图书前言

Preface

With the rapid development of broadband digital communications, the requirements for transmission reliability, effectiveness and stability keep increasing. However, the ubiquitously existing Barrowband Interference (NBI) and Impulsive Noise (IN) have become a vital bottleneck constraining the system performance of broadband communications systems. Due to the complicated characteristics of the NBI and IN that are different from additive white Gaussian noise, such as ran- domness, sparseness and high intensity, the conventional methods cannot eliminate their impacts effectively. Aimed at this technological dif?culty, this thesis is con- centrated on the main topic of ^key technologies in NBI and IN mitigation and cancelation ̄ based on the theories of digital communications systems and sparse recovery. The research is taken on the four aspects including frame structure, interleaving, sparse recovery and noise elimination:

 First, concerning about the severe impacts of NBI on the synchronization of orthogonal frequency division multiplexing systems, the optimized frame structure design that can effectively mitigate the NBI impacts on synchronization is studied. Optimized synchronization algorithm is proposed to mitigate NBI, which signi?- cantly improves the accuracy of frame and carrier synchronization in the presence of NBI. Thus, a new signal frame structure for broadband transmission, which takes both spectral ef?ciency and transmission robustness into consideration, is formed. Second, considering about the drawback that conventional interleaving tech- niques  cannot  simultaneously  mitigate  NBI  and  IN  effectively,  the  optimal time-frequency combined interleaving technology is studied. The techniques of the interleaving parameters optimization and the sub-matrix cyclic shifting for symbol interleaving are proposed to maximize both time and frequency diversity gains. The

performance of both anti-NBI and anti-IN capability is signi?cantly improved.

 Moreover, to solve the crucial problem that conventional anti-NBI methods cannot exactly reconstruct the NBI, the technology of accurate NBI reconstruction based on the sparse recovery theory is researched on by exploiting the sparse property of NBI in the frequency domain. The Compressed Sensing (CS) and Structured CS (SCS)-based recovery algorithms are proposed. The spatially multi-dimensional SCS-based recovery algorithm for MIMO systems is proposed.

 

The research in sparse recovery theory-based NBI estimation is insuf?cient at present, so this thesis proffers cutting-edge and novel technology in this ?eld to improve the performance of NBI estimation signi?cantly, which can be widely applied to many different broadband transmission systems such as power line and wireless  communications.

 Finally, aimed at solving the drawbacks of the existing anti-IN methods such as high complexity, low spectral ef?ciency and inaccuracy, the technology of multi-dimensional CS-based IN cancelation is studied by exploiting the sparse property of IN in the time domain. The prior information aided CS-based method, along with the spatially multi-dimensional SCS-based method for IN cancelation, is proposed to effectively guarantee the reliable and ef?cient broadband transmission in the channel with severe noise and interference.

 Through these researches, this thesis provides theoretical basis and technological essentials for the NBI and IN mitigation and cancelation in the next-generation broadband digital communications, and facilitates the application and standard- ization of the proposed technologies.

Xiamen, China January 2020

   

Dr. Sicong Liu Assistant Professor