基于虚拟仪器的数据链测试模拟器研制

针对传统数据链测试设备功能单一且不易重构的问题,借鉴虚拟仪器模块化的设计思想,设计实现了一种基于美国国家仪器公司（National Instruments,NI）通用软件无线电平台的数据链测试模拟器。该模拟器采用线性调频信号叠加（Sum of Linear Frequency Modulation,SoLFM）的方法高效产生具备连续相位的时变信道衰落,包括瑞利衰落、莱斯衰落和对数正态衰落等,并结合多相滤波思想能够精确模拟数据链长时延的多径传播场景。利用矢量网络分析仪对硬件模拟器输出的信道传递函数和信道冲激响应进行实测验证,并对各支路的随机信道衰落包络分布进行统计验证。实测结果表明,该数据链测试模拟器输出的信道函数和统计分布均与理论值吻合,因而可用于数据链装备的系统优化、验证和性能评估。     

一种模型和数据混合驱动的电磁频谱态势测绘方法

频谱数据通常以多维度为特征,例如频率、时间、空间与信号强度等,这为采集以及可视化数据带来挑战。本文通过引入电磁频谱态势来表征信号功率谱密度在电磁空间的分布情况来实现目标区域内的频谱态势感知。目前频谱数据的获取方式通常为在目标区域内布置大量离散分布传感器,这导致采样效率低下,采样成本上升,在资源受限的情况下,上述采样方式并不可取。因此,本文从提高采样效率与降低采样成本出发,提出利用无人机采样实现目标区域内的信号功率数据获取,得到缺损二维、三维频谱态势,进一步提出一种模型和数据混合驱动的电磁频谱态势测绘方法,从而实现目标区域内部完整频谱态势的恢复。仿真结果表明,所提方法可以有效地完成目标区域内电磁频谱态势测绘,其补全精度与测绘效果均好于传统插值算法与张量补全算法。     

无人机中继链路传播损耗及性能分析

针对两跳无人机中继通信场景,综合考虑机身姿态、天线特性、气候状况及信道衰落等影响,建立了两跳中继链路的传播损耗模型,分析了传播损耗均值的计算方法,推导了多径阴影复合衰落导致传播损耗随机起伏的统计特性。在此基础上,进一步推导得到了两跳无人机中继系统的中断概率与误比特率的理论表达式。最后,通过对郊区、山区和海洋场景的数值仿真,验证了本文推导的理论结果的正确性,并分析了无人机飞行高度、地面节点位置以及通信场景等因素对两跳中继系统性能的影响。     

基于FPGA的数字基带信号源设计

本文提出并实现了一种基于现场可编程门阵列FPGA的通用数字基带信号源实验演示系统。该系统采用正交调制方式,利用m序列作为信息源,星座映射后进行脉冲成形滤波,最终输出数字基带波形。教学实践表明,该综合实验演示系统可加强学生对数字基带的星座映射和成形滤波等概念的理解,为进一步学习数字通信理论奠定了基础。     

复杂遥测组件自动化标定系统设计与实现

针对遥测组件通道数量多,传输信息量大,传输精度易受外界环境影响的问题,本文设计了一种复杂遥测组件自动化标定系统方案,介绍了其硬件、软件的实现方法。系统利用所提出的对不同类型信号在标定时使用幅度、频率估计的方法,可实现对多达70路的遥测组件通道的自动化标定。Matlab仿真及实测数据表明,该系统具有良好的稳定性,较高的效率和测试精度。     

不完全信道状态信息条件下多用户Turbo-BLAST迭代检测算法

该文将空时多用户检测技术和Turbo-BLAST方案相结合,构造了基于CDMA技术的多用户Turbo- BLAST系统模型,提出了不完全信道状态信息条件下的解相关算法和迭代检测算法。在发送端将V-BLAST结构与CDMA技术相结合实现多路复用,在接收端利用空时多用户检测算法去除用户间干扰,得到期望用户的接收信号,然后采用考虑信道估计误差的软干扰抵消迭代检测算法,对期望用户的接收信号进行检测以去除天线间干扰。仿真结果说明,所提算法对于多用户Turbo-BLAST系统是有效的,可在不增加复杂度的条件下达到良好的迭代效果。     

基于不完全信道状态信息的多用户MIMO中继系统预编码算法

针对上行多用户MIMO中继系统，在信道存在反馈延迟及估计误差的条件下，以误比特率(Bit error rate, BER)为优化目标，提出了基于最小均方误差(Minimum mean?squared error, MMSE)准则的预编码算法。所提算法将求解发射端、中继节点、接收端矩阵的复杂非凸问题分解为3个独立的子优化问题，发射端的用户配备单天线且服从空间独立分布，先确定发射端预编码矩阵，将求解中继矩阵的凸优化问题转化为半正定规划(Semi?definite programming, SDP)问题，采用CVX工具箱求解，接收端处理矩阵通过线性搜索法求解，最后采用联合迭代法得到各节点矩阵的最优解。仿真结果表明，所提算法能有效改善系统的误比特率性能。     

时变多普勒衰落信道硬件模拟的FPGA实现

针对不同散射环境下衰落信道具有不同的多普勒功率谱形状,提出了一种改进的复谐波叠加模型用于时变多普勒衰落信道的模拟,仿真分析了该方法输出信道衰落的幅值及相位连续性,并据此设计了基于FPGA硬件平台的时变多普勒衰落信道模拟器。硬件实测结果表明,该模拟器输出的时变多普勒功率谱与理论仿真非常吻合,可用于实际中多普勒功率谱实时变化场景的模拟。     

信道噪声实时产生算法及改进研究

针对经典的逆变换和舍弃法模拟信道噪声硬件实现复杂的问题,开发了一种基于谐波叠加(Sum of Sinusoids,SoS)中心极限理论和Hadamard矩阵变换相结合的改进方法实时产生高斯噪声,推导了该方法输出随机变量幅值的理论分布,分析了利用可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现时,定点化位宽和查找表深度对输出精度和周期的影响。数值仿真表明,本文改进方法输出的幅值统计分布精度优于传统SoS方法,尾巴精确度有所提高,重复周期也大大扩展,可以满足实际中信道噪声硬件模拟的需求。      

基于射线跟踪的空地毫米波传播损耗预测

传播毫米波传播损耗模型假设收发端天线高度比较低,不直接适用于空地传输场景,本文基于射线跟踪原理提出了一种空地场景下毫米波通信的传播损耗统计模型。该模型推导分析了视距、反射、绕射和无信号四种不同传播情况的路径概率,并综合考虑了环境、频率、距离和天线高度等因素对路径损耗的影响。仿真分析结果表明,本文模型对不同场景和传播高度都具有良好的适用性,对于非视距情况的细化分类使其计算结果,比传统模型更为精确且与射线跟踪仿真结果更为吻合,可用于空地毫米波通信系统设计和算法优化等领域。