基于时频子空间投影的LOFDM系统时域相关信道估计算法

StrohmerT与Beaver S于2003年提出了适用于时频散射信道的网格正交频分复用(LOFDM,Lattice OrthogonalFrequency Division Multiplexing)系统,与传统OFDM系统相比该系统具有更高的频带利用率和更好的误码性能。LOFDM系统发送端需要自适应地调整信号的原形脉冲和其时频分布的参数,使之与信道保持匹配;而接收端则需要准确的信道估计以实现相干解调。本文针对LOFDM系统由于其信号的时频交错特性接收端无法直接利用接收信号进行时域信道估计的问题,采用一种低复杂度的等效时频子空间投影方法有效分离奇偶子载波,并在此基础上提出了一种LOFDM系统频率选择性块衰落信道条件下的时域信道估计算法。同时还对系统存在的干扰进行了分析,推导得到LOFDM系统时域信道估计算法的Cramer-Rao理论下界。仿真表明:提出的LOFDM信道估计算法不仅具有较好的均方误差性能,而且近似达到理想信道估计的误符号率性能。

基于STBC-SCFDE系统的信道估计算法研究

针对频率选择性衰落信道下2发射天线的空时分组编码-单载波频域均衡(STBC-SCFDE)系统,分别设计了2种新颖的时域多天线导频序列和频域多天线导频序列,相应地提出了一种时域导频信道估计算法和一种频域导频信道估计算法,并分别进行了信道估计的MSE性能分析以及计算复杂度对比。仿真验证表明,相比传统经典多天线信道估计算法,所提2种信道算法在中低信噪比下均能实现良好的信道估计性能,为未来无线通信系统的信道估计开辟了新的解决途径。

适用于风电接入系统的时域模型识别纵联保护新原理

为适应风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等故障特征,提出一种基于时域模型识别的纵联保护新原理。根据线路两端差动电压电流在区外故障时符合电容模型、区内故障时不符合电容模型的特点,利用相关系数对电容模型进行描述,若由差动电压电流计算得到的电容模型符合度接近于1则判为区外故障,否则判为区内故障,并给出了保护判据。该保护判据在时域中实现;不受风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等特征的影响,采用故障全量,不受风电系统阻抗不稳定的影响。利用PSCAD建立了风电接入系统模型,仿真验证了所提原理的有效性。

基于神经网络驾驶员模型的PIO预测分析

在PIO研究中,拟线性的McRuer驾驶员模型,因其结构简单、能反映驾驶员基本的行为特性而被广泛采用,但在通常情况下,驾驶员的行为具有高度的非线性,而运用神经网络模型可以更精确地描述驾驶员的非线性特性。以某机为例,利用试飞数据对神经网络进行训练和验证,建立了神经网络模型。通过仿真运算,并用时域Neal-Smith(TDNS)准则对该飞机进行了PIO预测分析。结果表明,与McRuer驾驶员模型相比,神经网络模型可以更好地逼近驾驶员特性,据此运用TDNS准则可以很好地对PIO趋势进行预测。

基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护

当统一潮流控制器(UPFC)检测到线路发生故障时,为避免其内部电力电子设备损坏,有必要快速导通晶闸管旁路开关(TBS)以旁路串联侧换流器,由于UPFC的结构发生改变,此时线路中的电气量也随之改变,从而导致原有保护难以适应当前状态。通过对比分析UPFC线路区内、外发生故障时,线路两端短路电流波形特征的变化规律,提出一种基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护方案。经仿真验证,所提保护方案可以迅速、精准地识别在不同故障位置、故障类型、潮流水平下的故障,且不受TBS导通影响,具有一定的抗过渡电阻能力。

一种基于时域导频相位补偿的SOFDM大多普勒频偏抑制方法

针对在卫星高速移动信道中传输SOFDM数据符号时受到较大的多普勒频偏干扰这一问题,研究并提出了一种通过直接校正数据符号的相位误差来抑制多普勒频偏的方法。对时域导频符号的相位按照一定的规则进行补偿,然后对补偿后的导频相位进行线性插值来估计并校正数据符号的相位误差;理论分析表明,这种方法的计算复杂度较低,易于实现,并且占用的SOFDM系统资源仅为0.049%,便于工程应用;仿真结果表明,这种方法能够在速度为500km/h并且CIR接近0dB的高速移动环境下准确校正U分布峰值为1000Hz的大多普勒频偏引起的相位误差,进而使系统的误比特率(BER)降低到10-4量级,比普通系统的误码性能提高了两个数量级。

