MIMO技术及其在合作分集无线网络中的应用

MIMO多天线系统可以大幅度提高无线信道的容量和信道的质量,因而研究多天线系统对移动通信有很大的意义。在有限的无线通信资源短缺的情况下,发展多天线技术以及合作分集技术显得尤为重要。文章分析了这两种技术的优势所在,并且提出了几项可能的创新。     

基于适应性扩展和阈值分割的低压电力线信道数据处理算法的研究与应用

为了克服电力线通信系统中严重的多径衰落效应,改善低压电力线通信系统的通信质量,引入基于适应性扩展和阈值分割的数据处理算法。建立了OFDM通信系统以及电力线信道的仿真模型,分别对适应性扩展算法以及三级阈值分割算法在电力线通信领域的应用进行了仿真分析。与传统的OFDM通信系统的信道估计技术相比,该算法不占用宝贵的频带资源并且易于实现。实验证明,除去信号被噪声淹没等一些极端情况,对于各种多径信道,该方法均可以有效对抗多径衰落特性,降低误码率(BER),提高通信质量。     

电力远程抄表系统的混合通信和中继技术研究

电力远程抄表系统的本地通信环境复杂,需要不同的通信方式进行协作才能完成可靠的数据传输。采用微功率无线与电力线2种各具特色的混合通信方式,并引入中继技术,可以提高远程抄表系统的整体性能。针对电力远程抄表系统中无线与电力线混合通信问题,设计了无线/电力线混合通信系统,并开发了模块无线/电力线混合通信单元,设计了基于接收信号强度的混合通信信道选择及中继选择算法,可以依据链路质量自适应选择电力线/无线通信方式和中继节点。测试结果表明,设计的具有信道和中继选择的混合通信系统可以明显提高抄表的成功率。     

MIMO-PLC直接序列扩频系统编码方法研究

多输入多输出传输方式的引入可以让传统电力线通信系统获得额外的传输增益,但电力线通信信道存在的复杂噪声仍对通信系统可靠性造成严重影响。为有效减少电力线通信信道噪声对多输入多输出电力线通信(multipleinput multipleoutput-powerlinecommunicationMIMO-PLC)系统的影响,该文提出MIMO-PLC直接序列扩频方案,并对MIMO-PLC直接序列扩频编码方法开展研究。该文针对两种MIMO-PLC直接序列扩频编码模式,分别给出对应的直接扩频序列编码传输方案,并利用MIMO-PLC信道特性仿真平台,对该文提出的MIMO-PLC直接序列扩频系统性能进行仿真分析。实验结果表明,在采用该文提出的直接扩频方法后,MIMO-PLC系统的空间复用误码率和空时分集的误码率得到了较大的下降,经扩频处理后系统抗噪声性能明显提高,系统可靠性显著提升。     

MIMO ARQ无线通信系统中发送天线选择的联合优化

为了获得MIMO系统的巨大容量,同时降低系统的实现代价,人们越来越重视天线选择技术.文章基于MIMO ARQ无线通信系统,针对发送天线选择和预编码技术的联合使用,依照系统容量,提出了一种次优的联合优化算法.这一算法把天线选择和预编码分成2个部分完成：在重发数据时,首先利用先前发送时的相关信息和当前的信道信息来选择发送天线;在完成天线选择后,再采用注水算法来优化预编码矩阵.仿真表明,这一算法所获得的信道容量十分接近穷举法所得到的最大信道容量.     

全数字电力线载波机中基带调制的实现

全数字电力线载波通信是采用高压电力线进行通信的一种手段,而基带调制对全数字电力线载波机的整机性能有着非常重要的影响。提出了一种全数字电力线载波机中基带调制解调的实现方案。该方案采用基于正交幅度调制(QAM)方式的多维网格编码调制技术实现了联合的编码和调制,提高了系统容量;采用自适应信道均衡技术和非线性预编码技术,降低了系统误码率;采用数字信号处理(DSP)芯片对传统的电力线载波机进行数字化改造,增强了电力线载波通信的性能,减小了电力线载波机的体积。对方案的各个部分进行了详细的阐述,并提出了一种采用Hilbert变换法实现QAM解调的方法,给出了同步算法的软件实现思想。实际应用表明,该方案实现的载波机通信容量大,传输质量高。     

