宽带无线通信中的SC/FDE技术

首先介绍了正交频分复用(OFDM)技术的基本原理,然后在此基础上重点介绍了单载波频域均衡(SC/FDE)技术,分析其主要原理,并给出其频域均衡及信道估计算法。最后利用所给出的算法进行简单的SC/FDE系统仿真。

OFDM和SC/FDE在宽带通信中的应用

在宽带无线通信中,传统的单载波时域均衡的方法由于计算的复杂度已很难适应。本文的叙述了的SC/FDE和OFDM系统结构、关键技术和算法,详细的比较了它们在结构和性能上的差异和共同点。最后给出了双模结构的可能性。

用于MIMO SC-FDE系统逼近分集接收界的迭代检测算法

为了提高MIMO SC-FDE系统的检测可靠性、降低系统复杂度,提出一种新的迭代干扰消除检测算法,并推导出分集接收界作为评价算法性能优劣的依据.该检测算法采用基本的线性均衡算法提供初始值,在迭代中尽量消除层间干扰,利用空间分集增益逐步提高检测可靠性.结果表明,该算法在4QAM调制方式下,E b/N 0为9 dB时逼近分集接收界;在16QAM调制方式下,E b/N 0为16 dB时逼近分集接收界.该算法一轮迭代的计算复杂度与发射天线的数目成线性关系,天线规模为3×3以上时算法复杂度低于V-BLAST.因此,所提算法适用于天线规模数大于等于3、调制进制数大于等于4的系统中,在倾向于采用large MIMO系统的5G及后5G时代具有高效性和实用性.

MIMO SC-FDE系统的时域信道估计新算法

研究了循环正交训练序列的设计,并提出了适用于多入多出单载波频域均衡系统的时域信道估计新算法。首先选取Chu序列作为基准序列,并引入循环前缀与循环后缀构成循环正交序列,从而在接收端通过相关运算得到多天线信道的时域冲激响应估计。进一步,将长训练序列替换为多组连续重复且总长度相等的循环正交短训练序列,并利用时域相关和时间分集达到与原有长序列法相同的性能。仿真结果表明,所提时域信道估计算法不仅能够抑制天线间的干扰,而且有效地降低了噪声的方差,即使在低信噪比下也能获得较好的误比特率性能。

基于Turbo信道编码的SC-FDE系统

针对传统单载波频域均衡(SC-FDE)系统在复杂多径信道下误码率较高的问题,提出基于Turbo信道编码的SC-FDE系统。研究该系统在瑞利衰落信道下的误码率,比较不同Turbo译码方法和不同译码迭代次数下的系统性能。仿真结果表明,与无信道编码的SC-FDE系统相比,基于Turbo编码的SC-FDE系统误码率降低了5个数量级,在信噪比为10dB的情况下可以达到10-7,增强了数据传输的可靠性,更适合未来高速高效通信的要求。

SC-FDE系统的频域均衡器设计

在介绍了频域均衡单载波(SC-FDE)系统的特点和工作原理基础上,提出了几种适合于SC-FDE系统的频域均衡器结构:迫零均衡器、最小均方误差均衡器、最小二乘均衡器、最小均方误差-判决反馈均衡器、频域自适应均衡器以及采用OFDM信号处理方式的自适应均衡器.分别在SUI-3和SUI-5信道条件下通过Matlab平台上的性能仿真对提出的几种均衡器进行了比较,得出了一些有实际意义的结论.