一种基于均匀分布型的MIMO OFDM系统最优导频设计

本文提出了一种针对存在虚子载波的MIMO OFDM系统下基于均匀分布型的最优导频设计,该设计通过采用时域最小二乘信道估计(TD-LS-CE),且以数据子载波的频域信道响应的均方误差为准则,在最大化带宽效率的前提下,对各发送天线上均匀分布型的导频子载波进行功率最优化分配,并推导了其闭式解。最后,仿真结果表明该最优导频序列在MSE、BER性能方面均优于传统的移相正交导频序列和等功率分配的交错正交导频序列。

利用时域相关的MIMO-OFDM信道估计算法

提出了一种适用于多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的信道估计算法,详细说明了导频符号的特殊设计算法以及信道估计算法的原理,并对该算法的均方误差性能以及复杂度进行分析;该算法能够在信道多径时延信息准确已知或不准确时带来良好的估计精度,从而保证系统性能。将该算法应用于超三代-时分双工(B3G-TDD)系统中并在室外和室内环境下仿真,均方误差和系统误码率性能结果说明了该算法的有效性;该算法能够大大增强系统的鲁棒性。

数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法

针对数据辅助下突发数据通信中频偏估计精度低和复杂度高的问题,提出了一种数据辅助的时域自相关与互相关联合频偏估计方法。首先,推导出基于通用数据帧结构的频偏估计克拉美劳界(CRB),同时引入一个形式上更为简单的近似CRB作为估计算法的性能界;然后,在自相关估计中,利用自相关算子和复信号指数化近似得到具有较大范围和较低信噪比门限的自相关算法;在互相关估计中,借鉴自相关估计原理,利用互相关算子获得兼顾低复杂度和高精度的互相关算法。仿真结果表明,所提方法可估计出接近符号速率一半的载波频偏且达到了近似CRB性能;与经典的M&M算法相比,所提方法的估计精度提高了5倍,且从实乘运算来看还具有与导频长度相关的线性复杂度,适用于突发数据通信的工程应用。

神经网络模型在TDNS准则中的应用研究

时域Neal-Smith(TDNS)准则源于频域Neal-Smith(FDNS)准则和阶跃目标跟踪准则,被广泛应用于纵向驾驶员诱发振荡(PIO)趋势的预测研究。在该准则采用的人机闭环系统中,广泛运用结构简单且能反映飞行员基本行为特征的拟线性驾驶员模型。但在实际情况中,驾驶员的行为通常具有高度的非线性,为了更精确地描述驾驶员的非线性特性,采用神经网络方法建立驾驶员模型。利用某机的试飞数据对神经网络进行了训练和测试,生成了神经网络模型。针对TDNS预测准则,建立了相应的仿真模型,通过仿真运算,得到了该飞机的PIO预测结果。研究表明:相对于传统的驾驶员模型,神经网络模型能够更好与真实驾驶员相匹配;在TDNS评估准则中运用神经网络模型具有实际的意义。

飞行员直立位前后心率变异时域与频域的变化

为了探讨体位变化对心血管自主神经调节机制及心率变异（ＨＲＶ）特征的影响，对６０名健康男性战斗机飞行员进行了直立位（９０°）前后短时（５ｍｉｎ）时域与频域ＨＲＶ指标相关性研究。结果显示：直立位前后短时ＨＲＶ指标（包括时域和频域）存在明显差异，某些短时ＨＲＶ时域与频域指标，如卧位：５ｍｉｎＲＲ间期均值（ＭＲＲ５）与高频（ＨＦ）呈明显正相关，与高频／低频（ＨＦ／ＬＦ）呈明显负相关；直立位：ＭＲＲ５与极低频（ＶＬＦ）、ＨＦ、总功率谱（ＴＦ）呈明显正相关性。表明：结合直立位前后的ＨＲＶ分析能客观精确地定量评价战斗机飞行员心血管自主神经调节能力和平衡状态。

