无人机地空链路信道特性与宽带数据传输

无人机地空链路数据传输存在多径衰落的影响。详细分析了无人机在滑行、起降和巡航3种状态下地空信道的传输特性。针对滑行、起降阶段多径时延大、存在频率选择性衰落的问题,提出了宽带数据传输技术——单载波频域均衡(SC-FDE)和正交频分复用(OFDM),并对SC-FDE进行了性能仿真。仿真结果表明,SC-FDE可以有效解决无人机滑行、起降阶段的多径衰落影响,提高宽带数据传输质量。     

SC-FDE在无人机遥测下行链路中的应用研究

该文针对无人机高速率下行数据链通信中存在的码间干扰和多径衰落,在对无人机信道进行建模的基础上,采用了迫零均衡(Zero Forcing,ZF)和最小均方误差均衡(Minimum Mean Square Error,MMSE)两种算法的单载波频域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization,SC-FDE)技术对此码间干扰和多径衰落进行了抑制;通过仿真得到采用SC-FDE技术使得误码率明显下降,从而验证了在无人机高速率下行数据链通信中,采用SC-FDE技术能有效抑制码间干扰和多径衰落。     

单载波频域均衡(SC-FDE)技术浅析

均衡技术是克服多径变参信道衰落的一种有效手段,也是宽带无线通信中对抗多径的一种重要方法。从设计原理出发,进行了单载波频域均衡(SC-FDE)的设计,分析了单载波均衡的技术特点,并与多载波OFDM技术在通信容量、PAPR等方面进行了比较,最后在莱斯信道进行了仿真分析,给出仿真结果,表明单载波频域均衡系统能够获得较好的性能,降低误码率。对系统工程设计有一定的借鉴意义。     

无人机宽带数据链信道均衡技术研究

信道均衡技术是解决无人机宽带数据链码间干扰问题的关键技术之一。针对无人机宽带数据链的信道特点,在分析单载波频域均衡(SC-FDE)的基础上,提出一种时域、频域相结合的信道均衡方案,相比于SC-FDE,可以有效降低数据帧较长情况下均衡处理的整体实现复杂度。对该方案进行了仿真,结果表明,该方案可以有效抑制多径效应产生的码间干扰,具有很好的鲁棒性。基于FPGA数字信号处理平台进行了软件设计,验证了其工程应用的可行性。     

单载波频域均衡信道估计分析

针对高速率信息传输系统中多径衰落对单载波频域均衡(SC-FDE)信道估计造成的影响,在SC-FDE原理基础上,将无线通信中信噪比估计和SC-FDE中信道估计结合起来,对现有信噪比估计算法进行优化。分析和仿真结果表明,此方法能有效地改善多径衰落信道中信道估计的有效性,提高了频域均衡的效果,从而改善了SC-FDE系统的误码率(BER)性能。     

单载波频域均衡与多载波OFDM误码性能的理论比较

单载波频域均衡(SC-FDE)和多载波正交频分复用(OFDM)是数字通信中用于克服多径衰落的两种技术。本文通过理论推导对这两种技术在高斯白噪声通信信道巾的误码性能进行了比较。利用高斯分布尾部概率的数值变化特性,本文推导出如下结论:在低信噪比条件下,OFDM的误码性能略优于SC-FDE,而在高信噪比条件下,SC-FDE则能取得显著优于OFDM的误码性能。这一结论对于通信系统的设计具有重要的参考价值。     

稀疏多径信道中单载波频域均衡系统的联合干扰抵消和均衡

针对大时延稀疏多径信道条件下的单载波频域均衡系统(SC-FDE),本文提出了一种新的迭代均衡结构,记为IC-FDE-DFE。IC-FDE-DFE可以缩短频域均衡所需的循环前缀(CP)的长度,提高稀疏多径信道下SC-FDE系统的带宽效率和功率效率。与单纯的时频域混合判决反馈均衡器(H-DFE)相比,IC-FDE-DFE能够充分利用信道的‘稀疏’特性,其中的均衡器具有较低的运算复杂度和设计复杂度。仿真结果表明,IC-FDE-DFE能够在迭代过程中逐渐抵消大时延多径的影响,逼近H-DFE的理想性能。     

多通道单载波频域均衡高速信息传输技术

针对空地宽带通信系统高速传输的要求与多径扩展、多普勒扩展影响之间的矛盾,结合传统单载波频域均衡(SC-FDE)的技术优势,提出了通过优化帧结构,用数字合成方法实现多通道单载波频域均衡(MC-SC-FDE)的解决方案.该方法具有较高的频谱效率和较强的抗多径衰落能力,在多普勒扩展和多径扩展情况下,定时跟踪稳定,可以很好地适应快衰落信道,已在实际的工程上成功应用,有一定的推广价值.     

