上行SCMA系统的动态子图检测算法

面对未来网络需求量的爆炸性增长，稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）作为一种基于码本的非正交多址技术，在用户连接数、频谱效率和低时延都有很大的提升。由于码字的稀疏性，SCMA采用消息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）实现多用户检测，但是复杂度还是相对较高，以至于很难应用于实际系统。为了解决上述问题，提出了一种动态子图消息传递算法（Dynamic Sub-graph Message Passing Algorithm，DS-MPA）进行信号检测。DS-MPA利用剩余值来确定下一次迭代的子图，减少了资源节点的更新用户数量，达到了降低复杂度的目的。仿真结果显示算法性能几乎无损并且降低了1/3左右的复杂度。     

基于串并结合策略的SCMA多用户检测

稀疏码分多址接入（SCMA）是促进第五代移动通信系统发展的重要无线空口技术支撑,能够满足海量连接的需求。针对上行SCMA通信系统接收端使用的基于串行消息传递算法（MPA）的多用户检测迭代运行时间长,导致系统时延的问题,提出一种串并结合SCMA多用户检测算法,充分融合了串并行消息传递特点。仿真结果表明,相比串行MPA多用户检测算法,所提算法可降低系统的复杂度,且每轮迭代运行时间减少,从而减小了时延,实现了误比特率性能与系统时延、系统复杂度之间理想的平衡。     

外部信息自适应更新的SCMA系统译码方案

现有上行稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）通信系统采用的译码算法中，基于串行策略的消息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）因其在每次迭代过程只选择单个消息进行更新，存在着收敛速度较慢等问题。针对以上问题，提出外部信息自适应更新的MPA算法，每次迭代过程中自适应选取多个残差值较大、相互独立的节点，更新其外部信息以达到提高计算效率的目的。仿真结果表明，该算法可有效提升译码性能，在计算复杂度与译码性能之间取得了较好的平衡。     

融合通用滤波多载波的非正交多址接入技术

典型的非正交多址接入技术（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）有稀疏码分（Sparse Code Multiple Access，SCMA）、多用户共享（Multi-user Shared Access，MUSA）、图样分割（Pattern Division Multiple Access，PDMA）等。为了研究这三种典型的NOMA技术与通用滤波多载波复用技术（Universal Filtered Multi-carrier,UFMC）技术结合后的性能，将三种典型的NOMA与UFMC结合，然后分析比较了它们的误码率性能，通过仿真对比得出UFMC-SCMA系统相比其他两种结合系统具有更好的系统性能。为了更进一步验证UFMC-SCMA系统的优点，还将其与热门的OFDM-SCMA系统进行对比。研究结果表明，由于UFMC-SCMA系统具有码本的稀疏性以及近似最优的信息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）检测方案，并采用子频带滤波，有效降低了误码率并提高了频谱效率，因而其具有较好的系统性能。     

广义空间调制系统的正则化OMP检测算法

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。     

应用加权高斯模型的非理想稀疏信道估计

在高速通信系统中,由于多径信道通常存在一些小的散射体,使得抽头向量不满足理想的稀疏特性,导致经典的稀疏估计算法存在一定的性能损失。针对上述非理想稀疏特性问题,提出了一种基于酉变换近似消息传递（Unitary Transform Approximate Message Passing,UT-AMP）和加权高斯（Weighting-Gaussian,WG）先验模型的稀疏估计算法。首先,由非理想稀疏信道的构造分析,导出了WG先验模型和参数;其次,利用贝叶斯公式对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统进行因式分解和因子图建模,归纳了在消息传递框架内期望最大化（Expectation Maximization,EM）算法嵌入方式,推导了联合UT-AMP和EM的信道估计算法;最后,建立仿真环境对所提算法进行复杂度分析和数值仿真。仿真结果表明,所提算法能够以同阶复杂度实现信道估计性能和频带利用率的提升,具有很高的应用和推广价值。     

SIMO-NOMA系统分步多用户检测策略

上行免调度非正交多址接入（NOMA）系统中,针对低信噪比情况下通过压缩感知技术联合检测活跃用户和数据的误码率性能比较差的问题,提出了分步多用户检测策略。该策略考虑信号的稀疏度对系统检测性能的影响,理论分析得出了检测成功概率的下界,以降低稀疏度来提高重构概率;结合压缩感知硬融合算法（CS-HFA）,对稀疏信号进行二次筛选,最终实现信号的精确检测。仿真结果表明,随着信噪比、活跃用户数或者过载率的改变,改进方案表现出较好的系统检测性能。     

