Foundational Techniques for Wireless Communications: Channel Coding, Modulation, and Equalization
本文分析了改善无线通信系统的信道编码、调制与均衡等基础技术，使用仿真工具评估了卷积码、PSK、QAM及均衡技术在不同信道条件下的性能，并提供了现代无线系统实现的实用见解。
2023-10-20 cs.NI eess.SP
Real Signal Equalization for OQAM
该对应关系提出了使用纯实数均衡器（ROE），其作用于从接收到的偏移正交幅度调制（OQAM）符号导出的实数信号。对于相同的衰落信道，我们证明了ROE和广泛的线性均衡器（WLE）产生等效的输出。因此，它们表现出相同的性能。我们的复杂度分析发现，根据帧的长度，ROE可以计算复杂度较低，并节省显着的信号处理时间超过WLE。在自适应归一化最小均方实现中，对于给定数目的导频比特，ROE比其对应物以较低的复杂度执行得更好。
2019-11-10 eess.SP
Joint Channel Estimation and Equalization in Massive MIMO Using a Single Pilot Subcarrier
这封信的重点是在正交频分复用（OFDM）为基础的大规模多输入多输出（MIMO）系统的大导频开销的减少。我们提出了一种新的联合信道估计和均衡技术，只需要一个导频子载波，减少了数量级的导频开销。我们利用跨越多个子载波频带的相干带宽。这允许在单个子载波处利用信道频率响应（CFR）来均衡子载波的频带。随后，检测到的数据符号被认为是虚拟导频，并且它们的CFR被更新而不需要额外的导频开销。此后，可以以滑动方式执行剩余的信道估计和均衡。通过这种方法，我们使用多个信道估计来均衡每个子载波上的数据。这使我们能够利用频率分集，提高检测性能。最后，我们通过广泛的数值分析证实了上述主张，显示了我们提出的技术相比传统方法的优越性能。
2022-12-15 cs.IT eess.SP math.IT
Comparative Study of ZF, LMS and RLS Adaptive Equalization for alpha-mu Fading Channels
针对 alpha-mu 衰落信道，本文实现并比较 ZF、LMS 和 RLS 三种均衡算法，通过多参数蒙特卡洛仿真评估其 BER、收敛速度与复杂度。
2023-12-11 eess.SP
RIS-Enabled Wireless Channel Equalization: Adaptive RIS Equalizer and Deep Reinforcement Learning
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出自适应RIS均衡方法，结合经典自适应滤波和深度强化学习，通过减少信道估计依赖实现高效信号均衡。
2026-03-03 cs.ET cs.IT eess.SP
Iterative Equalization with Decision Feedback based on Expectation Propagation
本文研究了单载波调制下基于期望传播的最小均方误差（MMSE）Turbo判决反馈均衡（DFE）的设计与分析。经典的非迭代DFE结构在高数据速率下具有显著的优势，甚至与turbo线性均衡器-干扰消除器（LE-IC）相比，因此使turbo DFE-IC方案成为有吸引力的解决方案。在本文中，我们推导出一个迭代的DFE-IC，利用软反馈的基础上期望传播，以及使用先验信息的改进滤波和干扰消除。该DFE-IC显著优于精确涡轮LE-IC，特别是在高频谱效率下，并且还表现出比现有DFE-IC变体的各种优点和性能改进。所提出的方案也可以自迭代，在最近的趋势EP为基础的均衡器，它被证明是一个有吸引力的替代线性自迭代接收器。对于时变滤波器均衡器，提出了一种有效的矩阵求逆算法，大大降低了计算复杂度。使用有限长度和渐近分析的严重选择性的信道上，所提出的DFE-IC实现更高的速率比已知的替代品，更好的瀑布阈值和更快的收敛，同时保持类似的计算复杂度。
2018-06-30 eess.SP
Wideband Full-Duplex Wireless via Frequency-Domain Equalization: Design and Experimentation
