一种适用于散射通信的联合帧同步和频偏估计算法研究

针对对流层散射通信中存在的多径衰落以及收发两端频偏,对一种适用于对流层散射通信的联合帧同步和频偏估计算法进行了研究;设计了一种适用于对流层散射通信的新型同步帧结构,其在帧同步信息前增加了周期循环PN序列用于辅助判决,能够提高衰落信道下的信号起点捕获概率;采用基于FFT的部分相关频域捕获算法,搜索最大相关值和频偏索引,同时完成了帧同步和频偏估计;在多径衰落和频偏影响下实现了联合帧同步和频偏估计算法;仿真结果表明:在衰落速率5 Hz,频偏1000 Hz散射信道下,正确捕获到帧同步信息概率在-4 dB信噪比下仍可达到90%以上,且频偏估计偏差在0.4 Hz以内     

OFDM系统中基于离散余弦变换的信道估计

提出了两种基于离散余弦变换（DCT）的信道估计方法，适用于多径衰落的正交频分复用（OFDM）系统。利用DCT的能量压缩特性，能有效消除传统基于离散傅立叶变换（DFT）估计算法在信道延时不是采样周期整数倍，或系统子栽波数不等于有用于载波数时产生的频谱泄漏。根据DCT与DFT的等效关系，通过构造不同的对称数据序列，推出两种相应的基于DCT信道估计，其中一种具有更好的性能，另一种更利于实现。仿真和分析结果表明：在多径衰落信道下，两种基于DCT的方法能有效降低频谱泄漏造成的信道估计误差，具有比基于DFT方法更好的性能。     

基于加窗型DCT-Ⅳ的OFDM系统的信道估计算法

在总结传统的基于离散傅里叶变换（DFT）的正交频分复用（OFDM）系统的信道估计算法的基础上,提出了一种新的基于加窗型的第四类离散余弦变换（DCT-Ⅳ）的OFDM系统的信道估计算法。该算法利用DCT变换的对称特性消除边缘效应,并且使用加窗抑制信道冲激响应的频谱泄露,然后用低通滤波器消除信道高斯白噪声的干扰。仿真结果表明：在多径衰落信道下,该算法优于基于DFT的信道估计算法,是一种可行而且有效的信道估计算法。     

OFDM系统抗多径衰落性能及仿真分析

OFDM技术在现代通信技术中的应用越来越广泛,因为该系统具备了多种有利于信号高效传输的优点,特别是其抗多径效应特别突出.作为OFDM系统的显著特点之一,抗多径效应使得系统传输信号的误码率大大降低.为了验证其抗衰落性能,文中分析了多径衰落信道接收信号的特点,建立了多径传播的仿真模型,利用改进的IDFT和DFT的方法,分别在两径及六径瑞利衰落信道进行传输,通过对有无OFDM系统时误差的仿真,说明了OFDM系统具有较强抗多径衰落性能的结论,并提出了一些改善系统性能的方法.     

室外3D散射信道中ULA/UCA天线MIMO性能分析

为更好地解决室外三维(3D)空间域的移动通信问题,提出了一种新型室外3D空间域散射信道统计模型,主要研究MIMO多天线系统的接收性能。在宏蜂窝小区移动通信环境中,模型能够估计多径衰落信道的重要空间信道参数,首先推导了多径衰落信道的到达角(Angle of Arrival,AOA)概率密度分布。此外模型在设置多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)多天线的均匀线性阵列(Uniform Linear Array,ULA)和圆形阵列(Uniform Circular Array,UCA)的基础上,分析了波达信号不同方位角分布对散射信道中MIMO性能的影响因素,包括MIMO空间相关性、信道容量以及天线阵列配置。数值仿真结果与3D多径衰落信道模型对比,表明本模型的信道参数估计符合理论和实际的通信环境,为评估MIMO天线接收系统与仿真无线通信系统提供了创新性的研究。     

OFDM系统中基于FRFT的多径参数估计方案

无线信道中存在的多径衰落特性使通信系统的性能急剧恶化,必须精确的估计出多径信道的参数以便更好的设计通信系统.本文提出了一种基于单分量线性调频(LFM)信号的多径参数估计方法.该方法通过发射单分量LFM信号作为正交频分复用(OFDM)系统的导频信号来探测多径信道,在接收端用最小描述长度(MDL)标准来检测信道的多径数目,并用分数阶傅立叶变换(FRFT)进行多径参数估计,适合于移动终端.仿真结果表明该算法有良好的估计性能.     

