基于Walsh函数系的椭圆球面波脉冲波形重构方法

目前PSWF的脉冲产生方法在硬件实现方面有着编程复杂,计算量大,资源消耗多等制约因素,因此亟需一种适合实时产生PSWF脉冲信号的方法。通过分析Walsh函数系的特点和产生原理,提出了一种基于Walsh函数系的PSWF脉冲波形重构方法。其中,Walsh系数可以通过已有的PSWF数值点与P编号的Walsh矩阵求解得出,再截取所需精度的Walsh系数参与重构PSWF脉冲波形,从而达到降低存储量的目的。由于Walsh码型中的±1与数字电路中的01有着天然对应的关系,重构时只需将Walsh系数相加减,从而降低计算量。仿真结果表明,利用Walsh函数系可以较好地重构PSWF脉冲波形,且算法简单,避免了乘法运算,降低了计算量和存储量,有利于工程实现。     

基于PSWF的非正弦通信系统同步方法

基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的非正弦时域正交调制信号的自相关值呈现明显的起伏震荡特性,这给同步检测带来了较大的困难。针对这一问题,提出了一种采用m序列调制基带PSWF脉冲作为同步头的同步提取方法,该同步头具有尖锐的自相关峰,有效解决了同步困难的问题。同时,给出了该同步方法的实现方式,可有效降低同步捕获过程运算量,缩短同步捕获时间,提高同步捕获精度。     

PSWF非正弦时域正交调制信号短波信道研究

在基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)的非正弦时域正交调制信号的解调过程中,脉冲正交性对解调性能至关重要。在简要介绍信道模型和非正弦时域正交调制原理的基础上,对信道多径时延、衰减等因素以及调制路数对正交性的影响,进行了理论推导和仿真分析。最后提出:多径时延对正交性的干扰呈规律性起伏变化;非主径信号的强度是影响正交性的主要因素;随着调制路数增加,PSWF脉冲组正交性的恶化程度趋于平稳。     

基于低通等效的非正弦时域正交调制系统研究

针对基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的非正弦时域正交调制系统在应用中遇到的带通PSWF信号实时产生困难、系统对同步误差敏感及实现复杂度高的问题,从带通信号低通等效的基本原理出发,分析了带通PSWF脉冲信号的低通等效形式,论证了正交带通PSWF脉冲信号的低通等效正交条件,提出了基于低通等效的相关接收方法,并对其性能和抗同步误差能力进行了分析.理论分析和仿真结果表明,非理想同步条件下,基于低通等效的解调方法具有更好的对抗同步误差的能力,对比于优化的解调方法,系统性能仍有至少2 dB的提高,这种方法还可降低系统的实现复杂度.     

基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法

现有调制方法主要基于正弦函数,并利用其正交性传输信息.本文突破对调制信号的正弦函数约束和正交性限定,从椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的高能量聚集性和框架函数系的过完备特性入手,提出基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法(Nonorthogonal Pulse Shape Modulation,NPSM).该方法利用频谱交叠的非正交PSWF获得了优良的功率谱特性,同时利用框架函数的过完备特性,在提高系统频带利用率的同时,有效消除码间串扰.与目前广泛应用的QAM-OFDM方法进行性能相比,在相同调制幅度数和误码率的情况下有2dB的优势,且该优势随调制进制数增加而扩大,同时其调制信号具有良好的功率谱特性,PAPR性能比相同频带利用率的QAM-OFDM有3dB的优势.     

一种改进的正交PSWF脉冲设计方法

针对采用传统非正弦波时域正交椭圆球面波设计方法设计的正交PSWF脉冲的正交性能不稳定的问题,提出了一种改进的正交PSWF脉冲设计方法,利用修正的Schmidt正交算法,对PSWF脉冲组进行正交化,从而得到新的正交PSWF脉冲组。仿真结果表明,与传统Schmidt方法相比,新算法的舍入误差小,且得到的正交PSWF脉冲具有相对稳定的正交性能,同时能够保持PSWF脉冲带内能量聚集性高的优点。     

一种新的PSWF调制信号PAPR抑制方法

针对椭圆球面波(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)时域正交调制信号峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)过高,易受功率放大器非线性特性影响,造成PSWF脉冲间良好正交性下降,导致系统解调性能下降的问题,引入A律压缩,提出了一种基于A律压缩的PSWF调制信号PAPR抑制方法。该方法能够有效抑制PSWF调制信号PAPR,改善经过功放后调制信号的功率谱和系统误码性能。     

基于Householder变换的正交PSWF脉冲设计

传统的Schmidt方法对椭圆球面波函数（PSWF）脉冲组进行正交化时,脉冲组的最大互相关值受脉冲个数的影响,同时还存在计算复杂度高的问题。针对上述问题,提出了基于Householder变换的正交化方法,通过将PSWF脉冲离散化,再依次对各离散的PSWF脉冲进行Householder变换,实现了对PSWF脉冲组进行QR分解,并得到新的正交PSWF脉冲组。仿真结果表明,与传统Schmidt方法相比,基于Householder变换的正交化方法使得脉冲组的最大互相关值从10-4降低到10-11,改善了脉冲组的正交性能,突破了脉冲组在脉冲个数的限制,并降低了计算复杂度,同时能够保持PSWF脉冲带内能量集中度高的优势。     

基于PSWF的正弦载波调制方法

为了有效提高系统的频带利用率,该文提出了基于椭圆球面波函数(PSWF)的正弦载波调制方法。在该方法中,采用时域持续时间有限、频域带宽近似有限的椭圆球面波函数设计频谱相互混叠或交叠的多路时域正交基带调制波形,进行多路基带预调制,通过正弦载波调制将信号频谱搬移至辐射频段。经理论分析及仿真验证,该调制方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,提升速度优于OFDM调制,同时也使系统具有较好的功率利用率,且简单易实现。     

联合多脉冲检测的PSWF正交调制信号盲自适应均衡

卫星通信信道的复杂时变特性,使基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的正交调制信号脉冲组的正交性受到破坏,已有均衡方法未能充分利用多脉冲干扰中的有用信息,效果有限。针对该问题,结合信道均衡与多脉冲检测各自的优势,提出一种联合多脉冲检测的PSWF时域正交调制信号自适应均衡方法,利用多脉冲检测消除脉冲间干扰的能力,降低均衡模块的阶数及算法难度;同时,利用均衡模块对信道的部分补偿作用,为多脉冲检测改善信道环境。在相同信道条件下,所提方法获得同等量级误比特率所需信噪比较自适应判决反馈均衡算法降低约2 dB。