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压缩感知辅助的索引调制提升时空移位键控辅助的毫米波通信性能

DOI：10.1109/ACCESS.2018.2876307 期刊：IEEE Access 出版年份：2018 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 在本论文中，我们提出压缩感知辅助的时空频移键控索引调制（CS-STSK-IM）概念：将虚拟域正交频分复用（OFDM）符号划分为Na大小的块，这些块通过特定虚拟子载波组合承载K个STSK码字，并借助CS矩阵转换至频域。系统专为毫米波（mmWave）频段设计，同时融合软判决方案与坐标交织（CI）概念，以及为模拟波束成形设计的离散傅里叶变换（DFT）码本——这对毫米波系统至关重要。该系统中，激活子载波频率索引（FI）隐含的比特数由可用K到Na子载波排列组合数量决定，因此我们提出两种FI分配技术（即独立FI（DFI）与共享FI（SFI）方案）以平衡可达稀疏度与容量极限。进而引入低复杂度检测技术，将检测复杂度从最优检测器的O(Nc·(Q·L)K)降至O(?Nc·(Q·L)K)（其中?Nc≤Nc）。我们还构建了离散输入连续输出无记忆信道（DCMC）容量模型，并利用外信息转移（EXIT）图表征该低复杂度检测器的性能极限。最后分析了非编码及编码CS-STSK-IM系统在最优/低复杂度检测器下的误码率（BER）性能。
作者： Ibrahim A. Hemadeh，Siyao Lu，Mohammed El-Hajjar，Lajos Hanzo
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研究概述 实验方案

研究目的

提出一种用于毫米波频段通信的压缩感知（CS）辅助时空移位键控索引调制（STSK-IM）方案，该方案融合了软判决机制、坐标交织（CI）技术以及基于离散傅里叶变换（DFT）的模拟波束成形码本设计，并提出了两种自由度（FI）分配技术——即基于独立自由度（DFI）与共享自由度（SFI）的方案，以在可达稀疏度水平与容量极限之间实现平衡。

研究成果

该论文得出结论：CS辅助的STSK-IM系统比无CS系统具有更高容量，且采用SFI和DFI技术的未编码与编码系统通过提高复杂度阶数，其误码率性能可逼近最优检测器。编码系统通过缓解RC辅助检测器候选数选择过少的影响，展现出显著的误码率改善。

研究不足

局限性包括机器学习检测器的高检测复杂度以及低复杂度检测器的次优性能。系统性能还取决于发射端和接收端信道状态信息（CSI）的准确性。

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