基于机器学习的高阶调制星座设计文献综述

 2022-09-26 05:09

文献综述(或调研报告):

在我曾阅读过的文献中,我大概了解了当代通信系统中用于构建优化星座设计的主要方案。

有一种在二维信号空间中利用信号相关散粒噪声(SDSN)进行可见光通信的有效星座设计方法。在这种方法中,我们会选取两个正交基函数构造最大的信号空间。由于发射信号受到SDSN的畸变,在一定的实际约束条件下,通过最小化所有星座点对之间的最大符号误码率得到了改进星座。仿真结果表明,所提出的二维星座优化方法明显优于一维星座优化方法

众所周知,高斯源分布是通过高斯信道进行最大信息传输的必要条件。在编码调制系统中,同高斯源相比,等可能符号星座损耗不超过1.53 dB。为了弥补这种成形上的差距,可以使用一种编码使源分布在扩展的星座上更接近高斯分布,从而降低平均传输能量。网格形状使用卷积码和Viterbi算法来最小化传输能量。在本项工作中,我们提出了使用低密度校验码作为网格成形码。我们证明了在Tanner图上的二态最小和算法可以有效地实现能量最小化,这比基于代码的4状态卷积网格成形的复杂度降低了4倍多。使用我们的一个简单成形代码,我们观察到成形增益高达0.65 dB (CER = 1.26;PAPR=3.86);(与CER=1.41和PAPR=3.3相比,基于卷积码的网格成形具有相似的成形增益)。这一结果表明,更复杂的基于LDPC的方法会做得更好。仿真结果表明,在慢衰落条件下,星座成形在无线信道上具有相似的增益。

(注:PAPR peak-to-average-power ratio 峰值对平均值功率比;CER constellation expansion ratio星座扩张比)

还有一种被称为六角壳调制(HSM)的编码调制方法。HSM具有一个由六边形贝壳状平铺组成的信号星座,因此其峰值与平均功率比(PAR)低于标准的平方正交调幅(QAM),具有相当的带宽效率和最小欧氏距离。主要的挑战是,HSM具有两个星座点的非幂数,因此向HSM分配二进制信息并不简单。可以采用多级编码调制(MLC)方案来解决这个问题,该方案采用三元组划分和二进制输入三元输出(BITO) turbo码相结合的方法来充分利用星座点的非幂特性。在同等速率下,该系统的性能优于标准的16-QAM。

移色键控(colorshift keying,CSK)是一种可见光调制方案,它通过输出光颜色的变化,在不知不觉中传输数据。存在一种基于内点法的CSK星座设计框架,这是一种可微逼近CSK星座设计问题,该问题与商业内点优化算法相兼容,用于寻找局部最优符号集。该方法的优点是,它可以在各种峰值和颜色交叉对话约束(例如convex constraint regions)下运行,允许任何所需的操作颜色,并且能够为任何大小的星座产生结果。

CSK最近被提出专门针对红绿蓝(RGB)LED,发光二极管(LEDs)有潜力在各种照明应用中取代传统设备,为通信提供同步调制的可能性。我们研究了用于加性高斯白噪声信道的CSK信令星座的设计,包含了RGB LED输出特定的、可能随时间变化的和可感知颜色的共同要求。特别地,我们将这个设计问题等同于磁盘包装问题,并使用改进的台球算法(billiards algorithms),该算法依赖于磁盘的“热力学(thermodynamic)”沉降来获得具有良好最小距离的星座点。

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