IEEE802.16a单载波频域均衡方案的仿真

研究了IEEE802.16a宽带无线接入系统的单载波频域均衡(SC-FDE)方案,建立了完整的802.16a单载波频域均衡系统仿真平台,研究了SC-FDE系统的频域均衡、编码和分集增益.仿真结果表明,将SC-FDE系统与判决反馈均衡、信道编码或发送分集结合都能提高SC-FDE系统抗多径干扰的能力.     

宽带单载波频域均衡系统设计与FPGA实现

单载波频域均衡(SC-FDE)是数字通信中克服多径衰落的有效技术。宽带通信系统中应用单载波频域均衡系统设计,实现137.5 MHz载波下27.5 Mbps的码元传输速率。同时在系统中添加1/2码率卷积码与(239,223)里德-所罗门(RS)码的级联信道纠错编码,提高系统的可靠性。完成单载波频域均衡系统设计,分析设计系统的关键技术,最终在现场可编程门阵列硬件平台上进行系统实现、调试和验证,完成系统实际误码率的测试。     

Frequency domain equalization for single-carrier broadband wirelesssystems

Broadband wireless access systems deployed in residential and business environments are likely to face hostile radio propagation environments, with multipath delay spread extending over tens or hundreds of bit intervals. Orthogonal frequency-division multiplex (OFDM) is a recognized multicarrier solution to combat the effects of such multipath conditions. This article surveys frequency domain equalization (FDE) applied to single-carrier (SC) modulation solutions. SC radio modems with frequency domain equalization have similar performance, efficiency, and low signal processing complexity advantages as OFDM, and in addition are less sensitive than OFDM to RF impairments such as power amplifier nonlinearities. We discuss similarities and differences of SC and OFDM systems and coexistence possibilities, and present examples of SC-FDE performance capabilities     

Turbo均衡在Non-CP SC-FDE系统中的应用

针对无循环前缀的单载波频域均衡(Non-CP SC-FDE)系统中的符号间干扰(ISI),提出了一种Turbo均衡与循环重构联合迭代算法。通过循环重构技术消除ISI,并采用频域均衡频域判决反馈(FDE-FDDF)方式,将Turbo均衡算法与循环重构算法结合在一起进行迭代。仿真结果表明,Non-CP SC-FDE系统使用该算法能实现与传统有CP系统近似的误码性能,在大幅提高传输效率的同时能够有效消除多径干扰。     

过采样CPM信号的频域均衡

提出了一种直接对过采样的连续相位调制(CPM)信号进行单载波频域均衡的算法,同时提出了一种在插入循环前缀后发送CPM信号的相位仍然连续的方法。仿真结果表明,该单载波频域均衡算法能有效地消除大时延信道冲击响应下的CPM接收信号中的码间串扰。与现有的基于匹配滤波、符号抽样的CPM信号的单载波频域均衡算法相比,其性能和复杂度相当,但是CPM接收机的前端更为简单。     

Cyclic prefixed single carrier transmission in ultra-wideband communications

This letter proposes cyclic prefixed single carrier transmission with frequency domain equalization (SC-FDE) as an alternative physical layer solution for UWB communications. The performance of SC-FDE over IEEE 802.15.3a UWB channel models is analyzed, simulated and compared with that of impulse based single carrier UWB (SC-UWB) and multicarrier UWB employing orthogonal frequency division multiplexing (OFDM-UWB). The impact of channel coding on the performance of OFDM and SC-FDE in UWB is also studied. Our results demonstrate performance advantage of the SC-FDE scheme, especially when implementation issues such as low complexity and low power consumption for UWB are taken into consideration. The performance of SC-FDE with diversity combining using oversampling is also investigated.     