全双工（FD）无线可以显著提高频谱效率，但需要大量的自干扰（SI）消除。RFIC领域的最新进展通过频域均衡（FDE）在集成电路（IC）中实现了宽带RF SI消除（SIC），其中RF滤波器对SI信号路径进行信道化。与其他FD实现不同，FD实现主要依赖于延迟线，基于FDE的消除器可以在小尺寸器件中实现。然而，与这些消除器相关的基本限制和更高层挑战尚未探索。因此，为了支持与软件定义无线电（SDR）的集成，并方便在具有多个节点的测试平台中进行实验，我们在印刷电路板（PCB）上设计并实现了基于FDE的RF消除器。我们推导和实验验证的PCB抵消器模型，并提出了一个抵消器配置方案的基础上的优化问题。然后，我们广泛地评估了基于FDE的FD无线电在SDR测试平台的性能。实验结果表明，在20 MHz带宽内，该方案的整体SIC为95 dB（射频SIC为52 dB），平均链路级FD增益为1.87倍。我们还进行实验：（i）上行链路-下行链路网络与用户间的干扰，和（ii）异构网络与半双工和FD用户。在两种类型的网络中的实验FD增益证实了以前的分析结果。它们取决于用户的SNR值和FD用户的数量，并且分别为1.14x-1.25x和1.25x-1.73x。最后，我们数值评估和比较RFIC和PCB实现，并研究各种设计权衡。
2018-12-03 cs.NI eess.SP
Turbo Equalization with Coarse Quantization using the Information Bottleneck Method
本研究针对码间干扰信道，提出基于信息瓶颈方法设计查找表的粗量化Turbo均衡器，通过简化LUT结构整合解码器反馈，在面积效率和纠错性能上均优于传统及非Turbo均衡方案。
2024-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
CNN-Based Equalization for Communications: Achieving Gigabit Throughput with a Flexible FPGA Hardware Architecture
RPTU Kaiserslautern-Landau（莱茵-普法尔茨-特里尔大学（凯撒斯劳滕-兰道））；KIT（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文提出了一种基于CNN的均衡器的高性能FPGA实现，通过跨层设计和可变并行度架构，在满足光通信高吞吐量需求的同时保持灵活性，其误码率比传统均衡器低约四倍，吞吐量超过40 GBd并大幅超越GPU。
2024-04-22 cs.AR cs.LG eess.SP
Spiking Neural Networks for Communication Systems: Encoding Schemes, Learning Algorithms, and Equalization~Techniques
本研究提出基于脉冲神经网络的接收机设计，通过新颖的量化编码和策略梯度更新算法，实现低能耗、高性能的通信系统信号处理。
2026-01-23 eess.SP
A Novel Symbol Level Precoding based AFDM Transmission Framework: Offloading Equalization Burden to Transmitter Side
本文提出基于符号级预编码的AFDM下行传输框架，将均衡负担移至基站，并结合稀疏贝叶斯学习信道估计与SOCP波形设计，在保证性能的同时大幅降低接收端复杂度。
2025-08-17 eess.SP
Modified Baum-Welch Algorithm for Joint Blind Channel Estimation and Turbo Equalization
本文通过将信道参数与连续状态关联改进BW算法网格结构，使状态数减半，并利用Turbo译码器外信息构建联合turbo-BW均衡系统，在更少EM迭代内实现收敛并提升盲信道估计精度。
2024-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Achieving High Throughput with a Trainable Neural-Network-Based Equalizer for Communications on FPGA
本文提出一种支持在线训练的神经网络均衡器FPGA架构，通过卷积层批次并行与双乘法到单DSP的自定义映射，实现20 GBd高吞吐量，并显著超越嵌入式GPU及现有FPGA训练方案。
2024-07-03 eess.SP
Spiking Neural Network Nonlinear Demapping on Neuromorphic Hardware for IM/DD Optical Communication
实现尖峰神经网络（SNN）的神经形态计算是一项很有前途的技术，可以减少光收发器的占用空间，以满足数据中心流量快节奏增长的需要。在这项工作中，SNN非线性解映射器的设计和评估的模拟强度调制直接检测链路的色散。SNN解映射器在软件和模拟神经形态硬件系统BrainScaleS-2（BSS-2）上实现。为了比较，线性均衡（LE），Volterra非线性均衡（VNLE），和非线性解映射的人工神经网络（ANN）在软件中实现的考虑。在前向纠错误比特率为2 e-3时，软件SNN比LE好1.5 dB，比VNLE好0.3 dB，比ANN好0.5 dB。BSS-2上SNN的硬件代价仅为0.2 dB，即，而且，在硬件上，SNN的性能优于参考方法的所有软件实现。因此，这项工作表明，SNN解映射器实现的电气模拟硬件可以实现强大的和准确的信号处理满足严格的要求，光通信。