基于DCT的OFDM信道估计算法研究

信道估计技术是OFDM技术的关键技术之一.文章首先简要介绍了信道估计的基本算法,重点研究了离散余弦变换(DCT)理论,在此基础上设计了一种的新的插值方法,并将其运用到信道估计算法中.该算法实现简单,不仅能降低干扰误差,而且能减少基于离散傅里叶变换(DFT)的信道估计算法在多径衰落信道中的高频失真,估计效果也优于基于DFT的算法.文章最后对两种算法做了仿真,给出了均方误差和误码率的比较曲线图,得出了较理想的结论.     

基于MIMO的对流层散射通信信道损耗研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)场景下的对流层散射通信信道损耗进行了研究。在设计远距离MIMO通信系统时,链路损耗估计是其中的关键技术,而现有技术在损耗估计时都忽略了波束与散射体碰撞时的能量损耗。根据湍流非相干散射理论,首先将对流层建模为多条可微的曲线,从而与发射和接收天线阵列构成曲边梯形,根据此信道几何模型,计算入射角、反射角和散射角的角度关系;其次,建立了电磁波束射入散射体后散射波在散射体表面的能量分布模型;最后,根据波束传输距离,量化散射信道的损耗,推导得到基于MIMO对流层散射信道的衰落系数和信道矩阵。将仿真计算结果与实际数据进行对比,验证了所提模型在链路损耗估计问题上的有效性和准确性,同时根据仿真结果对接收天线的仰角设计提出了建议。     

瑞利衰落信道下的直序扩频通信系统性能分析

以直接序列扩频（DSSS）通信系统为研究对象,在MATLAB/Simulink软件环境下分析了DSSS信号在多径瑞利衰落信道中传输时的抗多径衰落性能．采用Simulink软件构建DSSS通信系统的动态模型并进行仿真;研究了扩频增益、PN码码长、多普勒频移等特性,给出了DSSS通信系统误码率与信噪比（SNR）的关系曲线,进而掌握了多径瑞利衰落信道对DSSS信号传输的影响．仿真结果表明,在多径瑞利衰落信道下,DSSS通信系统能够有效地克服多径衰落和多普勒频移,但仍然存在一定的局限性．此外,与提高扩频增益相比,增加PN码的码长对于提高整个通信系统的抗多径衰落性能更加有效．     

采用对角分布导频对非线性OFDM系统进行信道估计

对于非线性OFDM系统,采用对角分布导频的信道估计技术并应用不同算法研究。在导频信号的信道估计中一般采用最小二乘法估算信道传输函数。对于数据子载波的信道传输函数在已估算的结果基础上,采用线性插值法和二阶插值法来得到。采用IDFT(反离散傅里叶变换)和DFT(离散傅里叶变换)可以使得信号在时域和频域之间进行相互转换。采用16QAM和QPSK作为信号的调制技术,多径瑞利衰落信道作为信道模型。     

自适应OFDM算法及其在煤矿井下无线通信系统中的应用

由于频率选择性衰落,OFDM的每个子信道的频率响应各不相同,为了保证系统的误码率性能,OFDM只能根据衰减最大的子信道来决定比特和功率的分配,造成很大的浪费。因此,文章提出了一种自适应OFDM(AOFDM)算法,该算法使得OFDM的每个子载波都能根据信道特性动态的变化选择调制方式和功率分配,最好地匹配信道容量。文章详细介绍了AOFDM的比特、功率算法,并详细分析了煤矿井下无线通信系统的特点,指出AOFDM算法非常适用于煤矿井下无线通信系统,并给出了基于AOFDM的矿井无线通信系统的组成框图,仿真结果表明使用效果良好。     