基于循环自相关的OFDM时间参数盲估计改进算法研究

在非协作通信领域,传统的基于循环自相关的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)时间参数盲估计算法常分析的是无导频OFDM信号,不适用于实际应用场景中含导频OFDM信号的参数盲估计。本文分析了不同导频图案的OFDM信号循环自相关谱特性,针对谱特征变化改进了OFDM信号参数估计算法。改进算法既适用于无导频OFDM信号,也适用于不同导频图案的OFDM信号。仿真结果表明,对于无导频OFDM信号,改进算法比传统算法的时间参数估计误差可降低一个数量级;同时改进算法有效避免了导频引入的二阶周期性谱峰对OFDM时间参数估计的影响,可精确估计含导频OFDM信号的时间参数,具有很好的鲁棒性和应用价值。

在飞机坐舱中飞行员受电磁照射影响的研究

利用飞机和人体块状模型，研究了飞行员在飞机坐舱中受平面电磁波照射时所处的电磁环境、体内的电磁场分布以及所吸收的电磁能量。使用了时域有限差分法中的局部网格细化技术。在整机模型受电磁波照射时，把机头部分细分４倍，然后，在被细化的子空间中把飞行员模型所在的一部分空间再细化４倍，从而使网格边长达到２．５ｃｍ。由于最终使用的人体模型有较高空间分辨率，使所获结果有一定参考价值。

OFDM系统中基于时域干扰自消除的载波间干扰抑制技术

为了降低信道时变造成的载波间干扰(ICI)对正交频分复用(OFDM)系统性能的影响,提出了基于时域干扰自消除(TDISC)的ICI抑制方案和基于导频辅助估计的次优合并TDISC算法。仿真与分析表明,该算法能有效对抗信道中的时变衰落,提高OFDM在高速移动环境中的系统性能。

一种新的短突发传输系统频偏估计算法

考虑基于导频符号辅助调制频偏估计的相位模糊问题,提出了一种新的时域频偏估计算法。首先利用自相关算法思想可设计出一种消除复乘运算的部分互相关(PCC)算法;然后再利用基于蒙特卡罗仿真的解相位模糊算法,便可解决上述的频偏估计存在的相位模糊问题,即得到了适应大频偏的改进部分互相关(IPCC)算法。最后仿真结果表明,与已有的经典时域算法(即M&M和AC)相比,在归一化频偏范围(-0. 5,0. 5)内,提出的IPCC算法具有最高的估计精度,而M&M算法具有最差的估计性能,提出的IPCC算法具有线性的计算复杂度,而AC算法具有最高的计算复杂度。

基于梳状导频的MISO-OFDM系统的信道估计

可以对基于频域插入梳状导频的三种不同信道估计算法进行改进,并分别在频域和时域施行。仿真结果表明,这三种估计算法都具有很好的性能,而时域方法能提供相对简单的结构。

CO-FBMC/OQAM系统导频辅助的时域相位噪声补偿

针对相干光偏移正交调幅技术的多载波滤波器组传输(CO-FBMC/OQAM)系统,提出一种基于导频的时域相位噪声补偿算法。建立一个时域相位噪声补偿模型,即相位噪声用时域扩展的离散余弦变换(DCT)近似,相位噪声包括公共相位误差(CPE)和非CPE相位噪声,它们均可通过估计DCT系数来获得。为了计算这些DCT系数,先用基于导频的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计CPE,然后将CPE补偿后一部分判决错误概率较高的数据舍弃,仅保留余下的CPE补偿后数据进行预判决用以预估发送端数据,最后在波特率为32 GBaud的背对背CO-FBMC/OQAM系统中对所提算法进行仿真验证。结果表明,对比一种改进的盲相位搜索(M-BPS)算法,所提算法仅有0.5%~2.0%的频谱效率下降。针对64阶QAM、子载波数M=256或512的系统,所提算法的线宽延迟乘积容忍度仍远大于M-BPS算法,但其复杂度仅为M-BPS算法的1/2。

一种CMMB系统信道估计与均衡器实现方案

提出了一种针对CMMB系统的信道估计和均衡方案,信道估计在时域上采用2种插值算法根据条件可选的方法,以提高其性能.给出了仿真结果,并给出了相应的硬件实现结构和综合结果.根据FPGA验证结果,这一针对CMMB的信道估计和均衡方案可以抗多普勒频移400 Hz以上.在200 Hz多普勒频移,15 dB信噪比的条件下,其误比特率可以达到0.4%(BPSK调制,TU-6信道)和1%(QPSK调制,TU-6信道).整个模块规模约为64.5万门.其中memory部分复用了系统已有的memory 98304比特(约12.5万门).