2023-02-28 eess.SP
SDM Optical Systems with MMSE Equalizers: Information Rates and Performance Monitoring
本文针对耦合SDM系统中MDG/MDL和共信道干扰导致的信息速率损失，推导了MMSE均衡器系数的统计模型及滤波后信息速率的解析解，并用于MDG和SNR监测，经蒙特卡洛模拟验证有效。
2025-05-25 eess.SP
A Novel Two-stage Design Scheme of Equalizers for Uplink FBMC/OQAM-based Massive MIMO Systems
自均衡特性在基于偏置二次幅度调制的滤波器组多载波（FBMC/OQAM）和大规模多输入多输出（MIMO）系统的组合中引起了极大的关注，这使得能够随着基站（BS）天线数目的增加而减小由高频率选择性信道带来的干扰。然而，现有的工作表明，即使有无限数量的BS天线，单抽头均衡后仍然存在残留干扰，导致可实现的信号干扰噪声比（SINR）性能的限制。在本文中，我们提出了一个两阶段的均衡器设计方案，以消除上述限制。在第一阶段，我们设计了在FBMC解调之前工作的高速率均衡器，以避免在BS处获得的信道信息的潜在丢失。在第二阶段，我们将高速率均衡器转换成低速率均衡器后FBMC解调，以减少实现的复杂度。与现有方案相比，该方案在大规模多输入多输出下具有可承受的复杂度，并且只需要瞬时信道状态信息（CSI），无需统计CSI和额外的均衡器。仿真结果表明，该方案可以带来改善的信干噪比性能。此外，即使基站天线数量有限，也几乎可以消除信道带来的干扰。
2021-12-04 eess.SP
Ultralow complexity long short-term memory network for fiber nonlinearity mitigation in coherent optical communication systems
光纤克尔非线性是限制长距离光纤通信容量的一个重要因素。数字反向传播（DBP）是一种主要的方法，通过求解逆传播非线性薛定谔方程（NLSE）来减轻线性和非线性损伤，这需要详细的链路信息。近年来，提出了基于神经网络的光通信系统非线性传输损伤抑制方法。然而，几乎所有的基于神经网络的均衡方案产生高的计算复杂度，这阻碍了在商业传输系统中的实际实施。本文提出了一种面向中心的长短期记忆网络（Co-LSTM），在均衡操作中引入了一种简化模式和循环机制，能够以极低的复杂度降低相干光通信系统中的光纤非线性。为了验证所提出的方法，我们进行了一个实验，10通道波分复用（WDM）传输64 Gbaud偏振分复用16进制正交幅度调制（16-QAM）信号。Co-LSTM和DBP实现了相当的非线性缓解性能。然而，具有简化模式的Co-LSTM的复杂度几乎与传输距离无关，这远低于DBP。提出的Co-LSTM方法为神经网络的低复杂度非线性缓解提供了一种有吸引力的方法。
2021-08-12 eess.SP physics.optics
Design and Implementation of Butterworth, Chebyshev-I and Elliptic Filter for Speech Signal Analysis
在数字信号处理领域，滤波器的功能是去除信号中不需要的部分，例如也是不希望的随机噪声。为了从语音信号传输中去除噪声或提取信号的有用部分，例如位于某个频率范围内的分量，滤波器是必要的。滤波器广泛地用于信号处理和通信系统中的应用中，例如信道均衡、降噪、雷达、音频处理、语音信号处理、视频处理、生物医学信号处理（即有噪声的ECG、EEG、EMG信号滤波）、电路分析以及经济和金融数据的分析。本文从理论和实验两方面讨论了三种无限冲激响应滤波器：巴特沃兹滤波器、切比雪夫Ⅰ型滤波器和椭圆滤波器。本文利用MATLAB软件设计了Butterworth、Chebyshev Ⅰ型和椭圆型低通、高通、带通和带阻滤波器。本文观察了Butterworth滤波器、Chebyshev Ⅰ型滤波器和椭圆滤波器对语音信号的冲激响应、幅值响应和相位响应。通过对语音信号的分析，得到了语音信号的采样率和频谱响应。
2020-05-27 eess.SP
Prototyping Software Transceiver for the 5G New Radio Physical Uplink Shared Channel
5G新无线电（NR）是一种新兴的无线电接入技术，其计划在未来几年接替4G长期演进（LTE）作为蜂窝通信的全球标准。本文认为，数字信号处理模型和软件实现的一个完整的收发器链的物理上行链路共享信道（PUSCH）的3GPP标准的版本15定义，包括基带发射机和接收机链的物理层级别。在AWGN和瑞利衰落信道条件下的原型系统实现的误码率性能进行了评估。此外，作者还将高级数值模式的源代码放在一个公共知识库上在线提供。在论文的教程部分，我们将回顾5G NR标准的各个方面，并讨论它们对系统不同功能构建模块的影响，包括同步、信道估计、均衡、软比特解调和LDPC编码/解码。一个国家的最先进的算法，可以用来提高系统的性能的审查提供了一个实际实施的指导方针。