基于辅助数据的SC-FDE系统频域LS信道估计

通过对单载波频域均衡(SC-FDE)系统的分析得出了对最小二乘(LS)信道估计中采用的训练帧的要求,从理论上推导了不计循环前缀(CP)能量损失的条件下,SC-FDE系统采用LS方法估计信道的性能界。文中指出,Newmann序列适合作为SC-FDE系统频域LS信道估计的训练帧。理论分析和仿真结果都表明,采用Newmann序列可以达到LS信道估计的性能界。

SC-FDE系统的一种新型判决反馈均衡器

针对单载波频域均衡系统MMSE均衡器存在残留码间干扰的缺点,提出MMSE-RISIC判决反馈均衡器消除残留码间干扰。MMSE-RISIC均衡器采用传统MMSE均衡后的判决数据,对残留码间干扰进行估计并消除。残留码间干扰的估计主要采用FFT和IFFT运算,与其他方法相比计算量较小。对该均衡器在不同信道下进行了计算机仿真,结果表明,在频率选择性衰落信道条件下,系统性能有了较为明显的提高。

一种新的SC-FDE系统粗定时同步算法

定时同步是单载波频域均衡(SC-FDE)系统的一项关键技术,其中的粗定时同步算法决定着同步收敛速度,由Schmidl和Cox提出的传统算法中出现的测度峰值平台影响着粗同步的精度与速度。通过训练符号格式的重新设计,利用其中4个相同部分良好的相关特性,提出了一种基于特殊训练符号的粗同步算法。仿真结果表明,在高斯白噪声信道和多径衰落信道条件下,新算法定时偏差估计的方差和均值接近于理论值,粗定时同步能够精确地完成,较好解决了测度峰值平台问题。

SC-FDE系统信道估计与频域均衡算法研究与仿真

信道估计与频域均衡是单载波频域均衡(SC-FDF)系统的两大关键技术。对通信中信道的好坏进行估计,得到信道特征(CSI)是SC-FDE系统进行信道均衡的前提;而信道均衡即通过对估计出的信道衰减特征进行补偿,来减小信号在传输过程中所受外界的影响,信道估计与频域均衡性能的好坏共同决定系统最后均衡的效果。对SC-FDE信道估计和频域均衡技术不同的算法进行分析研究;在此基础上,结合两个模块进行联合仿真,得到性能最优的信道估计和频域均衡组合算法。

SIMO SC-FDE系统的CFR盲估计

提出了一种基于线性预测的单输入多输出单载波频域均衡系统频域信道响应(也称为信道频率响应,CFR)盲估计算法。与传统的线性预测时域信道估计方法不同,提出的算法不需要计算新息以及新息和输出序列的互相关,而是直接从预测滤波器系数获得频域信道响应估计的闭式解。算法仅采用输出序列的二阶统计量,对信道阶次过估计具有鲁棒性,并且估计性能优于传统的线性预测时域信道估计方法。计算机仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于冗余预编码的STBC-SC-FDE系统的频率域盲信道估计

针对频率选择性衰落信道下空时分组编码单载波频域均衡(STBC-SC-FDE)系统的信道盲估计问题,设计了一种基于冗余预编码的频率域盲子空间信道估计算法,并讨论了算法的可辨识性条件以及去模糊度方法。该算法仅利用冗余预编码STBC-SC-FDE系统的频率域接收信号的二阶统计量即可获得系统的时域信道响应。仿真结果表明,算法稳定、可靠,具有良好的估计精度和均衡性能。

利用训练符号进行SC-FDE系统粗定时同步算法的研究

定时同步是单载波频域均衡(SC-FDF)系统所有同步内容中最关键的部分,其中的粗定时同步阶段则关系到整个定时同步能否正确建立。本文对SC-FDE系统粗定时同步算法中最常用的采用训练符号的估计算法进行了专门的研究,总结出了这一类算法的实质,概括出基于被分为4个相同部分的训练符号这一结构的3组重要的相关曲线。本文研究的结论将为SC-FDE系统粗定时同步提出新的算法和改进已有的算法提供理论基础,为系统其他部分乃至系统的整体设计提供技术参考。

SC-FDE宽带航空数传接收机的设计与实现

为满足航空信道条件下的远距离宽带数据传输需求,基于单载波频域均衡传输(SC-FDE)体制,采用8PSK调制体制进行了宽带数字接收机的设计,包括传输帧同步、载波同步、定时同步、信道估计和频域均衡。同时,为保证灵活应用的需求,采用数字内插的方式进行了可变传输速率设计。基于Xilinx现场可编程门阵列(FPGA)平台对硬件实现进行优化,最终实现了传输速率能够从112.5 Mbit/s覆盖到900 Mbit/s的数传接收机。仿真分析和硬件测试结果表明,该接收解调设备能够实现很好的性能指标,同时SC-FDE架构具备有效补偿多径传播影响的能力,适合应用于高动态无线宽带航空数据传输系统中。

