无人机数据链信道均衡算法仿真研究

研究无人机数据链信息传输和信息处理问题,针对无线通信中的符号间干扰问题,将Turbo迭代处理技术应用于接收机中的均衡和解码过程,同时考虑实调制信号在复信道中的传输特性以及传统MMSE算法存在的缺陷,提出采取宽线性的信号处理算法,由宽线性最小均方误差(Widely Linear-MMSE,WL-MMSE)迭代算法,推导具有迭代思想的均衡算法,给出算法在两种信道下的性能仿真,在短帧传输条件下和复系数信道中,WL-MMSE算法取得了较优异的性能,与MMSE算法相比,三次迭代后,算法约有0.3dB的增益.结果表明,Turbo均衡技术实现了接收系统解调、均衡与译码的联合优化,为提高无人机数据链性能奠定了技术基础.     

一种基于CS理论的稀疏度自适应的水声信道估计方法

提出一种基于OFDM水声信道模型的信道自适应稀疏度估计方法。该方法利用小波分解估计得到信道初始稀疏度,结合已有的压缩感知自适应算法的思想确定算法迭代停止条件完成信道估计,解决实际运用中水声通信系统信道估计时稀疏度未知的问题。仿真实验结果表明,所提出的方法可精确重构估计信道信息,大大减少自适应算法的运行时间。     

基于帧数据处理技术的短波信道自适应均衡研究

短波信道是一类时变衰落信道,受电离层影响,通信不稳定.目前普遍采用发送训练序列的方式,探测信道特性,实现短波信道均衡.基于帧数据处理技术,先进行信道辨识,在消除码间干扰的基础上,对用户数据进行估计的自适应均衡技术,实现短波信道均衡.从算法收敛、数据星座图映射方面进行了仿真,分析说明了该技术对短波信道均衡是有效的.并在此基础上,指出可从信道阶数估计、信道跟踪算法、信道初始状态估计等方面对该技术进行改进,以提高短波信道均衡的效果.     

慢衰落信道下并行HARQ系统的速率自适应算法

为提升慢衰落信道下多路并行混合自动重传请求(HARQ)系统的吞吐率性能,提出一种基于实时信道状态信息估计的速率自适应算法.设计适用于多次重传的速率自适应策略,推导系统吞吐率与速率选择的关系,并使用动态规划方法求解最优速率配置.瑞利衰落信道下的仿真结果表明,相比使用非实时信道状态信息的HARQ速率自适应算法,实时信道状态...     

中低压电力线互联通信中的信道均衡技术研究

针对10 kV中压电力线与220 V低压电力线信道互联通信时,由于二者信道特性存在差异,导致通信性能下降这一实际问题,提出了一种中低压电力信道互联实时均衡算法。算法基于SIFT快速傅里叶变换实时估计信道接收频谱,然后根据信道的慢时变特性,利用当前信道频谱特性结合前一时刻信道特性,估计出当前的信道均衡值,构成了一个闭环反馈环节。该算法实时性高,信道均衡性能良好,仿真实验证明,该算法有效提高了中低压电力线信道互联通信的性能。     

面向C-V2X通信的基于深度学习的联合信道估计与均衡算法

为了在不显著提升计算复杂度的情况下,有效提升通信系统的误码率（BER）性能,利用深度学习在数据处理方面的强大能力,提出一种面向基于蜂窝网络的车联网（C-V2X）通信的基于深度学习的联合信道估计与均衡算法——V-EstEqNet。与传统算法分两个阶段分别进行信道估计与均衡不同,V-EstEqNet将通信系统接收机中的信道估计与信道均衡进行联合考虑,并利用深度学习网络直接对接收数据进行校正和恢复,无须进行显式的信道估计环节即可完成信道均衡。具体而言,首先利用大量的接收数据对网络进行离线训练,使网络学习到叠加在接收数据中的信道特性;然后利用该特性恢复原始的发送数据。仿真实验结果表明,在不同的速度场景下,所提算法可以更加有效地追踪信道特性;同时,相较于传统信道估计算法（最小二乘法（LS）和线性最小均方误差法（LMMSE））配合传统信道均衡算法（迫零（ZF）均衡算法和最小均方误差（MMSE）均衡算法）,所提算法在低速环境下有最高有6 dB的BER增益,在高速环境下最高有9 dB的BER增益。     

基于伪噪声序列的OFDM信道估计方法

针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的应用及需求,提出一种基于伪噪声(pseudo-noise)序列的OFDM系统模型,并针对其信道估计均衡需求,提出一种基于迭代的信道估计算法和低复杂度的频域均衡算法。最后在高斯白噪声信道、存在多普勒频移瑞利信道、双径延迟信道下,对误码率性能进行仿真和分析。结果表明,该方法适用于常见信道,误码率性能优于传统循环前缀(Cyclic Prefix,CP)OFDM,且通过迭代能够提高性能。以上研究结果可应用于OFDM数字电视地面广播工程。     

