超宽带频率非平稳信道硬件实时模拟研究

利用信道模拟器在实验室复现电波传播环境是超宽带通信设备测试的重要手段。 本文针对超宽带信道的频率非平稳 特性,提出了一种基于频域平稳区间叠加的超宽带信道模型,并据此设计了基于软件无线电平台的硬件实时模拟系统。 该系统 使用多路数据并行处理架构实现对高速率数据的实时处理,并引入迭代算法和时分复用结构,既保证信道衰落生成的实时性也 降低了硬件资源消耗。 实测结果表明,本文模拟器可支持模拟 600 MHz 的超宽带信道衰落,信道衰落谱型与理论仿真结果吻 合,并且输出的信道冲激响应与实测结果基本一致。 该系统可为超宽带通信系统的优化、验证和评估提供一种有效的手段。     

基于LVDS协议的可编程高速信号模拟源设计

设计了一种基于低压差分信号（LVDS）协议的可编程高速信号模拟源。该信号模拟源采用Xilinx公司的Spartan－3E系列现场可编程门阵列（FPGA）作为核心处理芯片,整个逻辑设计集成在一片FPGA内,包括数据生成、信号采集、缓存、并串转换以及LVDS协议数据传输与通用异步收发器控制字（UART）传输的全双工通信等功能。本设计电路结构简单、采集与发送数据速率高、传输接口通用性强且收发具有灵活的可编程性。     

基于不完全信道状态信息的多用户MIMO中继系统预编码算法

针对上行多用户MIMO中继系统，在信道存在反馈延迟及估计误差的条件下，以误比特率(Bit error rate, BER)为优化目标，提出了基于最小均方误差(Minimum mean?squared error, MMSE)准则的预编码算法。所提算法将求解发射端、中继节点、接收端矩阵的复杂非凸问题分解为3个独立的子优化问题，发射端的用户配备单天线且服从空间独立分布，先确定发射端预编码矩阵，将求解中继矩阵的凸优化问题转化为半正定规划(Semi?definite programming, SDP)问题，采用CVX工具箱求解，接收端处理矩阵通过线性搜索法求解，最后采用联合迭代法得到各节点矩阵的最优解。仿真结果表明，所提算法能有效改善系统的误比特率性能。     

基于随机游动的宽带MIMO 信道模型研究

针对现有信道仿真模型要求支路数目多且仿真时间长的问题,提出了一种基于随机游动的谐波叠加改进方法,详细推导了该模型输出信道衰落幅值分布及空时相关系数的理论表达式。针对3GPP 空间信道模型（Spatial Channel Model,SCM）标准参数的仿真结果表明,新方法输出衰落幅值分布和各子信道衰落空时相关特性均与理论值非常吻合,优于传统精确多普勒频率扩展的仿真方法,可用于未来大规模多支路的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）信道或多节点网络信道的实时仿真场合。     

面向5G/6G大规模MIMO信道实时模拟研究

针对FPGA平台模拟大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)信道存在资源消耗大及实时性差的问题,基于谐波叠加结构的非平稳MIMO 离散信道模型,提出了一种高效的迭代算法,实时产生多支路复指数信号。引入定点化误差补偿算法和时分复用结构,保证了输出信道衰落的精度并优化了硬件资源消耗。采用所提方法实现单通道信道衰落的模拟,与传统LUT 方法和CORDIC 方法相比,资源消耗率分别降低了6.64%和3.4%。将所提算法应用于3GPP标准扩展车载A(Extended Vehicular A model, EVA)信道场景,实测结果表明,信道输出的统计特性如时延功率谱和多普勒功率谱密度与理论结果吻合。经分析和验证,所提算法可用于大规模信道实时模拟研究、验证等领域。     

无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站-地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。     

存在信道相关及估计误差时V-BLAST系统的功率分配算法

针对信道相关及存在信道估计误差的垂直分层空时(Vertical bell lab layered space-time,V-BLAST)系统,提出以最小化误比特率(Bit error rate, BER)为优化目标的自适应功率分配算法。通过系统建模和性能分析,由接收信号子流的瞬时信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR),推导出系统子流的平均BER闭式表达式。发送端在总功率约束条件下,以瞬时BER为优化目标,利用拉格朗日极值法得到自适应功率分配矩阵。仿真结果表明,信道相关及估计误差对V-BLAST系统的BER性能有极大影响,采用所提算法可显著改善系统的BER性能并更具实用性。     

基于频谱测绘的辐射源定位

辐射源定位是实现频谱资源管理与非法用频查处的重要基础.针对传统定位方法难以对多个辐射源信号进行快速定位,且无法在地图上直观地体现辐射源所处的地理位置的问题,提出了一种基于频谱测绘的辐射源定位方案,包括基于反距离加权法实现三维频谱数据补全,以及基于聚类算法结合电磁波传播规律进行辐射源定位.该方案能够实现稀疏采样条件下频谱...     

面向频谱测绘任务的多无人机协同航迹规划方法

针对非合作环境下的传统频谱地图测绘方法中存在的低精度、低效率问题,本文提出了一种基于人工势场法的多无人机协同航迹规划方法。首先,构建了多无人机协同测绘方案及优化目标;然后,通过多无人机的预先航迹规划完成对环境的初步感知,并基于感知信息提出基于人工势场法的多无人机协同航迹参数设计方法;之后,基于设计的参数及采集的数据完成航迹的再规划,从而有效规避多无人机飞行过程中可能存在的重复采集数据及无人机之间发生碰撞等问题。仿真结果表明,相比与传统单无人机航迹规划方法,本文所提航迹规划方法能够高效、高精度、安全地完成测绘任务,所得结果满足了多架无人机协同飞行要求,具有较强的理论与实用价值。      

毫米波混合波束形成系统的多波束训练方法

针对毫米波通信系统方向性强的特点,提出一种快速波束训练方法。该方法首先建立了二维面阵天线系统模型,推导了多波束预编码矩阵,并在原分层训练协议的基础上,利用混合波束形成系统使发射端同时产生多个并行训练波束并在接收端将训练结果进行反馈。仿真表明,相较于以往单一波束训练算法,该并行多波束训练方法能够有效地减少训练开销,提高训练效率。