基于NOMA-OFDM的雷达通信一体化波形设计

针对基于正交频分复用的雷达通信一体化波形设计中,通信信息的随机性会影响雷达性能以及过高峰均包络比(PAPR)可能导致信号在射频端出现严重失真的问题,文中提出了利用非正交多址将雷达信号与通信信号在功率域中分开,以降低通信信息随机性对雷达性能的影响,并利用主动星座图扩展(ACE)对叠加信号进行PAPR抑制的波形设计方法。首先,分析了传统功率分配原则导致叠加星座出现混叠的原因,并给出在不同调制阶数的最佳功率分配;其次,从理论上分析了ACE技术对叠加信号进行PAPR抑制的可行性;最后,仿真结果表明,在不同调制方式和不同信噪比下,当功率分配最佳时能同时达成雷达信号高检测率和通信符号最低误码率。ACE技术的使用同时保证了优良的雷达性能和通信端的低误码率,对叠加信号的PAPR有较好的抑制效果。

Ⅱ型Z-优化二元互补序列对的构造

该文以长度为N(N为整数)的Golay互补对(GCP)为种子序列对,在种子序列对的3个选定位置中插入特定的码元,构造出长度为N+3的Ⅱ型Z-优化2元Z-互补序列对(ZCP)。与已知同长度Ⅱ型Z-优化2元Z-互补序列对相比,构造的新序列有更低的峰均包络功率比(PMEPR)。Z-互补序列对和Golay互补序列对都广泛应用于正交频分复用(OFDM)系统和码分多址(CDMA)系统等,但前者有更灵活的序列长度和更多的序列数量,更能满足应用的需求。

具有大零相关区宽度的Ⅱ型偶长Z-互补对构造方法

利用交织技术提出了Ⅱ型偶长Z-互补对的构造方法,提出了以Golay互补对及其互补偶为基础序列的交织结构基本框架,并给出了该框架需要满足的必要条件,以使所得Z-互补对可以具有较大的零相关区宽度。所构造的Z-互补对的主要参数形式为((2k+1)N,(2k+1)N-k)-ZCP,其中N为所选Golay互补对的长度。所构造的Z-互补对虽然不能覆盖所有偶数长度,但其零相关区宽度可以达到或接近Ⅱ型偶长二进制Z-互补对的理论上界,且具有较小的峰均包络功率比,其值小于或等于4,应用到多载波扩频系统中可以消除更多的异步干扰和减小非线性失真。

多载波补偿相位编码雷达信号的子载波加权优化

与传统脉冲雷达相比,多载波补偿相位编码(MCPC)雷达具有脉冲压缩比高和抗干扰能力强等优点。但由于其幅度可变,降低信号包络的峰均比(PMEPR)是MCPC雷达信号波形设计的关键问题之一。通过对各子载波加权,在保证信号自相关函数主旁瓣比不会被恶化的同时,优化设计信号的PMEPR。优化结果表明:采用该方法单个MCPC脉冲的PMEPR可降低到优化前的66.7%,而主旁瓣比又能提升3 dB;MCPC脉冲串的PMEPR可降低到优化前的66.9%,而主旁瓣比又能提升5 dB。

MC-CDMA系统峰平功率比分布的研究

分析了MC-CDMA系统模型、MC-CDMA信号包络功率与所选用的扩频码序列部分自相关函数和部分互相关函数之间的关系,并基于几种正交扩频码序列对10位用户的MC-CDMA系统峰平功率比(PAPR)分布进行了仿真.仿真结果表明,当分别选用Walsh码、正交Gold码、Golay互补码以及Frank码作为系统扩频码时,系统PAPR的最大值约为6.如果选用Golay互补码作为扩频码,对于10位用户90%以上的信息符号序列,PAPR小于4.这些结论能够为多载波码分多址系统扩频码序列的选择提供帮助.

基于编码序列随机移位的MCPC雷达信号设计方法研究

多载频相位编码信号(MCPC)是近年来备受关注的一种新体制宽带雷达信号,其灵活的信号结构使其具备性能均衡、可调的特点,与此同时对参数设计的要求也相应提高。现有设计方法难以在模糊图和包络控制方面同时取得令人满意的性能,且大多只研究了载频数量较少的情况。针对此问题提出了一种编码序列随机移位的MCPC信号,具备理想的图钉状模糊图。针对这种信号包络起伏较大的问题,采用时频域限幅迭代方法降低其包络峰均功率比;迭代后进一步通过优化方法降低自相关旁瓣水平。仿真实验表明,经迭代优化后的信号同时具有理想的模糊图和包络峰均比,子载频上的自相关性能也保持良好,相比现有的MCPC信号更适于雷达实际应用的需求。