基于空时编码的水声MIMO通信系统的应用研究

由于水声信道存在严重的频率选择性衰落和多径干扰,使得水声通信系统的数据率和传输信号的信噪比受到极大的限制。为此,提出了一种基于空时分组编码（STBC）的水声多输入-多输出（MIMO）通信编码方案,即＂空时分组扩频编码方案（space time block spread code）＂,该方案应用扩频技术有效地克服了水声信道中多径干扰对STBC正交性的影响。给出了采用频移键控和差分相移键控调制的STBSC-MIMO实现方案,对方案的误比特率性能进行了仿真分析。仿真和试验结果表明,在多径水声信道中,STBSC-MIMO方案可以得到有效的应用。     

基于多进制扩频的低压电力线抄表技术的研究

低压电力线通信广泛应用于电力抄表系统中。由于低压电力线信道特性复杂,严重影响载波通信质量,结合相关数据资料对低压电力线信道噪声环境进行了分析。为了提高电力线信道条件下的传输可靠性,提出多进制扩频技术,构造了多进制伪随机序列。设计了多进制扩频的低压电力线抄表方案,并建立了基于该信道特性的电力线扩频通信系统模型。通过对其性能仿真验证,仿真结果表明:该多进制扩频方式有效改善了抄表系统误码率性能,更适合于电力线的抄表作业。     

微功率无线和载波双信道抄表技术的研究与应用

根据国内对电力线载波和微功率无线技术的研究,参考国家电网公司用电信息采集系统和智能电能表相关技术标准,提出了微功率无线和载波双信道抄表的技术方法和应用方案,它具有窄带电力线载波和微功率无线两个信道的通信能力,且信道之间互相独立并行工作,同时又相互协作,互相补充,发挥出各自信道的优势,有效地保证了系统通讯的畅通,实现了通信高实抄率和高准确率,不仅为建设高效、稳定、实用的用电信息采集系统提供技术支撑,也为国家电网公司用电信息采集、大规模应用微功率无线和载波双信道抄表技术做出了积极的探索。     

基于迭代合并的多端口网络低压电力线信道建模研究

电力线信道建模是实现复杂电力线网络下可靠通信最重要的步骤之一。传统的电力线信道建模方法是基于端到端的电力线信道,而低压配电网实际是一个具有多端口的网络,各个端口之间的信道响应由于信道路径的相关因而具有关联性。目前的信道模型缺乏对整个网络不同端口信道响应的研究,忽略了电力线信道与无线信道在物理特性上不同之处。文章提出多端口网络环境下电力线建模的新方法,理论分析电力线信道多端口之间相关性问题,研究基于多端口网络信道冲击响应建模方法的理论基础,建立多端口子电路网络分解方法的理论模型,所提出基于迭代的信道响应合并方法能够有效解决复杂低压电力线拓扑环境下的信道建模问题,为分析电力线载波信道空间相关性并在电力线上实现多输入多输出(MIMO)技术提供理论依据。     

宽带电力线载波MIMO系统干扰消除预编码方法

随着电力线载波通信在电力系统中的广泛应用,宽带多输入多输出系统会有共信道干扰,此干扰是除了异步脉冲噪声和周期脉冲外影响电力线载波宽带MIMO系统最大的因素。针对此问题,利用多输入多输出信道的状态信息,在发送端采用块对角化的方法消除信道间的干扰,从而提高宽带电力线载波系统的容量,同时降低了系统的误比特率。通过仿真结果和分析可以表明,所提的块对角化的预编码方法有效地消除了共信道干扰,提高了信干噪比,从而提高了系统的最大互信息并降低了系统的误比特性能。     

一种用于电力线通信的次优交织算法与DSP实现

交织技术广泛应用于现代通信系统中,用于提高信道编码抗连续性突发错误的能力,进而提高通信质量。文章在介绍交织技术原理与交织技术分类的基础上,对窄带电力线通信主要国际标准PRIME与G3中使用的交织技术进行了复杂度分析,提出了一种次优的交织算法,该交织算法同时具有接近PRIME的低复杂度与接近G3的交织性能。针对该次优的交织算法,阐述了传统的DSP实现方法,并提出一种优化的实现方法,该方法使存储空间和执行效率得到极大改善。     