机载AIS系统信道建模及估计

针对航空通信中的多径效应会严重影响系统接收端的通信质量,而传统信道估计算法存在收敛速度慢,计算复杂度过高,对信道参数的估计不准确的问题.根据机载船舶自动识别系统实际通信环境的特点,建立了满足莱斯衰落的频率选择性信道模型,并提出了一种适用于信道估计的快速最小均方误差算法.上述算法在训练序列的辅助下,通过高斯消元法估计出信道参数,并依据最小均方误差思想,得到信道估计的快速收敛形式.仿真结果表明,快速最小均方误差算法能够快速准确的估计出信道参数,两次迭代后其均方误差即可达到0.005左右,且具有计算复杂度低,收敛速度快等优点,能够显著提高机载AIS系统的通信性能.     

一种自适应加权能量检测超宽带接收机

能量检测(ED)接收机由于具备结构简单、易于实现的特点,已经成为非相干超宽带通信系统的两大主流接收机技术之一。为了抑制噪声以提高误码性能,加权ED接收机作为传统ED接收机的一种改进方案被提出。主要研究了加权ED接收机的自适应实现问题,即利用自适应算法来逼近加权系数的最优解,进而实现自适应信号检测。采用的自适应算法为归一化最小均方(NLMS)算法。利用NLMS算法进行自适应迭代以优化加权系数,从而避免了信道估计和矩阵分析;分析比较NLMS算法在不同步长值下的收敛性能和自适应加权ED接收机在不同加权系数维度下的误码性能,最后给出并分析了自适应加权ED接收机在最佳加权系数维度下的误码性能曲线。仿真结果表明,相比传统的ED接收机,自适应加权ED接收机能够在误码性能方面改善0.5 d B~1.2 d B。     

MIMO-OFDM中的一种最优导频设计算法

从系统设计角度研究了MIMO-OFDM系统的信道估计方法,提出一种基于空频域的最优导频设计算法。该算法适用于快速时变和频率选择性衰落信道,在基于LS准则的信道估计算法中无需矩阵求逆运算,大大降低了复杂性。通过计算机仿真证明该算法在空频编码的信道估计中具有最小MSE性能。     

面向无人机空地通信的无线信道密钥生成技术研究

无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)部署为空中通信节点为地面用户提供服务是未来非常具有吸引力的通信手段,基于信道密钥生成的方式可用于解决无线通信的安全问题.但空地信道的信道特征在短时间内互易性不佳的特点,会导致信道密钥生成性能急剧下降.针对这一问题,本文针对无人机测控单载波频域均衡(signal carrier frequency-domain equalization, SC-FDE)通信体制,提出了一种基于信道频域响应幅度最大值位置变化的单比特信道特征量化方法设计,所提量化方法有效融合了信道频域响应的幅度和位置信息,降低了初始密钥的不一致率.进一步,基于此量化方法设计了一整套可应用于无人机测控通信的密钥生成方案.最后,利用Xilinx的ZYNQ平台,搭建实现了实时的测控信道密钥生成系统,验证了所提方案在无人机空地信道下的可行性和可靠性.特别地,基于搭建的无线信道密钥生成系统,在节点静止、运动等不同无人机空地通信场景下进行了外场测试.结果表明,在终端运动状态下生成的密钥可以通过NIST随机性测试,且其密钥生成速率达28 bps.     

低仰角地空通信抗衰落传输体制的设计仿真

地空通信是一种重要的通信手段,可跨越复杂地形并实现远距离的应急通信。文章针对地空信道的信道特性,在2Mbps地空通信系统的设计中,采用了带内两频与自适应判决反馈均衡器相结合的抗多径措施,将该系统在多径信道模型中进行了性能仿真,并与带内二重分集在相同信道条件下的误码性能进行了仿真比较,最后提出适合于低仰角地空通信的一种抗衰落体制。     

基于改进盲均衡算法的水声通信可靠性研究

关于水声信道通信优化问题,水声通信中复杂信道存在码间干扰极易影响通信质量,需要进行均衡提高通信数据的可靠性,传统的自适应均衡方法是通过发送训练序列对信道特性捕获并更新参数完成均衡,然而对于快速时变的信道,不能快速得到信道特性无法及时对通信均衡,造成均衡性能不强、水声通信数据可靠性不高。为此,提出改进的盲均衡算法,盲均衡算法不需发送训练序列,只需知道发送序列的统计特性就可对发送信息恢复,可保证均衡的及时性,在盲均衡的基础上采用小生境技术对其改进,优化盲均衡搜索到的最优解,从而提高均衡的性能。实验表明,小生境技术的改进盲均衡算法能够快速捕获信息特性并及时准确地对信号进行均衡,具有较高的均衡性能,保证了通信数据的可靠性,为水声信道优化提供了参考。     

