一种联合TOA与DPS估计的MIMO OFDM系统信道估计算法

本文提出了一种基于联合TOA(到达时间)与DPS(时延功率谱)估计的MIMO OFDM系统信道估计算法,该算法借助导频设计,通过联合TOA与DPS估计对各路径时延位置进行精确定位,并在此基础上,对初始时域信道估计进行非线性滤波,从而改善了大时延扩展信道条件下由于导频子载波受限所导致的估计性能恶化现象。此外,文中还进一步分析、推导了该算法所适用的信道多径时延条件。最后,仿真结果也表明该算法可有效对抗大时延扩展信道,而且其MSE、BER性能要优于传统的时域最小二乘信道估计算法。

融合卫星姿态的星地信道建模及硬件模拟

针对传统星地信道模型及其硬件模拟方法没有考虑卫星姿态对信道特性影响的问题,本文基于几何地理随机模型(Geometry-based Stochastic Model,GBSM)框架,提出了一种融合卫星姿态的星地信道模型。该模型通过构建四个独立的坐标系并引入姿态修正矩阵,来描述卫星姿态变化对星地信道特性造成的影响。在此基础上,本文基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),设计并研制了一种星地信道硬件模拟器。硬件模拟器采用差分迭代的算法来生成信道衰落因子,可以极大提高硬件模拟的实时性,确保生成的衰落数据与实际场景相匹配。同时,还采用了并行处理架构,可以支持最大640 MHz带宽的星地信道模拟。为了将衰落数据与并行架构相匹配,引入了并行内插算法,可以将串行的衰落数据内插成同速率的多路并行衰落数据。此外,为了能够精准控制硬件装置输出信号的功率,设计了基于预训练的功率校正方法。通过内部校正源信号预先训练出整个模拟过程给信号带来的增益再进行功率补偿,从而保证输出信号的功率可以被精准控制。最后,在典型场景下开展仿真模拟,导出硬件模拟器的输出结果并分析其统计特性,结果表明实测输出的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和多普勒功率谱密度(Doppler Power Spectral Density,DPSD)与理论值吻合,证明本文设计的硬件模拟器可以准确地复现实际场景下卫星姿态发生变化的星地信道。本文提出的融合卫星姿态的星地信道模型以及研制的硬件模拟器很好地解决了传统模型以及硬件模拟方法的局限性,在卫星通信系统的优化、评估和验证环节具有极大的潜在价值。

OFDM通信系统中的一种最大Doppler频移估计算法

在分析了已有各种Doppler估计算法的基础上,根据功率谱估计经典算法——窗函数法的原理,直接利用接收到的频域中连续导频信号,进行最大Doppler频移估计。该算法同时适合于单载波和多载波系统。仿真结果均表明:在单径和多径条件下,该算法均可对正交频分复用(OFDM)传输系统中的最大Doppler频移获得较精确的估计结果。该算法十分适合于OFDM移动通信系统。

降水微物理过程的C波段垂直指向雷达反演研究

降水微物理过程是对空中雨滴的蒸发、碰并和凝结等演化过程的最直接描述。对降水过程中微物理特征的分析,有利于提高对云体的认识,为降水估计与数值模式参数化提供技术支撑。研究依托中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在广东龙门建立的超级观测站,基于C波段调频连续波雷达高时空分辨率的多普勒功率谱数据。分析了2020年6月6-9日(前汛期),受西南季风影响,形成的一次持续时间长、累积雨量大、降水分布不均的降水过程中的几种典型对流单体的空中微物理特征。

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.

MIMO信道中衰落信号的多谱勒功率谱

MIMO系统中的角度功率谱有多种分布形式,所以经典多普勒功率谱不再适用。针对常用的均匀分布、余弦分布、高斯分布和拉氏分布的入射波角度功率谱,分别推导了多谱勒功率谱解析式。通过仿真比较了不同角度功率谱下的多普勒功率谱,并分析各种参数对其的影响。这些工作对MIMO信道中频率扩散的刻画做了拓展。

时间演进非平稳莱斯衰落信道建模及产生方法

针对基站-移动台之间的动态传播场景,构建一个时间演进的非平稳莱斯衰落信道模型,提出了一种基于线性调频信号叠加的产生方法,并给出模型参数的计算及更新算法.实验表明,该方法不仅可以保证衰落信道状态的平滑切换及衰落信道幅值和相位的连续性,还能复现衰落信道的非平稳特性,从而保证信道模型输出的时变包络分布和时变多普勒功率谱与期望值一致.该方法可用于时变场景下移动通信系统的性能评估和验证.

