基于多维扩展的正交时序复用波形框架及其性能分析

正交时序复用(OTSM)是一种适用于高速移动场景的低复杂度调制方法。然而,单一的波形设计方法难以满足多样化的应用需求和性能需求。因此,该文基于加权分数傅里叶变换(WFRFT)提出了加权分数沃尔什-哈达玛变换(WFRWHT),并提出了多维扩展的一体化的加权分数傅里叶变换-加权分数沃尔什哈达玛变换-正交时序复用(WFRFT-WFRWHT-OTSM)波形框架。通过对2维参数的灵活配置,该框架可退化为OTSM、正交时频空、混合载波、正交频分复用和单载波等波形,同时研究了采用高斯-赛德尔(GS)迭代均衡时一体化WFRFTWFRWHT-OTSM波形在时延-多普勒信道下的误码率(BER)性能以及峰均功率比(PAPR)性能。仿真结果表明,在不同时延-多普勒信道下,该框架可通过改变WFRFT和WFRWHT阶次实现更优的BER和PAPR性能。     

一种基于WFRFT的跨层低截获波形设计方法

针对变换域隐蔽通信系统，分析了加权分数傅里叶变换(Weighted Fractional Fourier Transform, WFRFT)隐蔽通信系统抗截获性能。理论分析和仿真结果表明多加权项WFRFT隐蔽通信系统存在抗检测和抗调制识别性能边界，当权重项大于4时多加权项WFRFT通信系统低截获性能不会随着加权项的增加而改善。基于此，提出了一种跨层设计的并行WFRFT隐蔽通信系统。首先采用并行多路WFRFT变换思路，从信号维度增加变换参数个数；其次利用跨层设计思想解决当前WFRFT通信系统收发端同步问题，通过接收端地址控制每路WFRFT变换参数，从空间维度增加非合作节点截获识别信号的难度。仿真结果表明，与多参数项WFRFT隐蔽通信系统相比，所提出的跨层并行WFRFT隐蔽通信系统抗检测和抗调制识别能力更加突出。     

基于WFRFT的抗调制方式识别方法

基于加权分数傅里叶变换(Weighted fractional Fourier Transform,WFRFT)提出一种新型的物理层安全通信方法,利用加权分数傅里叶变换对发送的信号进行预处理,然后通过正常的通信模块发送出去,在接收端将信号接收下来之后再经过一个加权分数傅里叶变换的反变换得到原始的发送信息,由于通过选择变换的阶数可使得经过变换以后的信号呈现出类似高斯噪声的特性,因此使用传统的盲信号检测和估计方法难于检测到该信号的存在。以基于高阶累积量的信号识别方法对WFRFT通信信号的抗识别性能进行了定量分析,仿真结果表明,经WFRFT处理后的信号具有良好的抗调制方式识别性能。     

降低OFDM系统带外泄漏和PAPR的新预编码方法

预编码技术是解决正交频分复用（OFDM）系统高带外泄漏和高信号峰均功率比(PAPR)的有效方法之一,但是一个预编码方案大多只解决其中的一个问题。针对这个局限,提出了一种联合预编码方案。该方案建立在一个降低带外泄漏的预编码框架下,引入编码冗余度,通过数学推导将问题转化为矩阵范数的最小化问题,并结合一种可以直接降低PAPR的预编码矩阵,联合推导得出优化正交预编码矩阵,最终实现同时降低带外泄漏和PAPR。仿真结果表明,与其他的OFDM方案相比,这种联合预编码方法可以仅使用一个预编码矩阵同时达到带外泄漏和PAPR的抑制,并且较小的冗余度就能达到很好的效果,随着冗余度的改变抑制效果也会有所变化。     

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。     

降低GFDM峰均功率比的低复杂度算法

为降低广义频分复用(GFDM)系统的峰均功率比(PAPR)、实现复杂度,提出了基于T变换和选择性映射(SLM)的TSLM算法,该算法的设计思想是利用SLM算法增加GFDM时域备选信号的数量以降低其PAPR,利用T变换实现串联的沃尔什-哈达玛变换和离散傅里叶反变换以降低GFDM系统的复杂度。为进一步降低GFDM系统的PAPR,提出了将TSLM算法和转换向量(CV)相结合的TCSLM算法,利用CV向量进一步增加GFDM时域备选信号的数量。结果表明,在子载波数为64、子符号数为3、相位序列数为2时,与SLM算法相比,TSLM算法和TCSLM算法的实现复杂度分别降低约21.9%和60.9%;在互补累计分布函数(CCDF)为10^?3时,TSLM算法和TCSLM算法的PAPR分别降低约0.6 dB和1 dB;在误比特率为10^?3时TSLM算法和TCSLM算法的误码性能均改善约2 dB。     