两种LDPC译码算法在OFDM系统应用中的改进

低密度校验码是一种基于稀疏校验矩阵的线性码,此码性能接近Shannon限,并具有简单有效的迭代译码算法。大部分文献提到的LDPC迭代译码算法均基于BPSK调制,相对于MQAM／MPSK调制,BPSK调制频谱利用率太低。在未来的3G＋高速无线通信中,最广泛运用的物理层技术OFDM必然采用频谱利用率较高的多电平调制。因此。如何把LDPC码用于多电平调制下的OFDM是一个关键,将目前较为简化的基于二进制调制的两种译码算法作改进,也即扩展,使之能够应用到基于多进制调制的OFDM系统中．     

几种Bussgang族盲均衡算法收敛性能仿真研究

盲均衡是数字通信中的热点问题。收敛速度和剩余均方误差是衡量盲均衡算法性能优劣的重要指标。常数模算法是目前流行的盲均衡算法,有很多优点,但在时变多径衰落无线信道均衡中,该算法存在着收敛速度过慢和剩余均方误差较大的问题。该文研究了三种Bussgang族盲均衡算法,即常数摸算法、归一化常数模算法和超指数迭代算法,在无线信道均衡中的应用,并通过计算机仿真对其性能进行了分析比较。仿真结果表明,在算法剩余均方误差一致的情况下,超指数迭代算法收敛速度最快,归一化常数模算法次之,常数模算法最慢。因此,超指数迭代算法的性能优于归一化常数模算法和传统的常数模算法。该研究结果在工程实践中具有一定的指导意义与应用价值。     

采用噪声预测的迭代单载波频域均衡

采用噪声预测的单载波频域均衡结构,按照Turbo均衡的思想,提出了一种对噪声预测过程进行迭代的迭代单载波频域均衡的方法,并且分析设计了系统迭代均衡时的关键参数。仿真结果表明：基于迭代思想的噪声预测的单载波频域均衡系统在频率选择性衰落信道下具有良好的误比特性能,并且具有较低的复杂度。     

Accurate signal detection for BPSK-OFDM systems in time-varying channels

Binary phase shift keying (BPSK) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has been adopted in the fourth-generation wireless communications. However, the real-valued property of BPSK-OFDM signals has not yet been utilized for channel equalization. In this work, this property is employed to develop a new equalizer based on the minimum mean square error (MMSE) criterion, leading to considerable enhancement in signal detection. In particular, the proposed equalizer is able to achieve 3 dB improvement over the existing MMSE equalizer in large signal-to-noise ratio region, and is more robust against channel estimation errors. Moreover, successive detection technique employed in the devised method is able to make use of diversity in time-varying channels, resulting in further performance enhancement. Additionally, the computational complexity of the proposed approach is analyzed. Simulation results are included to illustrate its performance superiority and computational attractiveness.     

FMT系统中的子信道Turbo迭代均衡

在滤波多音调制(FMT)系统中,子信道频谱不重叠通过不满足理想重构条件的原型滤波器来实现,这不可避免地引入符号间干扰(ISI),尤其当FMT应用于无线多径环境时,ISI将进一步增大。而Turbo均衡将信道均衡和译码联合处理,能够有效地消除ISI。本文提出了一种FMT系统子信道Turbo迭代均衡算法,信道衰落采用单抽头均衡器来补偿,而FMT系统自身所产生的ISI则通过基于线性滤波器结构的Turbo迭代均衡来消除。仿真结果表明,不论采用QPSK还是16QAM调制方式,经过2次以上的迭代后,新算法的误码率性均优于传统的判决反馈均衡算法。     

基于UW帧结构水声通信系统及其性能分析

设计了一种基于UW(Unique Word)帧结构的单载波频域均衡(SC-FDE)水声通信系统框架,论述了系统的基本原理。为解决帧同步过程中出现由水声多径引起的相关峰峰值分裂现象,提出一种基于UW序列的相关同步算法,使系统的同步精度显著提高。同时给出了基于UW序列的多普勒频移的估计和校正、信道估计和频域均衡算法。最后对系统的性能进行了分析。结果表明:采用相关同步算法的基于UW帧结构的单载波频域均衡水声通信系统能够显著提高在较复杂的信道条件下的帧同步精度,对水声信道中严重的多普勒频移和多径信道进行有效的估计,并能够对时变信道进行跟踪,在高信噪比下系统有较低的误码率,对水声通信有良好的应用价值。     

一种单载波宽带信号非线性均衡技术

针对单载波宽带信号均衡难以收敛的问题,研究了一种基于子带分解与重构的宽带非线性均衡技术。综合利用复数子带滤波器组与判决反馈均衡器理论,给出了两种具有模式切换功能的宽带非线性均衡结构,基于最小均方算法推导了它们的均衡权值迭代更新公式,分析比较了两种结构在不同均衡模式下的收敛特点。仿真证明基于子带技术的宽带非线性均衡能适用于群时延较严重的信道,且比传统全频带均衡具有更好的收敛效果和更低的计算复杂度。