LDPC-RS级联码在地空宽带数据链中的应用

无人机地空宽带数据链常采用RS卷积级联码或低密度奇偶校验码(LDPC)的信道纠错编码方式。随着传输容量需求的快速增长,无人机地空宽带数据链系统面临带宽受限的严重压力,而且数据在传输过程中容易受多径衰落的影响。针对RS卷积级联码传输效率低和LDPC码受多径衰落影响大的问题,提出了一种LDPC-RS级联码加数据交织的数据传输方案,LDPC作为内码、RS作为外码使用,内外码之间通过数据交织解决多经衰落的影响。仿真结果表明,该方案保留了RS卷积级联码和LDPC码各自的优点,提高了地空宽带数据链数据传输质量。     

单载波频域均衡系统帧结构的设计

在高速无线数据传输中,存在严重的多径衰落,造成频率选择性衰落和符号间干扰,影响数据传输质量。单载波频域均衡(Single Carrier Time-Domain Equalization,SC-FDE)是对抗多径衰落的有效途径之一。重点分析了SC-FDE系统的帧结构设计,通过分析对比,找到一种合适的帧结构设计方案,并对其性能进行了仿真。仿真结果表明该帧结构设计方案能够有效抑制噪声的影响,提高信道估计精度,同时不影响系统的带宽利用率。     

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。     

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。     

SC-FDE宽带航空数传接收机的设计与实现

为满足航空信道条件下的远距离宽带数据传输需求,基于单载波频域均衡传输(SC-FDE)体制,采用8 PSK调制体制进行了宽带数字接收机的设计,包括传输帧同步、载波同步、定时同步、信道估计和频域均衡.同时,为保证灵活应用的需求,采用数字内插的方式进行了可变传输速率设计.基于Xilinx现场可编程门阵列(FPGA)平台对硬件实现进行优化,最终实现了传输速率能够从112.5 Mbit/s覆盖到900 Mbit/s的数传接收机.仿真分析和硬件测试结果表明,该接收解调设备能够实现很好的性能指标,同时SC-FDE架构具备有效补偿多径传播影响的能力,适合应用于高动态无线宽带航空数据传输系统中.     

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.     

频率选择性信道下Turbo码和SC-FDE的联合方案

针对频率选择性信道下宽带数据传输存在符号间干扰(ISI),提出了一种频率选择性信道下联合Turbo码和单载波频域均衡(SC-FDE)的宽带传输方案.通过改进传统SC-FDE结构,设计了一种SC-FDE软信息提取方法,提高了进入Turbo码译码器先验信息的精确性,从而改善了系统整体性能.仿真结果表明,相比较于硬信息输出,采用SC-FDE软信息输出能够改善输出信噪比,提高系统性能.     

无人机扩频遥控链路Rake接收机设计

针对无人机起降阶段多径效应会引起遥控误码率性能下降的问题，提出了一种基于导频辅助的Rake抗多径算法。该算法通过在传输帧中插入导频符号和在遥控接收机中增加Rake抗多径模块的方式，使无人机遥控链路在多径信道下的误码率性能得到了显著改善。在高斯、莱斯、瑞利等信道条件下对算法进行了仿真，结果表明，该算法能够将无人机起降阶段的遥控误码率提高2～3个量级。实测数据进一步验证了该算法抗多径性能的有效性。     

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.     

采用前馈定时同步的解调器设计与实现

无人机数据链系统中的解调器常用反馈结构实现定时同步,而无人机起降阶段多径十分严重,采用反馈定时同步的解调器工作不稳定。针对这个问题,分析比较了反馈式和前馈式2种定时同步方法的原理,选择前馈式定时同步方法设计实现了一种用于无人机起降阶段的解调器;介绍了前馈式定时同步的算法选择和参数设计过程,并阐述了解调器的工作原理和硬件组成。经测试和实际工程验证,解调效果良好。     

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。     

基于信道特征高精度提取的空地信道密钥量化

针对无人机空地信道,基于空间期望最大化算法(SAGE)对信道特征参数进行高精确度估计。在提取了多径时延、多径功率等空地信道小尺度衰落特征后,利用均匀量化和非均匀量化方法,对实测数据的主径功率、主径-多径功率差开展无线信道密钥量化。分别针对起飞和巡航场景分析了密钥的量化效率、随机性以及算法运行时间等指标,并与基于大尺度特征的密钥量化结果进行比较。密钥量化效率结果表明：基于非均匀量化优于均匀量化;基于信道特征高精确度估计的量化方法优于传统基于大尺度特征的量化;起飞场景下的量化优于巡航场景的量化。密钥随机性测试结果表明本次量化所获得的密钥都具有较好的随机性;算法运行时间结果则表明不同量化方法的运行时间差异较小。因此基于高精确度提取的2种量化方法复杂度较低。     

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。     

一种抗多径效应的非相干无人机测距方案

多径效应是造成无人机测控系统可用性降低的重要原因之一。为了降低多径效应对无人机（UAV）测控系统的影响,提出了一种非相干测距技术方案。该方案利用了单载波频域均衡（SC-FDE）技术以及优化遥控帧与伪码速率关系及发送位置的方法,降低了机上测距数据下传误码率,同时提高了机上采样精度。经仿真验证,在反射路径信号比直达路径小6 dB且信噪比大于7 dB时,系统的测距精度满足无人机测控系统的指标要求。     

SC-FDE Transmission with Length-Adaptive Cyclic Prefix Aided by Delay Spread Estimation

To combat inter-symbol interference caused by multipath channels, single carrier frequency-domain equalization (SC-FDE) transmission adds cyclic prefix (CP) to the head of transmitted data. Nevertheless, the overhead of CP leads to drawback for high transmission efficiency in varying mutipath channels. To address this issue, a novel SC-FDE transmission scheme with length-adaptive CP is proposed in this paper. In the proposed scheme, the delay spread parameters are estimated by a low-complexity algorithm for adaptively adjusting the length of CP. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can obtain accurate delay spread estimate and determine appropriate CP length for transmission over multipath radio channels.