一种应用于WLAN的混合双工MAC协议

全双工通信技术可以提高链路容量和频谱利用率,会给现有无线局域网(WLAN)带来极大的变革。该文针对传统半双工WLAN向全双工WLAN发展的过程中多种双工站点共存的问题,提出一种混合双工媒体接入控制(MAC)协议(HYD-MAC)。该协议合理设计了请求发送/清除发送(RTS/CTS)帧,并根据网络隐藏节点状况和站点全双工能力,自适应地选择最佳的传输模式,包括同步全双工、异步全双工、条件半双工以及半双工等4种模式。给出了HYD-MAC协议在4种传输模式下的链路建立与数据传输流程,分析了HYD-MAC的饱和吞吐量和介质访问时延等网络性能。仿真结果表明,所提的HYD-MAC的性能优于传统半双工DCF协议,特别在帧长较长、站点数较少、数据传输速率较低时,HYD-MAC的性能提升效果更加明显;与经典的全双工协议相比,HYD-MAC协议通过牺牲极少的吞吐量和时延性能,可以同时满足全双工、半双工以及混合双工网络的通信需求。

面向可疑中继通信网络的合法窃听方案

为了提高面向可疑中继网络的合法窃听性能,增强合法监测中心对通信网络的监管能力,针对由单根天线的可疑节点和多根天线的合法监听者组成的合法监听模型,提出了先窃听后干扰窃听(EJS)、两时隙持续窃听(CES)和先干扰后窃听(JES)3种窃听方案,推导了相应的可疑中断概率、窃听非中断概率和平均窃听速率的闭式表达式。特别地,在EJS和JES方案中,求解了最大化平均窃听速率的优化问题,给出了合法监听者采用单天线发射干扰信号的发射信噪比(SNR)的近似最优解表达式。结合前述3种方案的优势,在合法监听者与可疑节点之间的链路部分可用和全部可用的场景下,设计了基于最大化窃听非中断概率的最优窃听模式选择方案(OEMS),通过比较上述3种方案的窃听非中断概率,选择最高窃听非中断概率值对应的方案作为窃听手段,从而实现最佳的监听性能。仿真结果表明,在合法监听者更靠近可疑中继时,与EJS方案相比,CES和JES方案在低信噪比区域分别具有更高的窃听非中断概率和窃听速率,而且所提的OEMS能达到最优的窃听性能,同时具有更好的场景适应性。在同等条件下,与采用单天线的监听者相比,采用双天线的监听者具有如下优势:为实现持续监听,其干扰信号发射功率可降低15 dB左右;EJS和JES方案的平均窃听速率在低SNR区域最高可提升0.8 bits/(s·Hz)左右。因此,增加合法监听者的天线数量不仅能节省总的发射功耗,还可增强其监听能力。

OFDM系统迭代相位噪声补偿算法

为补偿正交频分复用(OFDM)系统中本振相位噪声引起的干扰,提出了一种基于公共相位误差(CPE)估计值插值的迭代相位噪声估计与均衡算法.该算法利用相邻符号间相位噪声的缓变特性,对CPE估计值进行插值,以获得相位噪声估计;将此相位噪声估计结果作为迭代过程相位噪声的初始值,通过多次迭代进行相位噪声与数据符号的联合估计,从而恢复调制符号.仿真结果表明:在进行相同迭代次数的情况下,所提算法的误码率性能优于传统的直接基于CPE系数的迭代相位噪声估计与均衡方法,且复杂度更低;在不进行迭代时所提算法的误码率性能优于简单的非迭代CPE校正算法,在相位噪声越严重的情况下,其性能优势越明显.

全双工终端的收发I/Q不平衡估计与补偿算法

针对直接变换收发结构的全双工通信终端中存在的I/Q不平衡问题,提出基于直接自干扰信号的收发I/Q不平衡参数估计与补偿算法。该算法无需外接标准的发射机或接收机进行参数估计,利用全双工结构中发射端泄露到接收端的直接自干扰信号,进行估计与分离,可分别获得收发I/Q不平衡参数,再进行发射前的预补偿和接收后的校正,使从外部来看该全双工终端的I/Q支路是平衡的,无需对其进行参数估计,从而降低整个系统信号处理的复杂度。仿真结果表明,所提算法不仅能够有效估计全双工终端的I/Q不平衡参数,还能对终端的收发I/Q不平衡分别进行补偿,从而提升系统整体性能。

统计优先级多址接入协议的改进与仿真

统计优先级的多址接入(Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA)协议的优良性能符合未来数据链的发展趋势。经典的SPMA协议中存在固定门限设置导致的吞吐量下降、退避时间设置过于简单和低优先级分组“饥饿”等三个问题。针对这些问题,提出了统计差值退避算法和虚拟时间戳排队算法。统计差值退避算法使用负载统计量和优先级门限的差值,计算出合理的分组退避时间。虚拟时间戳排队算法根据接入带宽的最低要求,按照虚拟完成时间大小进行分组接入。结合这两个算法,设计了基于SPMA的介质访问控制层改进协议,并使用OPNET软件对改进协议进行了仿真。仿真结果表明,相比于SPMA协议的传统算法,改进协议的系统吞吐量更大且更稳定,优先级平均时延更低,同时保证了低优先级业务的最小带宽接入需求。

