正交时序复用调制的性能分析与近似消息传递检测
信息论
2023-07-07 v1 信号处理
math.IT
摘要
在正交时序复用(OTSM)调制中，信息符号利用逆 Walsh-Hadamard 变换(IWHT)在延迟-序域上传输。已有研究表明，由于 IWHT 中乘法操作的节省，OTSM 能够以更低复杂度获得与正交时频空(OTFS)调制相近的误码率(BER)。因此我们给出其 BER 性能分析并刻画其检测复杂度。我们首先推导其广义输入输出关系及其无条件成对错误概率(UPEP)。然后，在理想与不完善信道估计条件下均以闭合形式推导其 BER 上界，该上界在中高信噪比(SNR)下紧致。此外，提出了一种新颖的近似消息传递(AMP)辅助 OTSM 检测框架。具体而言，为规避传统 AMP 检测器的高残差 BER，我们提出了一种基于向量 AMP 的期望最大化(VAMP-EM)检测器，用于联合数据检测与噪声方差估计。为 VAMP-EM 检测器设计了基于 EM 算法的方差自动调优算法，以进一步改善收敛性能。仿真结果表明，VAMP-EM 检测器相比现有最优方案能取得更具吸引力的 BER 与复杂度折衷，并提供更好的收敛性。最后，我们提出了用于低密度奇偶校验(LDPC)编码 OTSM 系统的 AMP 与 VAMP-EM turbo 接收机。结果表明，我们提出的 VAMP-EM turbo 接收机相比传统 AMP 方案在 BER 与收敛性能上均有提升。
引用
@article{arxiv.2307.03028,
title = {Performance Analysis and Approximate Message Passing Detection of Orthogonal Time Sequency Multiplexing Modulation},
author = {Zeping Sui and Shefeng Yan and Hongming Zhang and Sumei Sun and Yonghong Zeng and Lie-Liang Yang and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.03028},
year = {2023}
}
备注
Accepted in IEEE Transactions on Wireless Communications