2019-08-12 cs.NI eess.SP
Practical GFDM-based Linear Receivers
传统的广义频分复用（GFDM）接收机设计考虑的是具有组合信道和调制的块循环矩阵的大规模多输入多输出（MIMO）系统。利用这种结构，已经提出了几种低复杂度联合线性最小均方误差（LMMSE）接收机的方法。然而，联合设计是复杂的，不适合硬件实现。在本文中，我们定义了基于GFDM的线性接收机的概念，它首先执行信道均衡（CEq），然后用GFDM解调器处理均衡后的信号。我们表明，最佳的联合LMMSE接收机是等效的一个基于GFDM的，应用LMMSE-CEq和迫零解调。对于正交调制，最优LMMSE接收机具有易于实现的结构。对于非正交的情况下，我们提出了两个实际的设计方法的联合LMMSE的性能。最后，我们分析证明，基于GFDM的接收机实现相同的子载波内的每个子符号的信号与干扰加噪声比相等。
2018-12-14 eess.SP
On the Low-Complexity, Hardware-Friendly Tridiagonal Matrix Inversion for Correlated Massive MIMO Systems
在大规模多输入多输出（M-MIMO）系统中，实现中的关键挑战之一是大规模矩阵求逆运算，该运算广泛用于信道估计、均衡、检测和解码过程。传统上，为了处理这个复杂度问题，已经提出了几种低复杂度的矩阵求逆近似方法，包括经典的Cholesky分解和Neumann级数展开（NSE）。然而，传统的方法未能利用信道矩阵的特殊结构，也没有在硬件实现中的关键问题，这导致较差的吞吐量性能和较长的处理延迟。针对相关M-MIMO系统，提出了一种基于三对角矩阵求逆近似（TMA）的改进NSE算法，以适应传统硬件实现的复杂度和性能问题，并分析了相应的近似误差。同时，基于Xilinx公司的Virtex-7 XC 7VX 690 T FPGA平台，研究了该检测算法的VLSI实现。仿真结果表明，在相关的大规模多输入多输出系统中，该算法可以获得接近MMSE的性能和$630$ Mb/s的吞吐量。与其他基准测试系统相比，本文提出的流水线TMA检测器具有较高的吞吐量硬件比。最后，我们还提出了一个快速迭代结构，为进一步的研究。
2018-02-21 cs.AR cs.NA eess.SP
Machine Learning in Short-Reach Optical Systems: A Comprehensive Survey
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；VPIphotonics GmbH（VPIphotonics有限公司）；Technical University of Chemnitz（开姆尼茨工业大学）
本综述系统梳理机器学习在短距离光系统（尤其PON）中的应用，提出时间序列方法新分类法，并探讨降低硬件复杂度的未来方向。
2024-05-29 cs.LG eess.SP
Symbol Rate Maximization in Rolling-Shutter OCC: Design and Implementation Considerations
Aalto University（阿尔托大学）；Instituto de Telecomunicações, Universidade de Aveiro（阿威罗大学电信研究所）
本文提出了一种基于滚动快门相机模型的OCC系统，通过等效数字通信模型实验验证了最大符号速率，并通过线性均衡器补偿ISI，实现Nyquist采样率下的OCC系统工作。
2026-02-09 eess.SP
NeuralEQ: Neural-Network-Based Equalizer for High-Speed Wireline Communication
针对高速有线通信中信道损耗导致的低误码率难题，提出新型神经网络NeuralEQ，通过模拟前向-后向算法，在降低复杂度的同时性能优于FFE和DFE。
2023-08-04 eess.SP
A low-PAPR Pilot Design and Optimization for OTFS Modulation
针对双选多径信道下的OTFS调制，提出基于叠加Chu序列的低PAPR导频设计，通过优化导数据能量分配结合迭代估计均衡，实现了频谱效率与PAPR的更优性能权衡。
2025-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Application of Transformers for Nonlinear Channel Compensation in Optical Systems
Huawei Technologies Canada（华为技术加拿大公司）