基于松弛交替投影的MIMO雷达相位编码波形设计

任务场景日趋复杂给MIMO（Mutiple-Input Mutiple-Output）雷达带来诸多挑战。为应对强散射体遮蔽干扰、阵元间波形互扰及特定频带干扰等复杂电磁环境,该文提出一种松弛迭代谱拟合交替投影算法来设计相位编码波形。该算法基于功率谱拟合及交替投影框架,并引入扩展的加速因子;首先,凭借功率谱与非周期相关函数的傅里叶变换关系,将相关特性拟合问题转化为功率谱近似问题;然后,构建理想波形频谱并利用松弛机制扩展优化投影区;最后,利用快速傅里叶变换及加速交替投影机制迭代优化。计算机仿真表明,该算法运算效率高、可有效避免局部停滞,与当前流行算法相比更适合在线波形设计。     

A/D转换器测试过程中频谱泄漏的抑制

提出了一种改进的激励波形和一种改进的频谱分析方法，用于A／D转换器的测试。改进的激励波形有效地解决了信号输入频率不确定的问题，并且能够很好地抑制噪声的干扰；改进的频谱分析方法通过对信号进行预处理，然后再进行傅里叶变换，改善了数据处理的精度。这两种方法相结合，很好地抑制了频谱泄漏，明显提高了A／D转换器测试的准确度。     

基于MBER的联合预编码与空时编码GFDM功率分配策略

为改善频率选择性衰落信道上广义频分复用（GFDM）系统的误比特率和频带利用率性能,基于最小误比特率（MBER）准则,提出一种联合预编码和空时编码（STC）的 GFDM 系统及其相应的功率分配策略,可将该功率分配策略的优化目标由MBER转化为最小化其噪声增强因子,并推导了联合预编码与空时编码 GFDM 系统的功率分配、误比特率和频带利用率性能解析表达式。数值计算和仿真结果表明,与预编码STC-GFDM系统相比,基于MBER准则的预编码STC-GFDM系统的误码性能在误比特率为10^-3时改善约0.4 dB,频带利用率性能在信噪比为12 dB时提高约0.24 bit/(s·Hz)。     

快时变OFDM系统中非采样间隔信道的信道估计

摘要：在快时变环境下的OFDM（orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用）系统中,针对非采样间隔信道CIR（channel impulse response,信道冲击响应）能量泄漏和ICI（inter-carrier interference,子载波间干扰）的问题,提出了一种基于分数抽头信道近似的复指数基扩展联合反馈离散傅里叶变换信道估计算法。该算法首先根据基于分数抽头信道近似的复指数基扩展模型计算信道参数,再根据该信道参数计算出快时变环境下OFDM系统的ICI系数,然后将初次消除ICI的信号作为反馈进行离散傅里叶变换,进一步消除噪声和ICI。该算法在一定程度上抑制了CIR能量泄漏,消除了ICI和噪声,有效地近似了实际信道。仿真结果表明,该算法在误比特率和信道均方误差方面均有明显提高。     

有效估计塔康测距信号多径时延的方法

该文利用塔康测距信号收发已知且能量集中的特点,在原有的频谱相除方法的基础上,提出采用功率谱密度函数并引入补偿因子进行频谱相除的方法,对接收信号中多径时延进行估计。该方法首先利用功率谱密度函数与本地参考信号的频谱相除,并通过补偿因子使带外噪声的能量不会因相除而得到很大加强;再利用反傅里叶变换从接收信号中恢复有用信号的波形;最后利用恢复的波形对多径时延进行估计。计算机仿真验证了算法的有效性。     

散射衰落信道下混合载波系统的应用

针对散射衰落信道信号传输质量降低的问题,提出了基于加权分数傅里叶变换(Weight-type Fractional Fourier Transform,WFRFT)的混合载波—分段FFT解调系统信道衰落抑制技术。基于加权变换域的混合载波系统,融合了单载波调制和多载波调制信号,是一种新的无线通信体制,针对时频双选信道下的符号间干扰(Inter-symbol Interference,ISI)与载波间干扰(Inter-carrier Interference,ICI)有显著的抑制效果,通过仿真对比说明,相比较于单载波和多载波系统,误码率性能得到进一步的提升。     

