基于改进子载波预留算法的正交频分复用信号峰均比抑制方法研究

由于系统对线性元器件的要求非常严格,导致目前正交频分复用(OFDM)系统产生峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,引起OFDM和基于OFDM的雷达一体化系统的信号失真,影响系统性能。针对该问题,该文提出了基于加权最小二乘法的子载波预留法(TR)。该算法首先将OFDM设计方案中的子载波分为数据子载波和预留的空白子载波,数据子载波调制数据子载波,空白子载波调制空白数据。然后利用原始数据通过加权最小二乘法得到最佳削峰系数和削峰数据,并将削峰数据调制在空白子载波上面。最后将削峰数据叠加到原始数据上,完成PAPR的抑制。仿真表明,基于加权最小二乘法的TR算法能够在1～3次迭代下实现良好的PAPR抑制效果,并且它的收敛速度相比于传统算法有了明显的提高。     

基于分组格雷编码的OFDM 雷达通信一体化系统峰均功率比抑制

基于OFDM 共享信号的雷达通信一体化系统具有较高的峰均功率比,由于编码率的限制,采用格雷序列编码抑制系统峰均功率比(PAPR)的算法只适合应用于子载波数较少的场合。针对子载波数较多的系统,该文提出一种利用分组并行格雷编码结合系数加权优化的PAPR 抑制算法,通过将输入比特流分为若干组并行比特,分别进行格雷序列编码、数据符号调制以及逆傅里叶变换,将结果合并就可以得到一个OFDM 符号。在合并之前对每一组引入若干加权系数,这样就构成了多个可供选择的OFDM 符号,通过选择具有最小PAPR 值的OFDM 符号作为发射信号,实现系统PAPR 抑制。最后,仿真了3 种不同分组方案下PAPR 抑制能力、通信误码率以及雷达宽带模糊函数,仿真结果表明,该算法可有效抑制系统PAPR,降低系统误码率,其雷达宽带模糊函数仍为近似图钉型,具有良好的距离和速度分辨能力以及测距、测速精度。      

联合AC-ICF和TR技术的多功能波形设计方法

要: 分布式网络雷达的多功能承载是目前雷达领域研究的一个热点,基于OFDM信号的雷达通信共享的多功能波形设计受到人们广泛关注,其核心问题之一是较高的包络峰均比（PMEPR）。基于OFDM信号,本文联合自适应限幅门限的迭代限幅滤波技术（AC-ICF）和子载波预留（TR）技术研究了一种面向分布式组网雷达的多功能波形设计方法。首先,建立雷达网络的OFDM信号模型。其次,联合AC-ICF和TR技术研究了低PMEPR的多功能波形设计方法。最后,通过计算机仿真验证了多功能波形设计方法的可行性,并对其中面临的问题进行了分析与讨论,同时对优化设计后波形的雷达和通信性能进行了简要分析。      

太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。     

联合星座扩展的预留子载波OFDM信号峰均比抑制算法

针对现有预留子载波TR技术对无线OFDM信号峰均比（PAPR）抑制性能效率低,且难以同时兼顾峰均比抑制、误码率（BER）性能损失及带外频谱分量扩展的问题,提出一种联合智能梯度映射主动星座扩展ACE的预留子载波峰均比抑制ACE-TR算法,能以较低的复杂度同时对信号峰均比和接收端误码率性能进行联合优化,并在迭代过程中消除因限幅处理所导致的信号带外频谱分量再生;特别是,由于在优化迭代过程中可以对迭代参数进行自适应调整,能够有效提高算法的适用灵活性。对算法进行了全面深入的理论分析,推导了其可获得的PAPR抑制增益理论界和接收信号误码率性能理论值。理论分析与仿真表明,ACE-TR算法能以更快的收敛速度产生所需的削峰信号,并同时获得优异的峰均比抑制、误码率及带外功率谱性能。     

一种降低OFDM系统PAPR的TR方法及其FPGA实现

针对正交频分复用(OFDM)系统的高峰均功率比问题,介绍了一种改进的载波保留(TR)方法,该算法应用时域核函数构造时域核函数矩阵并进行缩放参数优化,迭代过程复杂度低且性能良好.设计了一种简化的OFDM发射机方案以验证该算法在实际系统中的有效性,给出了在FPGA上实现该方案的整体架构及关键模块.硬件测试结果表明该OFDM发射机的峰均比得到了有效抑制,验证了该TR算法的正确性,证明其有较好的应用前景.     

