度。我们进一步将基于CG的OAMP算法展开到网络中，并通过深度学习（DL）调整关键参数以提高检测性能。仿真结果和复杂度分析表明，该方案具有显着的增益比其他迭代检测方法，并表现出相当的性能，以减少计算成本的国家的最先进的基于DL的检测器。此外，我们设计了一个高效的无CP的MIMO-OFDM接收机架构，以消除CP开销。该架构首先通过缓冲先前恢复的数据来消除符号间干扰，然后使用所提出的检测器来检测信号。数值实验表明，所设计的接收机提供了一个更高的频谱效率比传统的接收机。最后，空中测试验证了所提出的方案在现实环境中的有效性和鲁棒性。
2022-06-22 cs.IT eess.SP math.IT
Rydberg Atomic Quantum Receivers for OFDM Systems: An Atomic-Comb Design
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；DSO National Laboratories（DSO国家实验室）
本研究提出基于六波混频的原子梳里德堡原子量子接收机，通过优化本地振荡器多音的幅度相位抑制OFDM的载波间干扰与符号间干扰，降低循环前缀开销。
2026-10-14 cs.IT math.IT physics.atom-ph
Soft-Decision-Driven Channel Estimation for Pipelined Turbo Receivers
University of Minnesota at Minneapolis（明尼苏达大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
针对MIMO-OFDM流水线Turbo均衡器，提出一种基于卡尔曼滤波的软判决驱动顺序信道估计算法，通过观测样本打孔处理多级软判决的相关性，并动态监控反馈质量以提升估计性能。
2011-04-13 cs.IT cs.SY eess.SY
