基于记忆多项式的Volterra混合均衡器设计与研究

【目的】发光二极管(LED)的非线性特性导致可见光通信(VLC)系统的误码率(BER)性能恶化,特别是在具有较高峰均功率比(PAPR)的光正交频分复用(O⁃OFDM)系统中。基于Volterra级数的单级均衡器可以处理LED非线性高阶失真,且延时较小。但是求解传统Volterra级数需要多重积分运算,基于Volterra级数的均衡器实现复杂度高,且单级均衡器存在误差累积,因此均衡抑制效果有限。【方法】首先,针对传统Volterra级数计算复杂度高的问题,只保留Volterra级数中各阶非线性项和内核系数的高阶幂级数项,提出了基于记忆多项式的Volterra级数(MPVS)。相比于传统Volterra级数降低了计算复杂度,同时考虑了当前时刻的所有输入信号,提高了非线性系统建模的精度。然后,设计基于记忆多项式的Volterra(MPV)均衡器和基于记忆多项式的Volterra判决反馈均衡器(MPV⁃DFE),对于单级MPV⁃DFE,若判决部分一个码元判断错误,那么这种错误会连续成串出现,导致整个码元序列受到影响。文章提出将MPV和MPV⁃DFE两个非线性均衡器级联构成混合后均衡器(MPV+MPV⁃DFE)。MPV均衡器对LED非线性失真信号一级均衡,可以抑制一部分非线性失真,从而减少MPV⁃DFE码元判断错误。再经过MPV⁃DFE二次均衡,可以更好地抑制残留的非线性失真。【结果】最后,采用蒙特卡洛BER仿真方法验证系统设计的有效性。结果表明:与单级MPV均衡器、线性级联非线性混合均衡器(LMS+MPV-DFE)相比,在4阶正交幅度调制(QAM)非对称限幅光OFDM(ACO⁃OFDM)系统BER为10^(-4)时,所提混合均衡器分别可以获得大约7和2 dB的信噪比增益。【结论】MPV均衡器实现简单,且将两级非线性均衡器级联设计混合均衡器可以更好地抑制LED非线性失真。

粒子群优化径向基网络的空间调制信号检测算法

针对径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)参数确定不当时易陷入局部最优的问题,提出一种粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化RBFNN的空间调制正交频分复用(Optical Spatial Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing,O-SM-OFDM)信号检测算法。在离线训练阶段,接收端收集部分信号作为训练集并建立RBFNN模型,利用PSO算法搜索RBFNN的最优宽度值,再将得到的模型用于系统进行在线检测。实验结果表明,PSO-RBFNN算法的误码率性能基本近似于最大似然(Maximum Likelihood,ML)检测算法,优于其他对比检测算法,且计算复杂度在光源数目为32、64及128时相较于ML检测算法分别降低了约39.59%、70.24%及85.24%。

可见光通信预编码O-OFDM自适应符号分解技术研究

【目的】符号分解技术是降低峰值平均功率比(PAPR)方法中的一种,其将光正交频分复用(O-OFDM)符号分解为PAPR较小的多个分解符号,以抑制发光二极管(LED)的非线性效应。但当O-OFDM的PAPR较大时产生的分解符号较多,降低了信息速率和误码率(BER)性能。【方法】文章提出了一种预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输(PCO-OFDM-ASDST)方案,采用预编码降低O-OFDM符号的PAPR,从而减小了自适应符号分解的平均符号分解次数。在多径信道下推导了理论信噪比(SNR)表达式,并采用蒙特卡洛仿真分析了PAPR、BER和信息速率性能。【结果】结果表明,在非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统4阶正交幅度调制(QAM)下,PCO-OFDM-ASDST在BER为10-4的情况下,其符号功率比自适应符号分解串行传输(ASDST)低7 dB;64QAM下,当符号功率为20 dBm时,可以提高10 Mbit/s的信息速率。【结论】PCO-OFDM-ASDST比ASDST系统具有更优的BER和信息传输速率等性能。