恒包络OFDM雷达通信一体化研究

提出一种新的OFDM雷达通信一体化系统模型,通过DFT预编码和交织式子载波映射解决了OFDM信号峰均功率比较高的问题,实现了OFDM信号的包络恒定。同时,给出一体化系统信号处理方案,在通信接收端,通过传统的OFDM信号解调得到通信数据。在雷达接收端,通过二维联合搜索和时域相位测量进行目标速度的估计;结合相关处理和频域相位测量,实现雷达的高精度测距。仿真结果表明,在保证通信传输功能的前提下,一体化系统能够实现厘米级别的测距精度和米每秒级别的测速精度。     

正交混沌二相编码OFDM雷达信号

针对距离欺骗干扰对雷达探测性能的影响,在波形设计中应尽量满足雷达发射信号的正交特性,即雷达发射波形具有更低的互相关和自相关旁瓣。采用具有良好自相关特性的混沌二相编码正交频分复用(OFDM)雷达信号,提出一种基于混沌粒子群算法的正交混沌二相编码OFDM雷达信号。以自相关和互相关联合最优作为适应值函数,利用混沌粒子群算法优化设计正交编码脉冲串信号。仿真实验结果证明,基于混沌粒子群优化的正交混沌二相编码OFDM雷达信号自相关旁瓣和互相关的最大值为–22.33 dB,具有良好的相关特性,对抗距离欺骗干扰有一定效果。     

混沌相位频率调制OFDM雷达信号研究

雷达波形设计逐渐成为现代雷达领域研究的热点,本文首先提出一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)混沌随机相位编码信号,并在此基础上用混沌序列对子载波进行频率调制,得到一种OFDM随机相位随机频率编码雷达信号形式,分析该信号的模糊函数、自相关特性以及子载波数对自相关性能的影响。同时,对该混沌编码信号存在的问题进行分析,并研究降低PMEPR(Peak to Mean Envelope Power Ratio,包络峰均比)的方法。仿真结果表明:基于混沌序列的OFDM相位频率组合调制信号具有更优的模糊函数和自相关旁瓣,混沌序列的复杂性和随机性使得信号具有更强的低截获特性。      

基于GFDM的空口波形实现及干扰抑制

广义频分复用(GFDM)具有比正交频分复用(OFDM)更低的峰均功率比(PAPR)和带外频谱泄露。因为本身固有的子载波间干扰(ICI),传统GFDM解调具有较高复杂度。本文基于导频子载波,提出一种适用于卫星通信的数据辅助干扰消除GFDM接收算法,消除了匹配滤波(MF)接收中的子载波干扰,降低了误符号率(SER)。仿真结果与复杂度分析表明,本文所提算法优于传统串行干扰消除匹配滤波算法,有助于促进GFDM在天地一体化通信系统中的应用。     

联合子载波抑制与配对的双向DF-PLNC OFDM中继

子载波抑制(SS)技术已被证明能够显著提高正交频分复用(OFDM)系统的误码率性能,因此引起了学术界的广泛关注。在双向OFDM中继网络(TWRN)中,由于两个源节点与中继之间的链路具有独立性,直接应用子载波抑制技术会造成两条链路的活跃子载波具有非对称性,从而导致大量子载波在中继节点无法实现网络编码。提出了一种联合子载波抑制与子载波配对(SP)的双向译码转发(DF)-物理层网络编码(PLNC)OFDM中继系统。该方法对中继两端链路的非对称活跃子载波进行配对,在配对的子载波上发送物理层网络编码信息。仿真结果表明,该方法显著改善了误码率性能,消除了原有的误码平台并且提高了系统的吞吐量性能。     

PTS-OFDM系统边带信息替代技术研究

本文提出在PTS-OFDM系统分组子载波中加入相位辨识码元序列,替代传统PTS算法中的边带信息.本文分析了OFDM系统信道非线性对系统性能的影响,研究了抑制峰均功率比的PTS算法及其边带信息传输特点,进而提出在各分割子块中插入一组相位辨识编码替代边带信息,提供最优相位权值,达到不需边带辅助信息降低峰均功率比的目的.仿真表明,新算法虽有少量传输效率损失,但可以改善系统峰均功率比,提高系统传输的可靠性,减少对频带资源的占用.     

