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。     

基于OFDM的太赫兹通感一体化波形设计与性能分析

针对当前正交频分复用(OFDM)通信系统,开展了基于二维快速傅里叶变换(2D-FFT)的一体化波形研究。探究了太赫兹OFDM波形感知特性,通过理论和仿真计算相结合,分析不同频率和带宽下波形参数设计的影响,以指导太赫兹OFDM通信感知一体化(ISAC)系统设计。理论和仿真计算分析表明,太赫兹OFDM通信感知一体化系统具有多目标感知能力,太赫兹大带宽特性使其感知距离分辨力高达厘米级,速度分辨力可达分米每秒级,且低感知信噪比情况下仍能解析出目标的位置与速度信息,证明了OFDM通信感知一体化波形能够支撑太赫兹窄波束移动通信。     

太赫兹通信感知一体化波形:现状与展望

面向6G时代机器通信、沉浸式业务对高精度感知与高速率通信的需求,通信感知一体化技术应运而生.基于此,针对太赫兹通信感知一体化波形的场景、波形设计方法和未来展望进行了阐述和总结.首先,概括了太赫兹通信感知一体化波形设计所面临的场景与需求,包括感知辅助通信场景、感知催生的新业务场景等.然后,从太赫兹电磁波的传播特点、太赫兹...     

太赫兹感知通信一体化波形设计与信号处理

太赫兹波段感知通信一体化技术能够在提高数据传输速率和感知分辨率的同时,有效降低硬件资源和频谱资源的消耗。首先,简要介绍了感知通信一体化及太赫兹通信、感知的现状。然后,分别从感知和通信的角度讨论了一体化波形设计及优化策略,同时分析了两类信号接收机的信号处理算法,并实验展示了一种97GHz基于OFDM信号的一体化系统,对系统的距离、速度和通信等性能进行了测试。最后,总结和展望了太赫兹感知通信一体化的技术难题和未来研究方向。     

5G的信号波形

本文介绍了5G采用的多载波波形,包括正交频分多路复用(OFDM),滤波器组多载波(FBMC),通用滤波器多载波(UFMC)和广义频分复用(GFDM),说明其基本原理和优缺点,以及在增强移动宽带(e MMB)、海量机器型通信(m MTC)和超可靠低时延(URLLC)通信中的应用。     

一种战术宽带通信波形物理层的设计与仿真

针对近年来战术通信用户对网络连接性能和吞吐量越来越高的需求,对美军战术通信系统和主流宽带通信波形进行了简要介绍,并以此为基础和参照,提出了一种适用于战术移动环境下的宽带通信波形的物理层设计方法,波形采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)和Tur...     

基于多载波调制的太赫兹通信感知一体化系统性能联合优化

单一的雷达指标和通信指标难以评价通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)系统的整体性能,不同的ISAC应用场景对通信和雷达的性能需求不同。提出了ISAC联合优化方案,能够将通信指标和雷达指标联合,并使一体化波形根据不同场景做适应性改变,提高了ISAC系统整体性能。推导了雷达条件互信息(Mutual Information, MI)和通信数据信息速率(Data Information Rate, DIR),在总功率的约束下,设计并实现了雷达MI和通信DIR的联合优化方案,通过求解凸函数优化问题得到了优化的发射功率,从而优化一体化波形。通过仿真和实验验证了联合优化方案的有效性,对比了基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号和正交啁啾分复用(Orthogonal Chirp Division Multiplexing, OCDM)信号调制的光子太赫兹一体化系统的优化效果,得出OFDM一体化系统具有更好的优化效果,性能提升较大。     

面向海上安全信息广播系统的波形关键技术研究

新一代海上安全信息广播系统(Navigational Data,NAVDAT)采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术实现高速率数字广播,然而,带外辐射以及由海上通信节点的运动和电离层运动引发的频率偏移等问题限制了其性能的进一步提升.针对上述...     

太赫兹频段波导滤波器的研究进展

太赫兹波因其独特的频谱特性,在天文观测、星际通信、国防安全等领域有着重要的交叉前沿应用。滤波器作为太赫兹探测/通信系统中关键器件之一,能够提取特征信号并抑制干扰频率,提高系统的目标探测性能。近年来,得益于高精确度制备工艺的快速发展,太赫兹波导滤波器的研究进展已取得突破性成果,基于不同类型、结构、工艺的太赫兹波导滤波器被深入研究。该综述从太赫兹频段加工工艺方面入手,阐述了太赫兹频段波导滤波器的发展现状和普遍问题,并总结了主流工艺下滤波器的优缺点,为太赫兹高性能波导滤波器的进一步发展提供参考。     

一种优化的OFDM系统同步方案

提出了一种在OFDM系统中低复杂度的符号和载波频率同步方案。该方案利用接收序列(解调以前)和本地已知序列的相关性,获得符号同步;利用OFDM信号中的保护间隔,也即一帧中的循环前缀(CP)与末尾部分的相关性,获得频率粗同步;分析了该算法的性能,给出其在噪声信道、频率选择性衰落信道中的仿真结果。结果表明,所提出的算法不仅具有低复杂度的可实现性而且有较高的精度。     

