SOC水声信道模型及其计算方法研究

对水下声波通信环境中的无线传播信道直达与非直达环境进行研究,引入几何参考模型,设计出相关模型。假设在三维水下空间的一个二维竖直横截面上均匀分布着数量无限的散射体,文中推导了水声信号到达角的概率密度函数、时间自相关函数以及多普勒功率谱密度的表达式,并分析了其几项主要参数对信道统计特性的影响。文中根据假设的参考模型提出了SOC(Sum of Cisoids) 水声信道模型,以及所需参数的两种有效计算方法,并对二者的性能进行了比较。该研究拓宽了水下无线信道建模的研究方向,并且很大程度地减少了数值计算开支,降低了模型的设计与仿真的复杂度。     

基于几何随机的无人机3D信道模型

针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)信道,提出了使用二维单环和三维半球体建模的无人机信道模型.在提出信道模型的基础上,推导并分析了参考模型和仿真模型的空—时相关函数(space time correlation function,STCF)、多普勒功率谱密度(Doppler power spectral density,DPSD)和二阶统计特性如包络电平交叉率(level crossing rate,LCR).研究了不同的参数对UAV信道统计特性的影响,并将所提模型分别与单球模型和测量值对比.结果表明,莱斯因子、移动散射体速度等对信道特性有显著影响,所提模型时间相关性比单球模型高约20％,并与测量值拟合良好,验证了模型的准确性.     

移动卫星通信中基于马尔可夫链的两状态信道模型研究

文章基于马尔可夫链提出两状态陆地移动卫星通信信道模型,该模型状态之间的转移被描述为马尔可夫(Markov)过程,且每状态内接收信号包络的概率密度函数服从不同参数集的Loo分布。同时对这一过程进行理论上的数学建模与仿真分析,得到包络的一阶、二阶统计特性,并将其与同样环境下的实测数据相应的统计特性进行对比。仿真结果表明,在多种环境下,基于马尔可夫(Markov)链的两状态陆地移动卫星通信信道模型的统计特性与实测数据的统计特性非常接近,这证明了所建立的信道模型能够模拟实际环境中的卫星移动通信信道,为以后移动通信技术的评估以及系统的规划搭建有效的平台,同时也具有很广泛的适用性。     

移动通信宏小区信道模型的信道估计研究

为了有效地削弱无线通信环境中的多径效应并提高信道参数估计的准确性,在散射体非均匀分布下,引入了到达路径物理概念,提出了一种合理的改进型信道模型。此模型能够准确地描述出宏小区环境下的重要空时参数,如波达信号在基站(Base Station,BS)处的到达角(Angle of Arrival,AOA)和到达路径(Range of Arrival,ROA)。同时,由于移动台的移动特性,基站接收信号产生多普勒频移,从而推导出基站处多普勒频移概率分布。将此模型的数值仿真结果与其他信道模型仿真结果进行比较,结果表明参数估计结果符合理论和经验,证明了提出的信道模型更适用于宏小区移动通信环境,延伸了统计信道模型的研究与应用,为仿真无线通信系统提供了有力的工具。     

三维接收天线阵列信道模型下的空域相关性

建立三维接收天线阵列的空间信道模型,将以往的信道建模方向推广到空间域,给出该信道模型的通用数学表达式。针对该通用形式,将来波信号角度描述扩展到俯仰角和方位角,推导该信道模型下空域相关系数的数学表达式,显示接收天线阵的形状对空域相关系数的影响。分析当来波信号的功率谱(俯仰角和方位角)分别为均匀、高斯、拉普拉斯分布时的空域相关系数,给出了数值仿真结果。     

基于5G波段的V2V高速无线信道建模

高速移动的车车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)信道与传统蜂窝系统的无线信道相比,其不同在于V2V无线信道的快速时变特性,主要体现在多径分量的快速变化、存在较大多普勒频移以及每条多径都具有动态生/灭特性。提出了一种高速无线信道建模方法,采用马尔科夫链模拟信道的动态生/灭特性,基于Nakagami分布仿真莱斯、瑞利等信道单径衰落,用抽头延时线模型完成高速多径信道建模。与传统无线信道建模方式相比,具有快速建模、动态改变和易于产生的特点,为高速移动无线接收机算法的开发奠定了基础。仿真结果表明,城市车内天线(UIC)信道多径数目最多,衰落最严重。     