存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向译码转发中继系统及其性能分析

全双工技术可以使频谱利用率翻倍,是5 G系统的关键技术之一。采用直接变换结构的全双工系统中残余自干扰(Residual Self-Interference,RSI)和同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)不平衡是限制系统性能的两大主要因素。该文针对存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向中继系统,建立了译码转发中继模式下的全双工系统信号模型,分析了瑞利衰落信道下系统的中断性能,获得了系统中断概率的闭式表达式。仿真结果不仅验证了理论分析的正确性,还得到结论:随着I/Q不平衡程度和残余自干扰强度的降低,系统中断性能将得到改善;只有沿着最速下降路线降低I/Q不平衡或中继节点RSI,才能实现最优的性能提升;通过系统I/Q不平衡与RSI参数所在的坐标点和最速下降路线的相对位置关系,来确定改善全双工双向中继系统中断性能的最优措施。

高动态环境下长码扩频信号快捕算法

针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题,该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段,利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索,同时利用FFT算法完成对多普勒频偏的并行捕获;在第二驻留阶段,利用传统的相关积分方法对第一驻留捕获的所有码相位进行逐个精确搜索。给出了系统性能的理论分析模型,并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。最后仿真结果表明:新方法在平均捕获时间上比2维压缩相关(TDCC)捕获方法进一步缩短,同时提高了频偏的捕获带宽和精度,且针对长码的捕获比其他基于FFT的方法节省资源。

一种基于PTS技术降低OFDM系统峰均比的改进算法

该文在研究部分传输序列(PTS)技术降低OFDM系统峰均功率比(PAPR)的基础上,提出了多级寻优的改进PTS方法。该方法通过增加寻优的级数,而减少每级优化所预设的相位集合中的元素个数来寻找最优相位旋转因子,从而改变传统PTS技术中的计算量随分割子序列数和待选相位集合元素的个数的增加而呈指数增长的趋势,并使该方法与次优搜索方法相结合。通过计算复杂度的分析和仿真结果表明,同传统的方法相比,该方法不仅能较大地降低计算复杂度,且能改善降低峰均功率比的性能。

空间耦合LDPC码的分层译码算法

针对长码长空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码译码时延较长的问题,该文提出了分层滑动窗译码(LSWD)算法。该算法利用SC-LDPC子码码块的准循环特性和滑动窗内校验矩阵的层次结构,通过在滑动窗内对校验矩阵进行分层处理,优化层与层之间消息传递,从而加快窗内译码的收敛速度,减少了译码迭代次数。仿真和分析结果表明:在相同的信噪比(SNR)条件和相同的误码性能要求下,LSWD算法所需的迭代次数少于滑动窗译码(SWD)算法,特别在高信噪比下,LSWD算法的迭代次数约为SWD算法的一半,从而有效缩短全局译码时延;在相同译码迭代次数下,LSWD算法的译码性能优于SWD算法,而其计算复杂度增加不大。

基于携能通信的非信任双向中继网络安全传输方案

针对非信任双向中继网络的能量受限和信息安全问题,该文提出一种基于无线携能通信(SWIPT)与人工噪声辅助的物理层安全传输方案。该方案中的非信任中继采用功率分割(PS)策略辅助合法用户进行保密通信,而全双工干扰机在进行能量采集的同时发送人工噪声以确保系统安全。以最大化系统保密性能为目标,优化了中继的PS因子,推导了保密和速率的解析式及高信噪比条件下最佳PS因子的闭式解。特别针对非理想信道状态信息的情况,分析了信道估计误差对系统保密性能的影响。仿真结果验证了理论推导的正确性,并证明了所提的基于PS策略的干扰机协同传输方案相比采用时间切换(TS)策略或目的节点协同干扰的方案具有更优的保密性能。

宽带OFDM系统中的频率同步算法与FPGA实现

频率同步是宽带OFDM系统中的关键技术,IEEE802.11a采用OFDM技术,利用其前导序列的重复结构,提出了一种分步的粗细频偏捕获与校正算法,同时为了补偿时域同步后的残余相差和适应信道的时变特性,还提出了一种基于频域导频的相位跟踪方案。通过仿真对算法性能进行了分析,并通过FPGA实现验证了算法在宽带OFDM无线接入系统中应用的有效性。结果表明,算法可以对±2个子载波频率间隔内的载波频偏实施快速捕获与跟踪,估计精度达10-3,满足突发分组传输OFDM系统的快速同步要求。

非相干双多进制正交扩频系统性能分析及实现

为了有效实现高数据率传输和提高频谱利用率,在传统多进制正交扩频的基础上,提出了一种新的基于非相干的双多进制扩频系统,介绍了其主要结构,即发端高速数据流经过串并转换后,选择两组正交码扩频并叠加后调制载波,收端下变频后经过非相干解扩并恢复出原始数据;接着对此系统在AWGN信道的性能进行了分析并给出了仿真结果;最后讨论了该系统用FPGA具体实现的情况.理论和实践表明,在码片速率与信息速率相同的情况下,双多进制扩频系统的数据传输速率、频谱利用率以及误比特率性能等方面较单多进制扩频系统得到了很大的改善,更能有效地解决传输带宽与处理增益之间的矛盾.