可见光通信自适应O-OFDM符号分解串行传输系统设计与研究

迭代信号限幅(ISC)和符号分解串行传输(SDST)技术将光正交频分复用(O-OFDM)符号分解为固定数量的多个小幅度符号,但当O-OFDM符号方差较小时,分解符号中有大量不载荷信息的全零符号,导致误码率变差、光功率损耗和信息速率降低。针对这一问题,提出了自适应O-OFDM符号分解串行传输(ASDST)系统,根据O-OFDM符号的幅度大小自适应决定符号分解,直到O-OFDM符号完全分解或达到最大符号分解次数,从而消除了全零符号,减少了平均符号分解次数。理论分析和蒙特卡罗仿真验证了ASDST系统的性能。

大气激光通信系统中π-旋转LDPC码的设计与性能分析

提出将π-旋转LDPC(low-density parity-check codes)码应用于大气激光通信系统中,介绍π-旋转LDPC码的编码方法和BP(belief propagation algorithms)译码算法,在加性高斯白噪声信道下,对BP译码在概率域、对数域以及最小和译码时的译码性能进行比较,在误码率为10-5时,最小和译码比对数译码信噪比改善1 dB.在各种典型天气条件下对大气激光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能进行仿真分析.结果表明,在大气激光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,系统信噪比改善了约5 dB,获得了良好的纠错性能,提高了系统性能.

高动态GPS卫星信号模拟器设计与实现

介绍了高动态GPS信号模拟器的设计原理和组成,阐述了设计中的关键技术,并给出了软件和硬件实现方案。其中软件部分采用V isual Basic 6.0和V isual C++完成,硬件信号处理板采用FPGA完成,通过高速的计算机并口实现了软硬件之间通信。此系统被成功的应用到了卫星导航定位系统的研发过程中,工作性能稳定,具有了模拟器的基本功能,为验证接收机的定位性能、信号跟踪和捕获性能等提供了一个逼真的高动态信号环境。

可见光通信自适应直流偏置光正交频分复用系统设计与性能研究

传统的直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统通过添加直流偏置(DC)和限幅获得单极性信号,由于傅里叶逆变换(IDFT)输出时域信号的随机性,固定的直流偏置会产生较大的非线性限幅失真。该文提出设计自适应直流偏置光正交频分复用(ADCO-OFDM)系统,以双边限幅前、后符号之间的均方误差(MSE)最小化为优化目标,求解使非线性限幅失真最小的DC。介绍了ADCO-OFDM系统原理、推导了子载波比特信噪比(SNR),建立了均方误差最小化优化模型,并给出了最优直流偏置的求解过程。采用蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真方法分析了误码率(BER)和光功率消耗,验证了系统设计和性能分析的正确性。

一种自适应O-OFDM符号分解串行传输系统接收机设计

自适应光正交频分复用符号分解串行传输(Adaptive Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Symbol Decomposition with Serial Transmission,O-OFDM-ASDST)可以抑制O-OFDM系统非线性失真,但在接收端将分解符号合并时会增大加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN),因此设计一种能够抑制AWGN的新型接收机.分析了O-OFDM分解符号的结构特征和可观测到的AWGN的最大偏移分量,基于此对接收分解符号进行预处理,尽可能恢复出原本等于限幅门限和零值的时域抽样值,再根据O-OFDM分解符号特征,重构接收分解符号.最后采用蒙特卡洛(Monte Carlo)误码率仿真方法,验证了接收机的有效性.