多载频类随机相位编码雷达信号设计与特性分析

基于OFDM技术的多频多相编码(multifrequency complementary phase coded,简称MCPC)宽带雷达信号具有控制简单、生成便利和良好的频谱利用率等优点,己成为雷达信号研究领域的重要发展方向和研究热点。用基于改进型Logistic及分段Logistic映射的混沌二相码调制MCPC信号各载频的相位,把混沌信号类随机的性质引入到MCPC信号中,设计出多载频类随机相位编码(multifrequency random-like phase coded,简称MRPC)雷达信号,并对MRPC信号的模糊函数、截获因子、峰均包络功率比(PMEPR)等进行了分析。给出了混沌序列的初值、MRPC信号的载频数及码元个数对PMEPR的影响关系,以便于选择合适的初值、载频数和码元数。仿真结果表明,设计出的新信号既具有MCPC信号的优点,又具有类噪声雷达信号图钉型的模糊函数和良好的抗干扰及低截获(LPI)性能,而且分段Logistic MRPC信号的性能优于改进型Logistic MRPC信号。

OFDM系统中的峰值平均包络功率比上下界的分析

本文主要对OFDM系统中的峰值平均包络功率比(PMEPR)的上下界进行了推导.推导结果表明,PMEPR的上界仅和数据序列的非周期自相关函数有关,这对于迅速去除PMEPR超过给定门限的数据序列是非常有用的.从推导的PMEPR下界看,只有当子载波数N很少时,它才会随N变化较大.针对一个16子载波的BPSK OFDM系统,本文借助于PMEPR的上界还对一种降低PMEPR的选择性映射技术进行了分析,并给出了所有可能信息序列的PMEPR分布.分析结果表明,最大PMEPR约为6.5dB,比最坏情况下的PMEPR减少了5.5dB.

基于扩频码序列的MC-CDMA信号包络特性

该文分析了MC CDMA系统模型以及MC CDMA信号包络功率与扩频码序列部分自相关函数和部分互相关函数之间的关系,并基于几种正交扩频码序列对MC CDMA信号包络特性以及系统峰平功率比与用户数之间的关系特性进行了仿真.仿真结果表明,当选择正交Gold码或者Golay互补码作为MC CDMA系统的扩频码时,信号包络(单用户或多用户系统)的变化变得较小,而且系统峰平功率比基本不随用户数的变化而改变.

水声通信CE-OFDM系统降低峰均功率比研究

正交频分复用(OFDM)系统存在着较高的峰均功率比(PAPR).针对这个问题,研究了恒包络正交频分复用(CE-OFDM)系统,该系统通过相位调制得到恒包络的信号,消除了PAPR较高的问题.与传统降低PAPR的方法相比,相位调制的复杂度低,性能更好.仿真和水池实验结果表明:CE-OFDM系统将信号的PAPR降低至0,比传统降低PAPR的方法优越,是具有一定鲁棒性的高速水声通信解决方案.

用于减小OFDM信号PMEPR的Golay互补序列的编码和译码算法

基于Golay互补序列和Reed Muller码的关系,提出了一种把输入信息序列编成Golay互补序列的分组编码算法,该Golay序列同时还具有Reed Muller码的纠错能力.此外,还利用该编码算法对一个16子载波的8PSK OFDM系统的PMEPR特性进行了仿真,并把它与使用普通Reed Muller码字得到的PMEPR特性作了对比,结果表明由该编码算法获得的PMEPR不超过3dB.对于所提出的编码方案,研究了基于快速哈达玛变换的一种高效译码算法.最后根据编码和译码算法,对OFDM系统在AWGN信道下的误比特率特性进行了仿真,仿真结果和理论分析趋于一致.

OFDM信号峰均功率比的统计分布

正交频分复用(OFDM)由于能有效对抗码间干扰而特别适用于无线环境下的高速传输,被普遍认为是下一代通信系统必不可少的技术。OFDM的一个主要缺点是峰均功率比特别高,而高的峰均比会对系统的设计带来很多问题。掌握了峰均比的统计分布,可以知道信号受高峰均比影响的严重程度,同时也是评价峰均比降低技术性能的参照。已有关于峰均比分布的分析均是针对所有载波都使用的情况,而在几乎所有的国际标准中都规定不用靠边沿的子载波,以便于信号的谱成形和避免邻近信道干扰。本文分析了这种情况下OFDM连续信号峰均比的渐近分布,结果表明,OFDM信号的峰均比是由实际采用的载波数和各载波的功率分配方案决定,而与FFT的点数N无关。

基于膝点电压效应的非对称Doherty功率放大器

根据Doherty技术,设计了一款工作于宽带码分多址信号(W-CDMA)下行频段的改进型高效率功率放大器。在设计过程中,将功放管的膝点电压效应考虑在内并通过减小此效应来提升回退点效率,此外,通过不对称功率输入的设计使得整个功放在更宽的功率范围内保持高效率并获得良好的线性度。为了证明文中的理论分析,采用飞思卡尔公司的LDMOSFET功放管MRF6S21050,最终设计并实现了峰值功率输出(PEP)为100 W的Doherty功率放大器(DPA),测试结果显示,该放大器在回退6 dB和9 dB处的功率附加效率(PAE)分别为40.5%和27.88%,比传统的Doherty功率放大器改善了约3.4%和4.2%。此功率放大器可应用于无线通信领域。

