基于OFDM 波形的短波通信与超视距雷达集成实验研究

该文利用武汉大学新近研制的全数字主被动一体化高频地波雷达硬件平台,开展了短波通信与雷达探测的一体化实验研究。结合高频电波特定传播环境,首先从通信角度介绍了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)在短波通信中的关键技术,然后从雷达探测角度分析了OFDM 参数设计准则及其对超视距雷达探测性能的影响,最后说明了通信信号解调与探测信息获取的处理流程及部分关键技术,并介绍了硬件平台、参数配置及实验结果。结果表明OFDM 波形是一种良好的雷达通信一体化信号,该技术对超视距雷达(Over-The-Horizon Radar, OTHR)组网探测研究具有重要意义。      

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...     

一种适合太赫兹通信的新波形方案：GFB-OFDM

太赫兹通信是未来6G中业界关注的重要场景之一。太赫兹频段可以支持超大带宽和超高速率的无线通信,目前3GPP协议中的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)技术使用支持的最大子载波间隔和最大快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)点数不足以满足太赫兹场景超大带宽的需求。提出了一种新的波形方案：广义滤波器组-正交频分复用(Generalized Filter Bank Orthogonal Frequency Division Multiplexing, GFB-OFDM)波形,可以将原有的大点数IFFT分解成两级小点数的IFFT,以支持更大的传输带宽。GFB-OFDM还可以灵活地支持不同子载波间隔、不同数据类型的联合处理,以实现不同业务类型的传输。GFB-OFDM在接收端仍然可以采用传统的循环前缀正交频分复用(Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing, CP-OFDM)接收方法,仿真结果表明GFB-O...     

浅谈OFDM技术原理和其在无线局域网中的应用

1 OFDM历史 正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术是一种无线环境下的高速传输技术,其应用已有近40多年的历史,主要应用于发达国家军用无线高频通信系统.     

基于OFDM的无人机雷达通信一体化设计方法

为了最大程度地利用资源和减小电磁干扰,无人机平台的雷达通信一体化设计有着尤为重要的意义。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性能、易于数字化处理等优点,在雷达通信一体化系统备受关注。然而,OFDM信号在雷达和通信系统中对多普勒频偏较为敏感,针对多普勒频偏引起的子载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)问题,本文设计出一种RS-OFDM雷达通信一体化信号,并提出一种ICI抑制的信号处理算法,其中基于多普勒估计和校正实现OFDM的无ICI处理。仿真结果表明:所提方法在目标成像性能上优于传统方法,且对多普勒频偏具有较强的鲁棒性,而且并无明显增加计算复杂度。      

一种基于改进卡尔曼滤波的无人机信道估计算法

主要研究用于无人机下行高速数据链路的信道估计算法,构建了包括正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)传输系统和无人机常用场景信道冲激响应模型的无人机通信系统。针对无人机通信系统快时变的信道特性,提出了一种基于改进卡尔曼滤波器的信道估计算法。仿真结果表明,该算法可以提高无人机信号估计精度,有效抵抗噪声干扰,并在计算量上有了一定的优化,提高了运行速度。     

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。     

OFDM雷达信号联合优化设计与处理方法

本文针对机载雷达探通一体化信号设计与处理的难匹配问题,提出正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）雷达信号联合优化设计与处理方法。首先,基于机载探通一体化系统发射和接收信号链路建立线性接收模型,接着基于最小二乘估计理论提出雷达脉压算法和通信解调算法;然后,分别推导雷达脉压和通信解调后的输出信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）,以雷达和通信输出SNR加权最大化为目标建立优化问题模型。由于该优化问题是一个NP难问题,本文提出降次-交替方向乘子法获取近似解。最后,通过仿真验证本文所提方法可以通过参数动态调整,适应探通一体的需求,并保持探测和通信性能。     

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...     

基于梳状导频的通导融合测距优化配置方法

针对已提出的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)体制下的通导融合测距算法中存在的通信资源占用率高的问题,提出了基于梳状导频的通导融合测距优化配置方法,在原有的通导融合测距系统上,将测距导频信号分配给部分子载波进行测距信息传输,接收端采用时频域联合...     