高速铁路环境下的无线信道建模与仿真

高铁环境下的信道建模是高铁通信系统设计的基础。利用沪杭高铁实测数据,在奥村模型的基础上给出高铁信道的大尺度衰落模型,在莱斯分布模型的基础上给出高铁信道的小尺度衰落模型。之后,对已构建的模型进行仿真,根据仿真结果,研究多普勒频移对信号的基本统计参数、功率谱等方面的影响。最后,通过自动频率补偿技术,解决了高铁中由于高速运动导致高铁通信系统误码率过高的问题。     

无线传感网络中多普勒效应的研究与仿真

为了提高无线传感网络的性能,采用离散多径信道的可变延迟模型分析与计算机仿真结合的方法研究了影响无线传感网络信号传输的多普勒效应.仿真结果表明,多普勒效应对无线传感网络传输的信号电平产生干扰,对包络幅度产生不同程度的衰落,多普勒频移越大衰落越深.     

基于几何随机的无人机空地信道模型

针对传统无人机空地信道模型不支持三维飞行轨迹和三维天线的问题，通过引入空间旋转矩阵和轨迹参数，提出了一种基于几何随机的无人机空地三维信道改进模型。该模型结合无人机对地通信场景的特殊性，利用时变布尔变量描述视距路径、地面反射径和散射路径的动态生灭过程。同时，文中还给出了二维角度、时延和功率等模型参数的时间演进算法，用于复现无人机对地信道的时变统计特性。数值仿真结果表明，改进模型输出的空时相关特性和多普勒功率谱均与理论值吻合，并且自相关特性与实际测量结果基本一致，该模型可应用于辅助无人机空地无线通信设备的方案优化、算法验证和性能评估等领域。     

高速移动车车信道建模与系统仿真

高速移动的车载环境与传统蜂窝网的无线传输环境相比,主要的不同点在于存在很大的多普勒频移,并且无线电波传输环境、传输路径是不同的,成为智能交通领域影响通信性能的因素.为此提出了嵌入式抽头延迟线模型,采用傅里叶反变换的方法实现符合不同多普勒功率谱密度的瑞利或莱斯分布衰落,用简单抽头延迟线方法拟合每个抽头,最后采用嵌入式抽头延迟线模型实现三种车车信道.通过MATLAB软件完成了三种VTV信道的建模,仿真结果可以反映信道的高速移动性.基于IEEE 802.11p协议搭建了系统仿真环境,仿真结果表明,高速公路相向行驶信道为最恶劣信道,系统误比特率最高,并且误比特率随着数据包长度的增加而增加.     

Space-time Channel Modeling and Simulations for 2GHz Wireless Communications

A new space-time channel model is introduced for simulating 2GHz wireless mobile communication systems in outdoor environments. The model combines in reason the power and delay parameters in different environments provided by ITU or 3GPP and the angle parameters generated according to a Gaussian probability density function. Rayleigh fading coefficients of the multiple paths are generated to satisfy the desired spatial correlation among all the multiple paths. The new model can be directly used in the simulations of TD-SCDMA systems and easily extended for the application to wireless systems in other frequency bands.     

Robust progressive image transmission over OFDM systems using space-time block code

A joint source-channel coding (JSCC) scheme for robust progressive image transmission over broadband wireless channels using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems with spatial diversity is proposed for the application environments where no feedback channel is available such as broadcasting services. Most of current research about JSCC focuses on either binary symmetric channels (BSC) or additive white Gaussian noise (AWGN) channels. To deal with fading channels in most previous methods, the fading channel is modeled as two state Gilbert-Elliott channel model and the JSCC is normally aimed at the BER of bad channel status, which is not optimal when the channel is at good status. By using diversity techniques and OFDM, the frequency selective fading effects in broadband wireless channels can be significantly decreased and we show that subchannels in OFDM systems approach Gaussian noisy channels when the diversity gain gets large; as a result, the system performance can be improved in terms of throughput and channel coding efficiency. After analyzing the channel property of OFDM systems with spatial diversity, a practical JSCC scheme for OFDM systems is proposed. Simulation results are presented for transmit diversity with different numbers of antennas and different multipath delay and Doppler spread. It is observed from simulations that the performance can be improved more than 4 dB in terms of peak signal-to-noise ratio (PSNR) of the received image Lena and the performance is not very sensitive to different multipath spread and Doppler frequency.     