本文提出基于Transformer的非线性光信道均衡器，通过符号嵌入、分块处理及物理信息掩码降低复杂度，并在多种场景下与DBP对比验证其灵活性和泛化能力。
2024-08-01 cs.IT cs.LG eess.SP
Fast and Low-Memory Deep Neural Networks Using Binary Matrix Factorization
尽管深度神经网络在不同的应用中表现出色，但它们仍然是计算量很大的，并且需要大量的存储器。这促使人们开展更多研究，以减少实施此类网络所需的资源。一个有效的方法是矩阵分解，这已被证明是有效的不同的网络。在本文中，我们利用二进制矩阵分解，并显示其在减少深度神经网络中所需资源数量方面的巨大效率。实际上，这种技术可以导致这种网络的实际实现。
2023-01-06 cs.LG eess.SP
On Efficient V-BLAST Detection: Recursive and Hybrid Schemes
Wuyi University（五邑大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Southeast University（东南大学）
本文提出了一种改进的递归算法，通过减少内存使用而不牺牲速度，提高了V-BLAST的性能。
2026-07-24 eess.SP
On-Chip Implementation of Cascaded Integrator Comb filters (CIC) for DSP applications
本文提出了一种基于低通滤波器的CIC滤波器的设计，用于降低采样率，也称为抽取过程。该滤波器的目标应用是在模数转换（ADC）中。选择CIC是因为它具有低功耗和复杂度的吸引人的特性，因为它不需要乘法器。Matlab软件中的Simulink工具箱用于设计和仿真CIC滤波器的功能。文中还介绍了CIC滤波器如何降低采样频率，并提供足够的阻带衰减，以防止抽取后的混叠。
2018-06-09 eess.SP
On the Impact of Fixed Point Hardware for Optical Fiber Nonlinearity Compensation Algorithms
使用数字信号处理的非线性缓解已被证明可增加光纤传输链路的可实现数据速率。一种特别有效的技术是数字反向传播（DBP），一种能够同时补偿线性和非线性信道失真的算法。然而，实现这种技术的最大障碍是其高计算复杂性。近年来，已经提出了几种具有降低的计算复杂度的DBP的替代方案，尽管这样的技术没有表现出与实现的复杂度相称的性能益处。为了充分表征DBP的计算要求，当约束于数字相干接收机中使用的逻辑时，需要对算法行为进行建模。这样的模型允许根据真正的硬件复杂度来分析任何信号恢复算法，其中，关键地，包括乘法运算的位深度。在有限比特深度的情况下，存在由每个算术运算引入的量化噪声，并且不能再假设常规DBP算法将优于其低复杂度替代方案。在这项工作中，DBP和一个单一的非线性步骤DBP的实现，\textit{Enhanced Split Step Fourier}方法（ESSFM），线性均衡使用一个通用的软件模型的定点硬件进行了比较。讨论了位深和快速傅里叶变换（FFT）尺寸的要求，以检验这两种数字非线性补偿方案的最佳工作状态。对于1000 km的传输系统，发现（假设优化的FFT大小），在SNR方面，对于高达13位的所有硬件分辨率，ESSFM算法优于传统DBP。
2018-04-20 eess.SP
A Framework for Iterative Frequency Domain EP-based Receiver Design
提出了一种基于期望传播（EP）的消息传递框架，其中传输符号被认为属于多元白高斯分布族。由于基于快速傅里叶变换（FFT）的实现，该方法允许导出在块长度上具有准线性计算复杂度的新型单抽头频域（FD）接收机。通过设计一种新颖的双环路单载波频域均衡器（SC-FDE），详细地暴露了该框架，其中均衡器与解映射器的自迭代和解码器的turbo迭代提供了性能和复杂度权衡的多种组合。此外，这个框架的灵活性说明了与重叠FDE的推导，用于时变信道均衡，除其他外，与FD多输入多输出（MIMO）检测器的设计，用于空间复用。通过这些不同的接收机设计问题，该框架被证明是改善缓解符号间，块间和多天线干扰，相比以前的作品的替代单抽头FD结构。由于有限长度和渐近分析，数值结果的支持下，所提出的结构带来的改进进行评估，然后完成也占计算成本。
2018-06-30 eess.SP
A Modified Pulse and Design Framework to Halve the Complexity of OFDM Spectral Shaping Techniques
本文提出一种改进的OFDM脉冲与设计框架，通过修改传统波形，使预编码、AIC等频谱整形技术的优化系数和实现乘积数量最多降低50%，从而显著减少带外发射抑制的实现成本。
2025-11-05 eess.SP