Maximum diversity in single-carrier frequency-domain equalization

In broadband wireless communications, multipath propagation often results in an overall channel with a long impulse response that could span tens or even hundreds of symbol intervals. To equalize such long channels, conventional single-carrier time-domain equalization becomes infeasible due to high computational complexity. Relying on the use of fast Fourier transform, single-carrier frequency-domain equalization (SC-FDE) offers low-complexity equalization as well as other desirable features. In this correspondence, we prove that SC-FDE is also capable of collecting full multipath diversity even without channel coding. As far as we are aware, this is the first analytical proof of the diversity gain of SC-FDE. This conclusion justifies those existing simulation results regarding the performance comparison between SC-FDE and orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), and offers important guidelines for further improving SC-FDE and OFDM     

Performance evaluation of OFDM and single‐carrier systems using frequency domain equalization and phase modulation

In this paper, we study the performance of the continuous phase modulation (CPM)‐based orthogonal frequency division multiplexing (CPM‐OFDM) system. Also, we propose a CPM‐based single‐carrier frequency domain equalization (CPM‐SC‐FDE) structure for broadband wireless communication systems. The proposed structure combines the advantages of the low complexity of SC‐FDE, in addition to exploiting the channel frequency diversity and the power efficiency of CPM. Both the CPM‐OFDM system and the proposed system are implemented with FDE to avoid the complexity of the equalization. Two types of frequency domain equalizers are considered and compared for performance evaluation of both systems; the zero forcing (ZF) equalizer and the minimum mean square error (MMSE) equalizer. Simulation experiments are performed for a variety of multipath fading channels. Simulation results show that the performance of the CPM‐based systems with multipath fading is better than their performance with single path fading. The performance over a multipath channel is at least 5 and 12 dB better than the performance over a single path channel, for the CPM‐OFDM system and the proposed CPM‐SC‐FDE system, respectively. The results also show that, when CPM is utilized in SC‐FDE systems, they can outperform CPM‐OFDM systems by about 5 dB. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种无循环前缀迭代单载波频域均衡算法

单载波频域均衡（SC—FDE）技术可以有效消除符号间干扰（ISI）,相对于正交频分复用（OFDM）,具有较低的峰均比,因此成为宽带无线通信关键技术之一。传统的SC-FDE系统需要在发送帧前加入循环前缀（CP）,且CP长度要大于信道最大多径时延,这就降低了频带利用率,使得发射机功率增加。本文在取消CP情况下,提出一种辅助补零算法,恢复发送信号和信道的循环卷积,并通过迭代处理消除干扰。仿真结果表明,在信噪比大于3dB后,所提算法误码率更接近相同信噪比条件下的高斯白噪声信道,性能也较为理想。     

高数据率水声通信研究进展

高数据率水声通信是海洋工程领域的一个重要研究方向,是实现水下信息传输的主要方式之一。首先,阐述了高数据率水声通信的两种主要类型：单载波时域均衡和正交频分复用;然后,给出了两种调制方式的发展现状及其优缺点;随后,介绍了该课题组近十年来在该领域的研究成果,特别是基于单载波频域均衡的高数据率水声通信;最后,对高数据率水声通信的进一步研究方向进行了展望。     

零前缀单载波信号循环自相关性质分析

在正交频分复用（OFDM）系统发射端设计特殊的预编码形成了零前缀单载波（ZP—SC）,其具有常规单载波和多载波的优势。文中建立了零前缀线性调制单载波（ZP～SCLD）的连续时间基带信号模型,并从信号模型出发,利用时变累积量与循环累积量的关系以及成型滤波器的频域性质推导了循环自相关函数的表达式,分析了ZP—SCLD信号循环自相关的性质,最后通过建立多径衰落信道下的信号模型分析了多径衰落信道对循环自相关性质的影响,证明了多径衰落信道虽然改变了信号循环自相关的幅度和相位,但未改变信号的循环频率,为调制识别和参数估计等信号处理环节提供鲁棒性非常强的特征。理想信道和多径衰落信道Proakis’C信道下的仿真实验证明了理论分析的正确性。