一种改进抑制STC-OFDM系统同频干扰的方法*

空时编码（STC）与正交频分复用多址(OFDM)结合形成的STC-OFDM系统,虽然有效弥补了正交频分复用多址系统中符号间干扰(ISI)和频率选择性衰落等不足,但依然存在如何有效抑制因多天线传输在接收端产生的相互干扰如同频干扰（CCI）等问题。为此,在充分利用STC-OFDM已有优点基础上,给出了一种结合自适应波束赋形和哈达玛转换（WHT）来抑制CCI的算法。通过理论分析与计算机仿真表明,该算法能进一步改善系统误符号率（SER）而抑制STC-OFDM中的同频干扰。     

A high performance parallel Radon based OFDM transceiver design and simulation

A major goal of the next-generation wireless communication systems is the development of a reliable high-speed wireless communication system that supports high user mobility. They must focus on increasing the link throughput and the network capacity. In this paper a novel, spectral efficient system is proposed for generating and transmitting two-dimensional (2-D) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols through 2-D inter-symbol interference (ISI) channel. Instead of conventional data mapping techniques, discrete finite Radon transform (FRAT) is used as a data mapping technique due to the increased orthogonality offered. As a result, the proposed structure gives a significant improvement in bit error rate (BER) performance. The new structure was tested and a comparison of performance for serial one-dimensional (1-D) Radon based OFDM and parallel 2-D Radon based OFDM is made under additive white Gaussian noise (AWGN), flat, and multi-path selective fading channels conditions. It is found that Radon based parallel 2-D OFDM has better speed and performance than serial 1-D Radon based OFDM.     

基于EXIT函数的自适应OFDM LDPC调制编码方案设计*

推导了瑞利衰落信道下,LDPC迭代译码的互信息公式,采用数值积分的方法计算校验节点外部信息,避免了信噪比较低时校验节点的LLR服从高斯分布的不精确假设带来的误差.分析了该编码系统的EXIT函数,以EXIT误差函数为代价函数,提出了自适应OFDM-LDPC编码方案.该方案与传统自适应方案相比,不需要确定切换门限,数值计算简单,而且避免了计算子信道信噪比带来的误差,适用于高速通信系统.最后在802.16e协议的仿真平台上进行了仿真验证.     

Performance comparison of wavelet based and conventional OFDM systems in multipath Rayleigh fading channels

In this work, the performance of wavelet based OFDM (WOFDM) is studied and compared to that of conventional OFDM over multipath Rayleigh fading channels with exponential power delay profile. Results show that WOFDM has better bit error rate (BER) performance than conventional OFDM without cyclic prefix (CP) for all signal-to-noise ratios (SNRs) and also outperforms OFDM with CP for low SNR values in indoor and outdoor environments. Therefore, WOFDM might be an alternative to conventional OFDM since it also has better bandwidth efficiency.     

Spectral efficiency enhancement using an antenna‐based orthogonal frequency division multiaccess technique