三维统计信道中的多普勒效应及其信号分析

在三维(3Dimensional,3D)空间域无线通信信道建模中,针对不同环境中仰角(Elevation Angle,EA)分布的复杂性,提出一种指数型概率分布,然后对这种分布下的无线信道进行建模,最后对接收端的多普勒功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)和信号特性进行分析与仿真。采用近似算法推导出多普勒PSD的解析式,同时对Rayleigh衰落信道中接收信号包络、平方包络的功率谱及时延相位差的概率密度函数进行研究。实验结果表明,所提出的三维无线信道模型在进行参数估计时符合相关理论与实际经验,同时指数函数模型的单变量特性使其在适应不同实际信道环境时非常灵活,因此可以对多种无线信道环境下的信道特征进行参数估计。

主动雷达导引头地海杂波功率密度谱仿真

采用复合制导体制的防空导弹 ,在其末制导阶段下视攻击低空目标时 ,主动导引头会接收到较强的地/海杂波。杂波对主动导引头的性能影响很大 ,为了评估杂波对导引头的作用 ,必须计算地 /海杂波的谱密度。对于使用高脉冲重复频率的主动多普勒雷达导引头 ,连续波近似法不仅计算相对简单 ,而且可以给出较高的计算精度。但该方法在计算高度杂波时 ,误差较大 ,在计算出的杂波谱图上仅能得到主瓣杂波和旁瓣杂波 ,无法看出高度杂波的形状 ,高度杂波实际上成为旁瓣杂波。提出了一种改进的连续波近似方法 ,它提高了高度杂波的计算准确度 ,对旁瓣杂波的计算亦有改善。

机载PD雷达中重频模式的杂波视频信号仿真方法

针对机载脉冲多普勒(PD)雷达,介绍了基于距离-多普勒模型的杂波功率谱模型;提出了在中重频(MPRF)工作模式时,同时考虑距离通道和多普勒通道的影响,根据杂波功率谱对杂波进行时域重构的方法;通过仿真得出了杂波的I/Q两路信号,由这两路信号经距离通道划分后进行FFT变换的距离-多普勒二维分布图验证了所提方法的可行性。

GNSS浮标导出多普勒速度测波应用研究

高精度的GNSS位置或速度是利用GNSS浮标研究海浪运动规律的关键。基于不同测速模型,GNSS浮标单站原始多普勒、单站导出多普勒速度和PPK载波位置差分速度精度展开对比分析;在此基础上对速度进行积分,提取波面位移,进行功率谱分析得到表面波浪的波高和周期。通过海上数据实测发现,单站导出多普勒相比于单站原始多普勒测速精度更高,以位置差分实测波面位移为参考,单站导出多普勒更能满足波浪观测的精度要求。该方法仅需一台GNSS接收机,不需要架设岸边基站,为GNSS浮标深远海观测应用提供一定的参考。

超声多普勒信号准平稳分段的研究

超声多普勒音频信号是一种非平稳时间序列 ,其功率谱是时变谱。为了能够准确有效地计算它的功率谱 ,要兼顾时间分辨力和时间窗截断效应。以前采用 10ms固定长度时间窗进行功率谱估计虽有其合理性但并不完善。本文利用线性调频信号研究超声多普勒信号的非平稳特性 ,并在此基础上得出了超声多普勒信号准平稳时间段随心动时相不同而不同的结论 ,为超声多普勒信号谱分析的时间窗选取提供依据。

基于模糊逻辑的风廓线雷达功率谱数据质量控制研究

随着风廓线雷达组网观测系统建设的推进,质量控制是提高风廓线雷达观测资料应用效益的重要环节。通过介绍风廓线雷达回波信号的产生机理、信号与数据处理流程,研究了风廓线雷达多普勒功率谱的湍流回波与干扰回波的特征,给出了功率谱的特征量,提出了基于模糊逻辑提取大气湍流回波信息的质量控制方法,改进了多普勒速度估算的准确性。为检验质量控制方法的可靠性,以合肥2008年6月4日10:42:16(北京时,下同)东波束和8日10:36:20西波束的多普勒功率谱数据处理为例开展了风廓线观测资料质量控制的个例试验分析,结果表明处理后观测资料的可用性较好。