OFDM雷达通信一体化波形相参积累研究

传统雷达系统不同脉冲发射相同的波形,而在OFDM雷达通信一体化系统中,为了最大化通信数据率,不同脉冲需要发射不同的OFDM雷达通信一体化波形。在进行多脉冲相参积累时,一体化波形不同脉冲间的差异可能会导致目标能量积累性能下降。针对该问题,本文从理论上推导发现,当通信调制信息服从相位均匀分布时,不同脉冲波形在脉冲压缩处理后,主瓣内的相位与时间延迟成线性关系。此外,不同脉冲间,由多普勒引入的相位变化占主导因素,而时域非完全匹配所造成的相位改变可忽略。理论分析和仿真实验表明,OFDM雷达通信一体化波形不会影响目标在主瓣内能量的相参积累。      

集中式MIMO雷达研究进展：正交波形设计与信号处理

集中式多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）雷达通常利用正交波形增加发射波形自由度,采用数字阵列拓展空间收发自由度,使得雷达接收机的天线孔径获得明显扩展,最终带来空间分辨率、测角精确度、杂波抑制能力等大幅度提升。但是,这些性能提升的前提是发射波形具有正交特性。事实上,在实际应用中,在不牺牲时域/频域资源情况下,受限于时宽带宽积,无法获得完全正交的波形集合,从而限制了MIMO雷达系统性能。本文对集中式MIMO雷达正交波形复用的技术原理进行了系统回顾,分别归纳了三种快时间发射波形设计方法：时分复用（Time Division Multiplexing, TDM）、码分复用（Code Division Multiplexing,CDM）和频分复用 （Frequency Division Multiplexing, FDM）,以及两种慢时间发射波形设计方法：多普勒分复用（Doppler Division Multiplexing,DDM）和随机相位编码波形,并对其优缺点进行对比。同时,对快时间MIMO和慢时间MIMO的信号处理流程进行归纳综合,给出基于匹配滤波的集中式MIMO雷达统一信号处理框架。为了展示不同波形对成像性能的影响,本文给出了基于三维匹配滤波的MIMO雷达成像结果。最后,结合实际应用问题,指出当前MIMO雷达面临的技术难点和发展趋势。     

太赫兹通信技术的研究与展望

太赫兹通信是一个极具应用前景的技术,太赫兹波有非常宽的还没分配的频带,并且具有传输速率高、方向性好、安全性高、散射小及穿透性好等许多特性.发展太赫兹通信技术已成为各发达国家研究的热点.该文分析了国内外太赫兹通信的研究情况;以太赫兹通信系统的整体框架,全面地介绍和分析了太赫兹通信的一些关键技术和最新研究成果;同时,对太赫兹的技术发展趋势和应用前景做了展望,提出了太赫兹技术的发展战略.     

一种宽带地空通信系统组网方案

 针对低仰角宽带地空通信中信道多径时延较大和快速时变的特点,提出了一种多址方式新颖的星型网组网方案.其内向链路采用基于Golay互补序列的异步码分多址方式,其外向链路采用基于Walsh序列的M元扩频码分复用技术,内向链路抗多址干扰能力很强,两种链路的接收端 都因结合了滤波器组频域均衡技术（FB-FDE）因而具有很强的抗多径衰落能力,并具有频带效率高,结构简单等优点.这种多址接入方式和组网方案很适合于低仰角下宽带地空通信信道环境中的应用,其主要性能得到仿真验证,具有很好的应用前景.     

太赫兹无线和有线融合通信技术的研究与展望

随着5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展,对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性,具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一,但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点,太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术,重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状,并通过基于强度调制直接检测实现1.485 GBaud 350 GHz的1 m太赫兹光纤有线实时传输视频实验,展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。     

一种基于OFDM信号波形的延迟锁相环算法

根据对OFDM信号特性的分析，本文直接从接收信号中提取相关序列，构造了一种延迟锁相环算法，该算法将每个OFDM符号作为一个整体进行考虑，是一种基于波形的定时跟踪环算法，同时算法与调制信息、收发载波偏差无关，克服了载波偏差引起的ICI的影响，实验结果表明该算法可以工作在较低的信噪比下。     

基于软件通信体系结构的OFDM波形实现

探讨了软件定义无线电开放的软件通信体系结构(SCA),实现了其核心框架,在此基础上给出了OFDM波形应用的开发过程,这些都为以后其他波形应用的开发提供了基础。     

太赫兹通信系统的研究现状与应用展望

随着无线通信技术的发展,对无线通信速率和频率的要求逐年提高。现有无线通信频段已趋于饱和,而太赫兹频段是一个全新的空间。本文按照产生方式分类对近年国内外太赫兹通信研究最新进展进行了综述,并给出未来太赫兹通信系统在光载无线通信、空间领域、军事领域上的可能应用方向。     

一种高压输电线宽带IP通信方案及应用

随着变电站自动化技术的发展和多媒体调度系统的应用,通信带宽的需求越来越大,传统基于4 kHz模拟频带的电力线载波通信已经不能满足现代化通信要求.本文提出了一种基于全可用频段的高压输电线宽带IP通信方案和设计,能够提供点到点的高速IP连接且具有路由功能,并介绍了该方案可能的应用场合.     

一种新型的OFDM系统频率同步方案

本文提出了一种正交频分复用（OFDM）系统的频率同步方案。该方案包含一个细同步算法和一个粗同步算法。细同步算法是对MOOSE算法的改进，使其频率捕获范围扩大一倍；粗同步算法通过对特殊的长训练序列进行频域相关运算，来估计大范围的频率偏移，它与改进的细同步算法合，能够纠正达到半个系统带宽的频偏。仿真表明这是一种准确而可靠的频率同步方案。