单载波MIMO系统的一种抑制噪声的MMSE信道估计方案

单载波MIMO系统的频域均衡是对抗信道频率选择性衰落的有效方法,它的良好性能依赖于接收端准确的信道估计(ChannelEstimation,CE)。常见的迫零信道估计(ZF-CE)在导频频域非恒包络的情况下,会使信道估计误差增大而造成误码性能降低。本文通过设计导频结构,提出一种实用的最小均方误差信道估计(MMSE-CE)算法和抑制噪声的内插方法,构成单载波MIMO系统频域均衡的一种信道估计方案。理论分析和仿真结果表明,该方案能较好的减小导频频域能量不恒定造成的性能损失,误码性能比ZF-CE显著提高。     

Adaptive robust Max-SLNR precoder for MU-MIMO-OFDM systems with imperfect CSI非完美信道状态信息下多用户MIMO-OFDM系统自适应稳健的最大化信泄噪比预编码算法

The accuracy of channel state information (CSI) available at a base station (BS) has a direct impact on the performance of precoding in wideband multi-user multiple input, multiple output-orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems and depends on many factors, including: the delay between estimation and beamforming at the BS (also called the CSI delay), Doppler spread, the channel estimation method used, the average transmit power of pilot symbols, and the average number of pilot symbols that must be estimated per channel parameter. In this paper, the coefficient of CSI error needed to adapt to fading channels is modeled as a function of Doppler spread, CSI delay, and signal-to-noise ratio (SNR). In terms of the Gaussian-Markov CSI error model, an adaptive robust maximum signal-to-leakage-and-noise ratio (Max- SLNR) precoder is designed to track the statistical parameters of CSI error. The Doppler spread and SNR can be obtained through real-time estimation based on orthogonal pilot patterns. Simulation results show that, compared to non-adaptive robust and non-robust precoders of Max-SLNR, the proposed adaptive robust Max- SLNR precoder performs much better in terms of bit error rate (BER). Moreover, as either the average number of training symbols per channel parameter or the average transmit power increases, the BER performance of the proposed precoder approaches that of a precoder with ideal CSI.     

A novel signal detection approach for fading channels with parameter statistics characteristics unknown

A novel signal detection approach is proposed in this paper. The approach exhibits the UMVUE of the probability density distribution function with respect to the received signal detection threshold value in wireless fading channels with unknown channel statistics characteristics. Multiscale particle filter is employed to extract the channel state information (CSI) from noisy observations available and to obtain a sufficient complete statistics of parameters. Based on the sufficient complete statistics, a conditional posterior probability density distribution for detection threshold value is derived via the Bayes statistic inference theorem in the presence of the additive white Gaussian noise (AWGN). Simulation results are given to illustrate the proposed novel scheme advantages.     

不同环境下无线信道密钥生成性能研究

在无线通信物理层安全的研究中,通信双方的信道具有很好的短时互易性,可以从无线信道中提取出相似的信道特征并生成一致的密钥.该技术可以利用无线信道天然的随机性为无线通信系统实时的分配对称密钥.本文利用通用软件无线电平台(USRP)设计并实现了实时的无线信道密钥生成系统.基于设计的无线密钥生成系统,本文在室内房间、室内走廊、空旷室外三种不同场景中的终端固定、终端移动以及人员走动三种不同信道环境下长时间测量了无线信道并生成了密钥.通过分析合法通信双方和窃听者信道状态信息(CSI)的互易性、CSI信息泄露率、CSI随机性、密钥随机性四个指标,详细分析了不同场景及环境下无线信道密钥生成技术的安全性与可靠性.通过实验表明,空旷室外信道随机性最高,室内走廊随机性其次,室内房间随机性最低.此外,周围环境变化愈快,信道随机性愈高.通过选择合适的密钥生成参数,都可以在不同的场景及环境下生成满足随机性要求的密钥.     

Doubly selective fading channel estimation in MIMO OFDM systems

Recent researches in the information theory have demonstrated that MIMO commu nication systems have the potential to provide the linear increase in the channel capacity and frequency spectral efficiencies compared with single-input single-output (SISO communication systems. MIMO is one of the major development aspects in the new generation mobile communication technology, in which plenty spatio-temporal signa processing problems need to be resolved. Especially when MIMO channels are time…     

多径衰落信道下OFDM系统的仿真性能分析

构建了正交频分复用(OFDM)系统的仿真模型,给出了具体信道的参数.在不同信道传输环境下,对不同调制方式和不同移动速度下的OFDM系统性能进行了分析比较,在仿真结果的基础上给出了OFDM系统抗多普勒频移的参考方案,采用的信道模型基于ITU-R M.1225 Channel B瑞利(Rayleigh)衰落信道.最后,在基于COST 207的信道模型下,对四种典型环境的OFDM系统进行了仿真研究,并对其结果作了讨论分析.结果表明:在多径衰落信道下,OFDM系统可以有效克服多径衰落和多普勒频移,能够应用于未来的通信系统.