受控修剪迭代算法抑制峰均功率比的研究

OFDM(正交频分复用)是4G最受瞩目的技术之一,其具有较高的频谱利用率以及较强的抗衰落和抗符号间干扰的能力,但OFDM系统存在PAPR(峰均功率比)过高的显著缺点。为解决此问题,文章围绕预留子载波技术展开深入研究,提出一种基于预留子载波思想、较低复杂度的受控修剪迭代算法,同时,从算法复杂度以及抑制效果等性能方面分别与选择性映射法和部分传输序列法进行对比分析,最终在自研OFDM系统中对受控修剪迭代算法进行仿真验证。     

一种基于OFDM-chirp的雷达通信一体化波形设计与处理方法

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点.有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化.但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对...     

无人机高速遥测信道中OFDM峰均比抑制性能研究

OFDM是无人机高速遥测信道中的主要传输技术之一,但是OFDM系统的主要缺陷之一是具有较高的峰均比。文中研究了一种信道纠错编码与迭代限幅滤波算法（Repeated Clipping and Filtering,RCF）相结合的峰均比抑制方案。仿真结果表明,RCF算法能够实现峰均比的有效抑制,卷积编码和Turbo编码能够有效抑制RCF算法产生的限幅噪声,降低系统误码率。     

基于预编码设计的载频间干扰抑制

针对正交频分复用(OFDM)系统中归一化频偏所引起的载频间干扰(ICI)系数分布特点,设计了一种通用的OFDM预编码传输方案.可将ICI系数更好地集中在较少的子载波位置上,使接收端的干扰矩阵成为稀疏的矩阵,简化信号检测.从理论分析与系统仿真这2方面对这一算法进行了研究.与已有的基于均衡的ICI抑制算法相比,所建议的算法具有更低的计算复杂度;与ICI自身干扰抑制算法相比,具有更高的频带利用率.     

OFDM系统中基于载波干扰比最大的预编码方案

OFDM系统对频率的偏移非常敏感。一种简单的1/2码率的预编码方案可以有效地抑制载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI),提高载波干扰比(Carrier-to-Interference Ratio,CIR)。该文提出了一种基于最大化载波干扰比原理的含参数的预编码方案。在估计系统频率偏移的情况下,这种方案可以通过简单的计算得到使载波干扰比最大的编码参数。实验证明,这种含有参数的预编码方案,可以有效地抑制载波间干扰,提高系统性能。     

基于频率调制的多载波Chirp信号雷达通信一体化研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信的一体化.该文针对雷达通信一体化信号设计中存在的不兼容和互干扰问题,根据信号能量共享的原则,提出了基于频分准正交多载波Chirp 信号的雷达通信一体化波形及其相应的系统实现方法.并采用宽带模糊函数对多载波一体化信号特性进行了详细分析,进一步研究了一体化信号的处理过程以及其系统性能.在均衡子载波准正交性和通信频谱效率下,通过理论分析和仿真结果表明在多载波频谱重叠率为20％的情况下,一体化信号能够满足雷达的常规探测,并且具有较低的误码特性.     

两种OFDM信号的雷达探测性能研究

OFDM信号是雷达通信一体化系统常用的发射波形之一。分析比较了两种不同序列的OFDM信号(ZC序列和Oppermann序列)的特性,分别从自相关、峰均比、模糊函数和多普勒容限等方面,分析对比了两种波形的性能。理论分析和仿真实验表明,ZC序列和Oppermann序列的自相关都具有集中的主瓣,但ZC序列的自相关旁瓣高于Oppermann序列;ZC序列的峰均比优于Oppermann序列;ZC-OFDM信号和Oppermann-OFDM信号具有相同的呈“斜刀刃”型的模糊函数;ZC-OFDM信号的多普勒容限好于Oppermann-OFDM信号。因此,ZC-OFDM信号比Oppermann-OFDM信号具有更优的雷达探测性能。     

一种低峰均比SCMA多址方案

稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为一种新型非正交多址接入技术,具备一定的过载能力,满足5G无线通信网络海量连接等需求。SCMA系统通常将用户码字映射到OFDM子载波上,具有与OFDM信号相似的高峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)特性。针对复用OFDM子载波SCMA系统具有高PAPR的特点,提出了一种低峰均比的SCMA多址方案,采用SC-FDMA技术,并进一步利用峰均比抑制技术对PAPR进行降低。理论和仿真结果表明,该算法能在PAPR性能、BER性能和系统复杂度间获得较好的权衡。