基于两分量广义加权分数傅里叶变换的大规模MIMO波形设计

针对大规模多输入多输出（MIMO）系统下传统信号分集技术需要牺牲通信速率或频谱等通信资源的缺陷,提出了一种基于两分量广义加权分数傅里叶变换（DCGWFRFT）的波形设计方法。该方法通过引入计算分集的概念,以一定的计算资源为代价提升系统的分集性能,且发送端不需要已知信道状态信息。分析了基于DCGWFRFT的波形的计算分集原理,并根据该原理提出了一种基于DCGWFRFT的波形设计与变换流程,在保持物理层安全特性的基础上提升波形的抗衰落能力。理论分析证明,在无噪声的情况下,所提出的波形设计与变换流程能够完美恢复原始发送信号;在有噪声的情况下,所提出的波形相比于未经变换的波形的误差能量分布更加平均。仿真结果显示,在误码率为10-3时,基于DCGWFRFT的波形相比于未经变换的波形有至少1.7 dB的比特信噪比性能优势。     

斜坡类信号频谱分析时应注意的一个问题

斜坡类信号属功率无限信号,针对常见于各种复变函数与积分变换类教科书中此类信号的傅里叶变换结果提出了质疑,认为以傅里叶变换所体现的此类信号的频谱特性不具有实际意义或应用背景。通过对傅里叶变换基本定义、运算性质、物理意义以及斜坡信号频谱特性的分析,表明在信号频谱分析过程中,傅里叶变换这一频谱分析工具不一定适用于功率无限信号。     

傅里叶变换轮廓术中带通滤波器窗口参数的自动选取方法

频域带通滤波器是傅里叶变换轮廓术(FTP)中的一个重要环节。考虑到FTP系统光学结构和相关参数的变化,本文提出了一种FTP轮廓术中带通滤波器窗口参数的自动选取方法。该方法只利用一帧变形条纹图,对变形条纹图像的傅里叶频谱进行数值微分,粗略找到基频中心的初始位置;然后,利用图像直方图和阈值分割技术处理傅里叶频谱,获取带通滤波器的中心频率和带宽,实现频域滤波的自动化处理。该方法能自动适应FTP系统光学结构和相关参数的变化,使傅里叶变换轮廓术发挥其动态测量的优势,在三维光学测量工程应用中有较大实用价值。计算机模拟实验和实测结果均验证了本文方法的有效性。      

窗口傅里叶变换的三维面形测量

由于窗口傅里叶变换具布局部分析特性,且局部谱比全局的谱更简单、更不容易频谱混叠。本文提出在基于频谱分析的三维面形测量中,用窗口傅里叶变换（WFT）代替传统的快速傅里叶变换（FFT）去获取三维物体面形分布。理论分析和实验结果表明：窗口傅里叶变换不但可以减小频谱混叠对测量精度的影响,并且若在窗口傅里叶变换的处理过程中,设置合理的“门限”,还能够有效的抑制噪声。从而在一定程度上保证了基于频谱分析的三维面形测量的精度。     

一种峰值功率控制的带限数字预失真算法

针对宽带无线通信系统中数字预失真技术反馈回路存在模数转换器ADC的采样速率高、预失真后信号峰均比(PAPR)增大的问题,提出一种结合峰值功率控制的带限数字预失真算法。通过设置阈值门限,对预失真后的信号幅度进行控制以减小其PAPR;运用带通滤波器限制ADC采样带宽并通过频谱外推方法完成对带限输出信号的完整估计,实现ADC采样速率的降低。实验结果表明,该算法不仅能降低系统采样速率,而且能有效提升功放的线性度,相对于传统预失真技术,功放输出信号的邻道功率比改善约5dB。     

部分相干光的轴外点频移

本文研究了普通热光源（不相干光源）通过消色差傅里叶变换系统后，二次光源产生的远场轴外点频移，数值计算结果表明，轴外点的频谱分布有微小的调制，且频移量与轴上点不同。     

在联合分数傅里叶变换相关器里用分数级滤波后的性能分析

通过理论分析和计算机仿真研究了联合分数傅里叶变换相关器经过分数级滤波处理后的相关特性．结果表明处理后的联合分数傅里叶变换相关器的相关性能与未处理的联合分数傅里叶变换相关器的相关性能相比有了较大的改善，提高了目标探测的灵敏性。     

FrFT-OFDM系统的低复杂度峰均功率比抑制技术研究

针对基于分数阶Fourier变换的OFDM系统(简称FrFT-OFDM系统)的高峰均功率比(PAPR)问题,该文提出一种低复杂度的峰均比抑制算法。通过对随机相位序列采用周期延拓至FrFT-OFDM符号长度,相位因子加权后与子载波调制前的数据相乘的方式,实现对高峰均比的有效抑制。该算法只需要一次逆离散分数阶Fourier变换(IDFrFT),所有备选信号直接通过时域chirp圆周移位的加权和得到。仿真结果表明,当备选信号个数相同时,该算法与选择映射(SeLecting Mapping, SLM)算法的PAPR抑制性能相当,比部分传输序列(Partial Transmit Sequence, PTS)算法具有更好的PAPR抑制性能,同时,该算法较SLM和PTS算法的运算量降低。