扩频序列对可见光通信ACO-MC-CDMA系统性能的影响分析

ACO-MC-CDMA系统是码分多址(CDMA)和非对称限幅正交频分复用(ACO-OFDM)相结合的系统,可以满足可见光通信强度调制/直接检测系统对调制信号是实数的要求,并能够提供多址接入、抗符号间干扰和窄带干扰的能力。但由于ACO-OFDM系统结构的限制,CDMA扩频序列只能采用长度为2的幂次方的序列,因此研究Walsh码、正交可变扩频因子(OVSF)和正交Gold(OG)序列对系统的影响。首先,介绍了ACOMC-CDMA系统的原理;其次,介绍了三种扩频序列的产生及其互相关函数;再次,采用正交恢复合并、最大比合并和等增益合并,推导了系统的理论信噪比公式;最后建立了蒙特卡罗误码率仿真模型。结果表明,ACOMC-CDMA系统采用Walsh码的BER性能最好。扩频序列越长,误码率(BER)性能越好。

无线激光通信系统中LDPC码的设计及性能分析

大气随机信道对光信号产生影响,致使系统误码率增加,严重影响了通信系统的性能;LDPC码是目前已知的距离Shannon限最近的纠错码。介绍了π-旋转LDPC码的原理和编码方法;分析了基于雪崩光电二极管光电检测器输出的译码软信息的计算;仿真验证了在无线光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能。仿真结果表明,在无线光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,编码前后信号光子数大约节约了30个,提高了系统的抗干扰能力,改善了系统性能。

π-旋转LDPC码编码器的FPGA实现与分析

由于LDPC编码时生成矩阵往往不是稀疏的,因而编码器的设计较复杂.对一种性能优越、编码复杂度与码长成线性关系的π-旋转LDPC码进行研究,利用FPGA实现编码器的设计.分析编码器的硬件实现原理,应用MATLAB软件进行仿真研究.应用流水线处理方案构造硬件实现电路,用Verilog-HDL语言实现编码,给出Mod-elsim6.0功能仿真波形.编码仿真结果和软件计算结果相对比,除有一些逻辑延时外,功能完全相同,实现方案切实可行.

能量高效的无线传感器网络分簇路由协议

无线传感器网络的路由协议设计要同时关注单个节点的能耗及整个网络能量的均匀消耗。在分析现有分簇路由协议的基础上,提出一种能量高效的分簇路由协议,通过结合节点能量选举簇头,采用限制簇规模的优化簇形成算法和改进的多跳簇间转发方式,节约节点能量,平衡簇间负载。仿真结果表明,该协议能有效降低网络能量消耗,延长网络生存周期。

Log-normal湍流信道中超奈奎斯特传输系统的误码性能

超奈奎斯特传输理论与调制技术相结合,可有效提高系统的频谱效率。本文将超奈奎斯特理论引入大气激光通信系统,构建了一种适合于log-normal湍流信道的超奈奎斯特光传输系统,推导了QPSK调制方式下超奈奎斯特大气光传输系统平均误码率的表达式,利用蒙特卡洛仿真进一步分析了该系统的误码性能及频谱效率。结果表明:采用超奈奎斯特技术方案可以较大幅度提升大气光传输系统的频谱效率,当SNR为18 dB,S.I.为0.4时其频谱效率可以达到1.7 Baud/Hz,而未采用超奈奎斯特技术时只有1.56 Baud/Hz。另一方面,大气湍流对超奈奎斯特系统误码性能的影响较明显,当S.I.为0.4,BER为3.8×10^-3时,信噪比恶化了约1 dB。相对于频谱效率的提升,误码性能的恶化是能够接受的。因此,可以将FTN技术引入大气光传输系统来提高系统的频谱效率。

大气激光通信中的级联空时分组码

空时分组码虽然获得了满分集增益,但因不能提供编码增益而使系统性能受到限制。首先介绍了光MIMO系统的信道模型;其次针对Q-PPM(Q>2)调制方式,完成了对已有空时分组码的改进,并和RS码相级联而提出了一种级联空时分组编码方案。在此基础上分析了该方法的误码性能。最后,利用仿真实验进一步验证了该方法的可行性,并和级联重复码的性能进行了对比。结果表明:在大气激光通信中,随着信噪比的增加,级联空时分组码获得了较高的编码增益,有效抵御了大气湍流效应。

“课程综合训练”实践教学的研究与探讨

文章论述了在大学教学中进行“课程综合训练”的必要性和重要性。分析了此教学环节中出现的优质题目少、动手能力差等问题，针对应着重注意的几个方面，提出转变传统专业教学观念，重视实践教学，选择精品题目，培养学生创新精神。