OFDM与SC-FDE调制技术在飞行试验中的应用前景

现行飞行试验多采用频谱利用率较低的PCM/FM调制方式传输遥测数据,而飞行试验时需传输的数据量与日俱增,亟需扩展遥测频段及采用更高效的调制方法以应对飞行试验的任务需求与频谱资源紧张的矛盾。在研究飞行试验遥测信道的传输特性的同时,分析了具有较高频谱效率、较高抗干扰能力的OFDM和SC-FDE调制技术在飞行试验遥测数据传输中的应用前景。

放大转发协作分布式STBC-SC-FDE系统的频率域信道估计与均衡

针对单中继放大转发协作D-STBC-SC-FDE系统,研究了频率选择性衰落信道的频率域估计与均衡,给出了一种基于训练的最小二乘信道估计算法。该算法在Chu序列的辅助下,可在目的端同时估计直接信道S→D和级联信道S→R→D,算法可达最小均方误差。Monte Carlo仿真验证了算法的正确性,仿真结果也表明,信道的估计与均衡性能很大程度上受信道可用发送功率分配方案的影响。

SC-FDE系统中改进的粗定时同步技术

通过改变训练符号的结构和选择特殊的训练序列,提出一种改进的粗定时同步方法,将其应用于不同场景的航空信道下的SC-FDE系统。仿真结果表明,在复杂多变的航空信道环境下,该方法解决了传统粗定时同步算法Schmidl&Cox存在的定时测度峰值平台问题,定时估计误差均值趋向于0,取得了较好的定时效果和定时精度。

单载波频域均衡(SC-FDE)技术浅析

均衡技术是克服多径变参信道衰落的一种有效手段,也是宽带无线通信中对抗多径的一种重要方法。从设计原理出发,进行了单载波频域均衡(SC-FDE)的设计,分析了单载波均衡的技术特点,并与多载波OFDM技术在通信容量、PAPR等方面进行了比较,最后在莱斯信道进行了仿真分析,给出仿真结果,表明单载波频域均衡系统能够获得较好的性能,降低误码率。对系统工程设计有一定的借鉴意义。

一种SC-FDE散射通信系统的MIMO技术方案

在使用2付发射天线、2付接收天线和2个发射频率的传统散射通信系统基础上,提出了一种应用于单载波频域均衡(SC-FDE)散射通信系统的多输入多输出(MIMO)技术方案,可以在保证4重分集的情况下提供2倍的数据传输速率。提出的MIMO技术方案只需在发射端增加2部发射机,不需改变接收机的射频支路结构,具有实现简单的优点。仿真表明,提出的MIMO技术方案在无信道编译码时的误比特率(BER)性能比相应的传统分集系统性能恶化约1.9dB,在进行(64,57)(64,57)Turbo乘积码编译码时的性能恶化只有1.6dB,因此,与使用单独的2套传统分集系统提供2倍的数据传输速率相比,分别具有1.1dB和1.4dB的功率增益,而且具有体积小、成本低的优点。

SC-FDE通信系统中关键技术的研究与实现

对基于SC-FDE的通信系统中的频域均衡,同步等关键技术进行了研究和探讨,然后在ADS仿真平台上进行了基于迫零(ZF)算法的SC-FDE通信系统的建模和仿真。仿真结果表明,经过SUI-3无线信道后的数据在经过基于迫零算法的频域均衡模块后可以得到很好的恢复。最后,在基于TMS320C6713的DSP开发平台上初步建立了一个SC-FDE系统,并在该系统中使用EDMA通道实现了音频数据的传输,证实了SC-FDE系统的硬件可实现性。