OFDM在配电网高速数据通信中的应用

低压配电网高速数据通信技术能够实现电力、数据、语音、视频“四网合一”，具有广阔的应用前景。由于传统的电力线载波通信技术难以适应配电网复杂而恶劣的环境，因此，新的通信标准、先进的调制技术和大规模集成电路的研究与应用，日益受到业界的关注。文章从测试和分析配电网高频传输特性入手，论述了正交频分复用技术的理论基础，阐述了基于配电网环境的功率控制、自适应调制、通道均衡、抗符号间干扰等关键技术，并介绍了一个实用化的配电网通信系统。     

OFDM技术在中压电力线通信中的性能分析

中压电力线信道可以用于高速数据传输业务。文章结合实测数据,分析了中压电力线信道复杂的噪声环境和多径衰落特性。为了提高这种特殊信道条件下的传输效果,选择了编码正交频分多路复用技术(COFDM)作为调制方案。分析了编码方案和交织深度的选取对系统抗突发噪声性能的影响;提出利用子载波位置调整法和子载波功率调整法,以削弱窄带噪声对系统的干扰;通过仿真证明了此系统方案能显著降低中压电力线在传输过程中的误码率。     

基于S参数的共轭匹配MIMO系统注水容量研究

大规模MIMO系统需要在有限的空间里采用多副天线,这将不可避免的引入耦合,耦合会影响MIMO系统性能。研究基于S参数的匹配网络MIMO系统注水容量。通过S参数网络模型,在传输端功率分配上引入注水定理,推导分析不同匹配条件下的容量闭合公式,通过Matlab对不同的接收端匹配条件下的容量进行仿真,包括：无耦合、自阻抗匹配和最优匹配几种情况。结果表明引入注水定理最大化传输端功率并且在接收端最佳共轭匹配的情况下,系统性能得到很大的改善和提高。     

超声无损检测中基于分段长码技术的多重回波检测

超声检测中存在的多重回波是影响其检测质量的重要因素.由于多重回波会显著地降低系统的成像分辨率,并造成对诊断和测量的误判.因此,辨别和消除多重回波所造成的干扰,是提高超声检测质量的有效途径.提出了一种在静态检测条件下基于超声分段长码技术来区分多重回波的方法,该方法能够在不依赖任何先验假设和构建的情况下,有效地区分多重回波,辨别和去除其造成的伪像,并且降低检测的模糊度.另外,由于采用多次发射叠加的原理,该方法克服了普通短码的自相关特性不强的弱点,能够获得长码的效果,具有较高的信噪比和检测精度.实验结果表明,该方法达到了预期的效果.     

基于虚拟仪器的电力线信道噪声发生器的设计

为了方便对中压电力线通信调制与编码硬件电路的调试,提出一种基于虚拟仪器技术的中压电力线信道噪声发生器的设计方法,利用该方法设计的噪声发生器可模拟产生电力线信道的背景噪声、随机突发噪声等。本设计利用MATLAB建立符合中压电力线信道噪声特性的噪声模型,以此模型为基础,通过MATLAB与LabVIEW混合编程,基于虚拟仪器采集卡输出参数可变的噪声,并通过功放电路输出。实验结果表明,该噪声发生器能够产生符合信道噪声特性的噪声信号,可以为实验室测试调制与编码硬件电路的性能提供便利。     

无线MIMO—OFDM通信系统原理及其关键技术

MIMO-OFDM将OFDM技术与MIMO技术结合起来,在不增加带宽与功率的前提下,可以增加数据的传输数率,被视为下一代高速无线通信的核心技术。文章介绍了无线通信系统中的MIMO-OFDM技术,阐述了MIMO-OFDM系统的基本原理与特点,并就系统模型作了理论推导,详细说明了MIMO-OFDM通信系统的关键技术：编解码技术、同步技术和信道估计技术。