WiMAX技术的发展及其应用

本文介绍了基于IEEE802.16系列标准宽带无线接入技术W iMAX的概念,叙述了W iMAX技术研究的历史和现状及其技术标准,详细阐述了W iMAX的关键技术,最后给出了W iMAX技术今后的研究方向和应用前景。

SOQPSK信号的定时相位联合估计算法

针对SOQPSK信号同步难度高、算法复杂的问题,提出了一种面向判决的定时相位联合估计算法.该算法基于SOQPSK信号的Laurent分解形式,先运用最大似然序列检测得到判决数据,然后将定时和载波相位的联合似然函数简化,得到定时似然函数,再用并行搜索法恢复出定时信息,最后利用定时信息估计出载波相位信息.通过分析SOQPSK信号的2种常见形式全响应SOQPSK-MIL和部分响应SOQPSK-TG,提出了一种联合定时和相位估计算法的低复杂度实现方案.在加性高斯白噪声信道下进行了仿真.结果表明:该算法同时适用于SOQPSK-MIL和SOQPSK-TG信号,定时估计逼近理想曲线.存在定时偏差时,载波相位标准差在10-3～10-4数量级;定时偏差为0时,载波相位估计逼近理想曲线.载波相位偏差不影响定时恢复性能.

基于IEEE802.16e的LDPC编译码方案设计及实现

文中提出了基于IEEE802.16e协议的LDPC码编译码器设计方案。在编码方案中,采用线性复杂度编码,设计了部分译码桶式移位器实现其核心部件矩阵向量乘法器,提高了编码速度,降低了逻辑资源占用量。在译码方案中,针对LOG-BP算法中非线性运算较复杂,译码过程中校验节点更新模块信息量大,消耗资源多的问题,提出用CORDIC算法实现校验节点更新模块,较之传统的LUT方法,节省了大量硬件资源。实验结果表明,本方案在保证LDPC编译码速度和性能的前提下,节约了硬件资源。

OFDM系统中一种基于训练引导的判决反馈均衡技术

针对OFDM系统,提出了一种基于训练引导的判决反馈均衡算法。算法中的信道估计以基于长训练序列的初始估计为基础,结合判决过程中所反映出的信道变化情况而综合得到。并将当前信道的预测值反馈回去,用以对接收的下一个数据符号进行均衡。通过仿真,测试了算法的误符号性能,并与常规的单一训练序列算法和基于导频的线性插值算法进行了比较。仿真结果表明,该算法可以很好的抵抗多径时延扩展和多普勒频移对接收信号的影响,均衡后的误符号性能较单一训练序列算法有3～4dB的性能改善,并能在最大多普勒频移高达275Hz范围内的高速移动环境下对信道衰落实施有效的估计和均衡。

多进制正交扩频系统中软信息提取电路的实现

在相干多进制正交扩频通信系统中,需要对多路匹配滤波器输出信号进行最大值判决,以利于后级的信道译码.从对数似然比(LLR)出发,提出了一种适用于多进制扩频系统的次最优的软信息提取方法,并仿真验证了该方法在AWGN信道中的性能,最后讨论了在FPGA上实现软信息提取的电路结构.实践表明,这种次最优的软信息提取方法简单实用,便于FPGA实现,并能够有效节约硬件资源.

无人机OFDM数据链路中信道估计算法研究

针对无人机信道的特点,以及采用正交频分复用技术进行无人机数据链路传输的优点。在对OFDM关键技术信道估计进行研究时,要确保接收端能够准确的检测出由于无线信道变化造成的码间干扰,准确的解调出原信号。根据系统需要设计了梳状导频和块状导频联合的导频插入方式,该方式可以在数据传输和信道估计性能上做到折中,并对常用的信道估计算法进行分析研究提出了改进的最小均方误差信道估计算法,最后建立频率选择性信道模型对不同的信道估计算法进行仿真,分析仿真结果可以看出该导频插入方式和信道估计算法具有较低的复杂度,而且又具有良好的信道估计性能,适合在实际系统中应用。

“信号与系统”课程小班互动式教学实践的探索

针对高校通信和电子信息类专业的核心课程"信号与系统"的特点,该文引入互动式教学法,介绍了互动式教学法的概念和主要优势,分析了"信号与系统"课程在当前教学中存在的主要问题,提出了互动式教学法在"信号与系统"小班课程中的实施思路。实践表明,互动式教学能够很好地解决"信号与系统"课程教学中的难点问题,显著提高教学质量和教学效果。

ADS5287及其在MIMO接收机中的应用

介绍了TI公司模数转换器ADS5287的性能特点。用ADS5287作为模数转换器设计了MIMO中频接收机电路,完成了系统的PCB设计,并使用Hyperlynx软件中的Boradsim工具对设计中重要的高速信号线做了信号完整分析。