相干光OFDM在高速光传输中的应用

相干光正交频分复用系统(CO-OFDM,Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可有效抑制光纤色度色散和偏振模色散,有望成为解决未来高速光传输的主流方案。这里结合光传输理论及正交频分复用系统(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术原理,对CO-OFDM系统方案实现及信道等效模型进行了分析,通过数字仿真验证系统光调制器偏置点选择及信号均衡算法。理论分析和仿真结果表明,CO-OFDM系统采用单抽头频域均衡,可有效抑制光纤色散效应。光调制器偏置点选择在零点,可实现系统对OFDM信号的最佳线性调制,与传统强度调制/直接检测(IM/DD)系统比较,CO-OFDM系统品质因子有10 dB提高。     

OFDM-CPM-LFM雷达通信一体化信号研究

针对雷达通信一体化信号雷达、通信性能无法兼顾的问题,提出了OFDM-CPM-LFM雷达通信一体化信号.首先,通过连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)对线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)进行调制,降低信号模糊函数旁瓣提高雷达探测能力,在动态调制指数下均衡一体化信号性能;然后结合正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)提高通信传输速率,通过增加循环前、后缀降低干扰影响保证通信性能;最后,利用模糊函数与误码率分析一体化信号性能.仿真结果表明,所提一体化信号在保证雷达探测性能同时,能够实现高效通信,且误码率在信噪比10 dB时可达到10^-5以下.     

OFDM系统中基于SNR估计的改进DFT信道估计算法

为提高目前无线通信系统中正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术下的信道估计性能,分析了基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的信道估计算法存在的缺陷.针对传统DFT信道估计算法没有考虑循环前缀内噪声的...     

GDS-MIMO-OFDM雷达通信一体化波形设计

针对正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形存在的通信速率较低、自相关旁瓣较高的问题,提出了一种基于Gold码扩频的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达通信一体化波形。将MIMO-OFDM与扩频序列相结合,利用相关性较好的Gold码对通信信息进行扩频,再与OFDM脉冲符号进行调制,进而设计出一种既能提高通信速率又能改善雷达性能的一体化波形。仿真实验证明,较相同仿真条件下的Gold-OFDM、脉冲压缩-正交频分复用(PC-OFDM)一体化波形而言,所设计的一体化波形的通信速率能够倍数提高且可以在不影响通信性能的前提下降低信号模糊函数的旁瓣,从而改善一体化系统的雷达性能。     

电力线通信中OFDM同步改进算法研究

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种能够有效对抗电力线通信中的频率选择性衰落、多径和窄带干扰的技术,而OFDM技术对同步偏差十分敏感,微小的同步偏差也会影响OFDM系统的性能.针对电力线通信中OFDM系统的同步问题,给出一种基于恒包络零自相关(CAZAC)序列的时频同步的方法.MATLAB仿真表明,所提算法在减少运算量的基础上能很好地完成符号同步和频偏同步,明显改善电力线中OFDM的同步性能.     

面向B5G/6G的GFDM信号高精度测距与定位研究

广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)技术是在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术基础上发展而来的一种新的多载波调制技术,其特点是子载波非正交以及具有灵活的时频资源配置...     

基于学习字典和符号同步信息的OFDM信号带内多路单载波通信干扰抑制方法

针对传统干扰抑制方法对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号带内多路单载波通信干扰抑制难度大的问题,本文提出了一种基于学习字典和符号同步信息的干扰抑制方法.根据不同通信信号之间形态成分的差异,使用K-奇异值分解(K-Singular Value...     

相干光OFDM系统中的相位估计分析

相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散和偏振模色散影响,由于系统采用相干检测,对相位噪声的分析及信道估计尤为重要.文章对CO-OFDM系统数学模型进行了具体分析;OFDM作为一种特...     

基于OFDM的雷达通信一体化信号设计

随着雷达系统和通信系统的快速发展,二者之间相互融合,能够凸显一体化系统设计和应用便利优势,如在通信系统方面,高数据速率传输能够更好地满足信号大带宽拓展需求,在一定程度上推动通信工作频段往高频段方向发展,有利于进行一体化的信号设计和应用。为此,从正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）性能问题出发,通过仿真分别研究和探讨不同子载波数目以及调制方式对于OFDM一体化信号的PAPR特性的影响,列举两种改善PAPR性能的技术方法,以期达到预设的研究目标。     

无线OFDM系统同步技术综述

近年来,正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术得到了非常广泛的应用,而同步性能的好坏对于采用OFDM技术的系统能否正常工作有很大的影响。文章介绍了OFDM系统的一般同步流程,对几种经典的OFDM系统同步算法进行了综述,并分析了OFDM系统同步技术的发展方向。