An approach to enhance antenna spectral efficiency is proposed based on combining spacetime electromagnetic (EM) models of Tx/Rx antennas with orthogonal frequency division multiaccess (OFDM), leading to the EM‐OFDM, a technology capable of removing intersymbol interference (ISI) in high‐data rate communication links caused by the EM‐induced distortion antenna effects. The proposed approach differs from traditional OFDM in wireless communication in several aspects. First, the technique suggests a new decoupling approach by treating each given antenna transreceive device pair as a “stand‐alone channel” with its own distortion mechanisms considered separately from the propagation channel. Moreover, the deterministic distortion caused by the nonflat pure antenna EM filtration effects is exploited to carefully design a specialized OFDM transmission techniques based on the antenna parameters, not the multipath fading channels often invoked in conventional uses of OFDM methods. (The EM‐OFDM, however, can be combined with a traditional OFDM later if fading channels are present.) In this manner, a more efficient implementation of the wireless link equalization strategy may be enacted since the EM antenna origin of ISI is very different from the traditional propagation channel one. As a proof of concept, the proposed EM‐OFDM method is implemented for a single‐input‐single‐output link comprised of half‐wavelength linear wire antennas. A careful use of finite difference time‐domain to provide EM data allowed the construction of 64 decoupled “pure antenna OFDM subchannels.” Simulation results suggests that the antenna‐based OFDM system is capable of completely neutralizing all ISI effects caused by the limited antenna matching bandwidth of the transreceive wires, therefore, supporting considerably higher data rates with low symbol error rate (SER). A concrete evaluation of the SER using quadrature phase‐shift keying (QPSK) digital carrier modulation resulted in an increase of the effective antenna digital communication spectral efficiency by ratios up to 300%. Moreover, the EM‐OFDM error rate was found to be close to the ideal QPSK level or the maximum possible theoretical limit. Thus, combining detailed EM knowledge with standard signal processing methods can lead to considerable improvement in system design without modifying the antenna physical layout. The proposed approach is expected to play a role in the forthcoming 5G/6G and millimetre wave technology systems currently under development where there is a trend toward integration of EM and digital signal processing at the physical layer level.     

多径瑞利衰落信道下OFDM系统仿真

正交频分复用(OFDM)技术是下一代移动通信的核心技术之一.重点研究了多径瑞利衰落信道下最大多径时延对基于OFDM技术的通信系统性能的影响.根据OFDM基本原理构建了一个OFDM无线通信基带系统仿真模型,信道带宽为15MHz.调制方式为16-QAM,编码方式采用码率为1/2的卷积,模型采用了60个子载波,并插入了循环前缀.分析了系统抗多径干扰的性能,比较了不同信道下系统的误码率,以及不同的保护间隔长度下系统的误码率.表明在瑞利衰落信道下OFDM技术具有良好的抗多径干扰的性能.     

多径衰落信道下OFDM系统的仿真性能分析

构建了正交频分复用(OFDM)系统的仿真模型,给出了具体信道的参数.在不同信道传输环境下,对不同调制方式和不同移动速度下的OFDM系统性能进行了分析比较,在仿真结果的基础上给出了OFDM系统抗多普勒频移的参考方案,采用的信道模型基于ITU-R M.1225 Channel B瑞利(Rayleigh)衰落信道.最后,在基于COST 207的信道模型下,对四种典型环境的OFDM系统进行了仿真研究,并对其结果作了讨论分析.结果表明:在多径衰落信道下,OFDM系统可以有效克服多径衰落和多普勒频移,能够应用于未来的通信系统.     

一种OFDM系统中的符号定时同步方法

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)足一种高效的数据传输技术,具有良好的抗频率选择性衰落能力,并且提高了频谱利用率.但是OFDM对同步误差十分敏感,特别是符号同步误差.这样会导致解凋性能迅速恶化,从而使整个OFDM系统性能下降.传统的MLE算法虽对符号定时估计很有效,但在ISI干扰情况下性能不高,Schmidl提出的利用训练序列的同步算法虽对符号定时估计很有效,但在ISI干扰以及低信噪比情况下性能不高.通过对Schmidl算法的改善,提出了一个新的改善算法.通过Matlab的模拟仿真表明,在信噪比较低时,新的算法定时估计性能优于Schmidl的算法.     

基于MATLAB的OFDM系统仿真及性能分析

正交频分复用（OFDM）是第四代移动通信的核心技术.该文首先简要介绍了OFDM基本原理,重点研究了理想同步情况下,保护时隙（CP）和不同的信道估计方法在高斯信道和多径瑞利衰落信道下对OFDM系统性能的影响.在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言实现了整个系统的计算机仿真并给出参考设计程序.最后给出在不同的信道条件下,保护时隙、信道估计方法对OFDM系统误码率影响的比较曲线,得出了较理想的结论.