基于WIMAX网络的IEEE802.16e PSC TypeⅡ休眠机制

针对宽带移动通信中移动站短时间休眠带来的能量效率下降问题,研究IEEE 802.16e休眠模式的节能机制.为了保证实时性的同时降低能量消耗,提出一种动态调整时间门限的方案,通过设立动态检测时间并启发式调整休眠时间建立的休眠模式的马尔可夫链分析模型,分析该方案对能量效率和数据包延时的影响.通过NS2仿真验证所提动态算法比标准中的能量效率获得明显提高.

基于交叉层设计的IEEE802.16e休眠机制

针对IEEE802.16e标准休眠模式中无线接入设备过多的监听下行信道问题,建议了一种交叉层设计方法,设置休眠参数的动态算法。将MAC层提取的休眠时间数值与物理层固定值相结合,形成休眠调度参数。通过建立马尔可夫链模型,分析了建议的算法能更多节省电池供电的移动台有限能量。NS2仿真实验验证了该算法比标准的节能性能最大可提高30%。

基于OFDM的DVB-T传输系统的研究与仿真

正交频分复用(OFDM)是信息高速传输的有效技术,由于它可以抵抗信道的多径衰落,且具有频谱利用率高、实现简单等一系列优点,因此成为未来移动通信的主要候选方案。本文提出了利用OFDM技术对DVB-T系统进行研究,通过建立系统的传输模型,用MATLAB仿真了理想信道和高斯白噪声信道中信号的传输情况,得到OFDM技术具有内在适应性,能够提高DVB-T系统的传输速率,特别适合在高斯信道中传输。

指数Weibull信道下FTN无线光通信盲均衡优化算法

针对指数Weibull信道模型下大气湍流效应导致的光信号相位噪声、信号畸变和超奈奎斯特(FTN)技术引入的码间干扰(ISI)问题,提出一种判决反馈恒模均衡两步(TS-DFE-CMA)优化算法。该算法将判决反馈思想引入恒模均衡(CMA)来提升系统抵抗各类干扰的能力,同时采用两步(TS)优化思想更新步长系数以控制计算复杂度并提高系统均衡性能。将所提算法与恒模均衡维特比-维特比相位估计(CMA-VVPE)、TS-CMA-VVPE和DFE-CMA 3种算法进行性能对比,结果表明,所提算法的误码率(BER)最低,TS-CMA-VVPE次之。引入FTN的ISI后,在弱湍流信道和FTN加速因子为0.9的条件下,与TS-CMA-VVPE算法相比,所提算法的误码性能提升了16.01%,误差矢量幅度(EVM)性能提升了6.49%。

弱湍流信道中的调制技术

基于弱湍流的无线光通信系统信道模型,对开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调(DPPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)和双头脉冲间隔调制(DH-PIM)调制方式的符号结构、发射功率、传输带宽以及误包率进行了理论推导和对比分析。结果表明,PPM必须需要符号同步和时隙同步,而DPIM、DPPM、DH-PIM调制只要求时隙同步。OOK的平均发射功率最大,PPM的平均发射功率最小,DH-PIM比OOK小但是比DPIM和DPPM大,DPIM发射功率特性略优小于DPPM。当M=6时与OOK调制平均发射功率比较,PPM调制节约功率约15 dB,DPPM和DPIM调制节约功率约12 dB,当α=2时DH-DPIM调制节约功率约10 dB。OOK带宽需求最小,PPM带宽需求最大,DPIM的带宽特性略大于DPPM,DH-PIM带宽需求大于OOK但小于DPPM。当M=6时与OOK带宽比较,PPM带宽需求约为OOK的11倍,DPPM和DPIM的带宽需求约为OOK的6倍,当α=2时DH-DPIM带宽需求为OOK的3倍。在相同平均背景光子和相同平均光脉冲接收光子的条件下PPM、DPIM、DPPM、DH-PIM和OOK调制方式的误包率依次增大。