室内宽带多输入多输出抽头时延线新模型研究

根据室内无线电波传播规律和实测数据,研究建立了一个新的抽头时延线模型,该模型可以简单有效地估计视距和非视距路径下室内平均功率时延谱,并与实验结果一致.在广义平稳非相关散射信道前提下,通过分析抽头时延模型频率相关系数、抽头系数分布和相关性、抽头多普勒频谱等特性参数,给出了评估抽头时延线模型的新方法.文中建立的信道模型和参数,对于室内多输入多输出无线信道模拟仿真有较为重要的意义.

基于Welch谱估计和能量重心法的多普勒速度测量

在内弹道雷达测速的工程应用背景下,针对多普勒信号处理中时域法测量精度低和时-频域法处理计算量大的问题,提出了一种基于Welch功率谱估计和能量重心法的多普勒速度测量方法。在分析其基本数学原理的基础上,进行了该测量算法的计算机仿真和误差分析。仿真结果表明:在Welch功率谱分析的基础上,先利用改进的能量重心法进行多普勒频率测量,再根据多普勒原理完成运动目标的速度计算,无论有无噪声的干扰都可以达到比较高的测速精度。

一类高斯色噪声信号的谱特性与生成

仿真无线时变信道的衰落特性常常需要具有一定功率谱形状的色高斯噪声信号。本文推导了无线信道快衰落特性的功率谱及其受限功率谱,分析了宽带高斯过程的谱特性和时间相关性,同时考察了具有高斯功率谱形状的信道阴影慢衰落的特性。通过有限正弦信号叠加近似生成了宽带色高斯噪声信号,确定了正弦分量的多普勒频率和多普勒系数。

短波信道多普勒扩展仿真与实现

针对直接FIR滤波和多级内插滤波生成衰落因子的算法中存在算法复杂度高、计算效率低、存储空间大等问题,文章研究了一种多级迭代滤波的算法,以降低算法复杂度和减少存储空间,实时生成衰落因子;并进行了算法的复杂度分析和仿真实现,验证了算法的有效性。

感知空闲频谱的多普勒效应估计算法

在认知无线电的空闲频段二次利用中,针对感知用户通信可能引起的多普勒效应对临近信道带来的干扰的问题,提出了一种基于多普勒频谱扩展程度量化的实时计算方法。首先利用平方根升余弦函数使训练码频谱限定为特定带宽,并将感知空闲频谱划分为基带频段和保护频段,其次将保护频段划分为多个保护频段子区间,分别计算各个保护频段子区间的信号功率,最后累加信号功率不为零的保护频段子区间,即为整个信号的频谱扩展程度。文中方法同时也满足了对空闲频段实时检测的要求。仿真验证了在不同移动速度条件下,基于保护频段子区间的信号谱估计来计算多普勒频谱扩展的程度。

基于自适应窗和功率谱分析的速度测量

在内弹道弹丸速度测试的具体工程应用背景下,提出了一种基于自适应窗和功率谱分析的内弹道弹丸速度测量方法。在给出总体设计思路的前提条件下,建立了测速雷达回波信号的数学模型,并对自适应窗分段模块、功率谱分析模块和谱峰搜索模块进行了功能分析。依据所提出的测量方法,通过设置实验参数和构建仿真模型,在MATLAB环境下进行计算机仿真,得到了多普勒频率和弹丸运动速度的测量曲线。比较结果表明,该实现方法测量误差在5%范围内,基本可满足内弹道弹丸测速中提高测速精度的要求。

空地通信信道模拟器的研究与设计

空地通信信道仿真是通信系统仿真的一个重要方面。在研究接收信号包络分布和多普勒功率谱的基础上,综合分析路径损耗、信道时延、多径衰落和信道噪声对信道的影响,对静止信道和移动信道,分别提出了信道模拟器的设计方案,并通过计算机仿真验证了设计方案的可行性和合理性。