LDPC编码MC-LDS系统联合因子图的改进PEG设计

作为非正交多址（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）技术之一,基于稀疏因子图的多载波低密度序列（Multi-carrier Low-density Signature,MC-LDS）技术由于其译码复杂度较低,可以与同样基于稀疏因子图的低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Code,LDPC）同时使用。MC-LDS技术的检测算法和LDPC 的译码算法都是基于稀疏因子图上的消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）,但现有研究中,对于MC-LDS和LDPC稀疏因子图的设计一般独立进行,得到的结果往往不是最优的。为此,提出一种将LDPC与MC-LDS稀疏因子图进行联合分析设计的方法,采用改进的渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)方法,消除了MC-LDS与LDPC联合因子图中各自的因子图之间互相耦合导致的短环,构建了性能良好的联合稀疏因子图。仿真结果表明,对于不同的LDPC码长,所提方案获得了0.5~0.6 dB的性能增益。     

基于稀疏系数位置和归一化残差的压缩感知信号检测

信号检测是压缩感知理论研究的重要内容。针对当前压缩感知信号检测算法没有充分利用稀疏系数幅值和位置信息的不足,提出了一种新的检测算法。该算法首先引入归一化残差变量,有效克服了稀疏系数幅值波动大的缺点;然后,利用不同测量矩阵确定的稀疏系数位置信息,基于正交匹配追踪（OMP）算法实现目标信号检测。实验结果表明,算法的检测性能随着信噪比的提高而增强,且与压缩比负相关,运算复杂度较正交匹配追踪算法和仅利用稀疏系数位置信息的算法相当但检测性能分别提高了4 dB和1 dB.     

广义空间调制系统的低复杂度检测算法

针对广义空间调制（GSM）系统接收端最大似然（ML）检测算法计算复杂度极高的缺点,提出了一种基于压缩感知（CS）信号重构理论的低复杂度信号检测算法。首先,在多输入多输出（MIMO）信道模型下,通过改进正交匹配追踪（OMP）算法,得到一个激活天线索引备选集;然后,利用ML算法在该备选集中进行遍历搜索,检测出激活天线索引和星座调制符号。仿真结果表明所提算法的检测性能接近于ML算法,且复杂度约为ML算法的2%。因此,所提算法在保证检测性能的同时也大大降低了计算复杂度,实现了检测性能与复杂度之间的平衡。     

采用TDMA和CSMA混合MAC协议的时隙调整算法

由于车联网(VANET)拓扑动态变化,车辆高速移动以及不同服务质量要求,制定媒体接入控制(MAC)协议面临巨大挑战。在控制信道间隔内采用基于TDMA和CSMA的混合接入协议是最有效的MAC协议之一。基于TDMA和CSMA的混合MAC协议(T-C-MAC)能够依据车辆环境调整TDMA帧长度,并能有效地传输非安全消息。为了提高T-C-MAC协议的性能,提出了一种基于三跳邻居信息的时隙调整(THSA) 算法。通过有效地调整车辆传输时隙,基于THSA的MAC（THSA-MAC）协议能够有效地实施广播服务,提高了安全消息传输率。实验数据表明,THSA-MAC有效地提高了安全消息传递率。     

低复杂度的QR解相关多用户检测算法

针对常规解相关多用户检测算法因对相关矩阵求逆的运算量随用户数增加呈指数增加而失去了实用价值，提出了不需对相关阵求逆的计算复杂度低的快速QR解相关多用户检测算法。该快速算法运算量与常规解相关算法相比，运算量减少了70％，而检测性能丝毫没有降低。显然，该算法优于常规算法，具有实用意义。     

卫星稀疏信道中频谱空穴的新型检测算法

面对宽带移动卫星通信中信道占用呈现的稀疏状态和时而存在的稀疏干扰,以低速率 采样和运算是简化设备的必要途径。针对宽带频谱范围内稀疏信道信号和干扰信号的检测, 提出了一种用于直接估计频谱空穴的压缩采样算法,以低速率对信号进行采样,通过相 关向量机进行迭代优化,给出检测估计值。该算法基于最大似然贝叶斯估计,具有良好的抗 噪性能,同时能够降低设备复杂度。仿真结果表明,其抗噪性能明显好于CVX方法而略逊于理 想情况,而前端随机序列的相关性是影响检测性能的重要因素。     

Ad hoc网络中基于多波束天线的集中式低时延调度算法

UxDMA算法是一种高效的集中式算法，是用于时分多址、频分多址和码分多址信道分配的统一算法。在UxDMA的基础上，利用多波束天线的多波束形成能力，针对低时延定向ad hoc网络提出了一种集中式调度算法——CLSM(Centralized Low-delay Scheduling Algorithm Based on Multi-beam Antennas)。CLSM通过不同时延等级限制的报文来比较着色后发送链路的优先级，优先选择高优先级链路传输。通过仿真验证了CLSM的性能：与UxDMA相比，该算法在多时延限制的发送端调度中表现出了更好的吞吐量和时延性能。