混沌相位频率调制OFDM雷达信号研究

雷达波形设计逐渐成为现代雷达领域研究的热点,本文首先提出一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)混沌随机相位编码信号,并在此基础上用混沌序列对子载波进行频率调制,得到一种OFDM随机相位随机频率编码雷达信号形式,分析该信号的模糊函数、自相关特性以及子载波数对自相关性能的影响。同时,对该混沌编码信号存在的问题进行分析,并研究降低PMEPR(Peak to Mean Envelope Power Ratio,包络峰均比)的方法。仿真结果表明:基于混沌序列的OFDM相位频率组合调制信号具有更优的模糊函数和自相关旁瓣,混沌序列的复杂性和随机性使得信号具有更强的低截获特性。

恒包络光OFDM基带系统设计与实现

为有效解决光正交频分复用(OOFDM)系统中高峰值平均功率比(PAPR)的问题,提出一种结合恒包络OFDM调制技术的恒包络光OFDM基带系统设计方案。恒包络光OFDM系统是在普通光OFDM系统的基础上在基带中将OFDM信号调制到恒包络载波信号的相位上,经过数模转换后调制到光载波上,得到的恒包络光OFDM信号的PAPR为0 dB,解决了光纤传输中的非线性器件工作效率问题。在MATLAB中搭建恒包络光OFDM基带系统数学模型进行仿真,在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,并在搭建的系统中寻找最优的调制系数。实验结果表明:恒包络光OFDM基带系统在实际中可以将PAPR降低至接近0 dB,系统在调制系数≤1时系统得到最高的频谱利用率,在调制系数为1.3时系统得到最低的误比特率。

基于准恒包络正交频分复用的临近空间通信抗衰落技术

针对临近空间高空平台功率受限、频谱资源紧张以及在非视距、低仰角环境下通信受多径衰落影响的问题,提出了一种基于准恒包络正交频分复用的临近空间通信抗衰落技术。在发射端,将两路正交频分复用信号分别调制在两路恒包络信号的相位上,并通过移相将两路信号合并为一路;在接收端,通过泰勒级数展开技术将两路信号分开并解调。分析与仿真结果表明,准恒包络正交频分复用具有与正交频分复用相同的频谱效率,通过合理选择调制指数,能够有效对抗多径衰落,且信号峰均功率比低于3 dB,实现了高谱效、高能效的目标。

正交多载波调制中峰值因子的一种减小方案

在多载波调制系统中,通常调制信号的平均功率恒定,且和实际发送的信息符号向量无关,此时,由N个子载波组成的多载波信号的峰值因子(PF)等于10lgN(dB)。提出了减小多载波调制系统中PF的一种方案,对于瞬时包络功率的最大值超过所给门限值的信息符号向量,所有子载波的幅度被降低至门限值,而对于瞬时包络功率的最大值低于门限值的信息符号向量,所有子载波的幅度被增大至门限值。采用这种方法,整个调制系统的PF被减小,而净比特速率保持不变,但系统的误比特率(BER)略为增加。

奇长度的4^(q)-QAM互补序列集

正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,QAM)互补序列可以用于正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)系统,有效控制其高峰均包络功率比(Peak-to-mean envelope power ratio,PMEPR).与2^(m)长QAM格雷互补序列的构造相比,非2^(m)的QAM格雷互补序列构造较少.本研究构造一类奇长度的4^(q)-QAM互补序列集(complementary sequence set,CSS),并确定了4^(q)-QAM互补序列数目.

浅谈TDMA和CDMA的功率电平测量

功率电平是TDMA、CDMA无线通信网络中最基本的参数。文中叙述了利用几种常用传统仪器测量TDMA(GSM)和CDMA功率电平(传导功率)的结果及误差分析,介绍了TDMA(GSM)、CDMA基站功率等级配置及误差容限,重点分析了TDMA(GSM)、CDMA(IS-95)的功率电平特征及测量方法,简述了复合数字调制格式功率计的技术性能和特点,并与矢量信号分析仪的测量结果进行了比较。

通过恒包络调制提高相干光OFDM系统的光纤非线性容限

相干光正交频分复用(CO-OFDM)对光纤链路中的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)具有较强的容忍性,但是OFDM信号高峰均功率比(PAPR)的特点使其对光纤非线性效应非常敏感,严重影响了系统传输性能。本文提出了基于恒包络(CE)调制的方法使得系统中光信号PAPR降低为0dB,从而提高了CO-OFDM系统的非线性传输性能。仿真结果表明,子载波采用16QAM调制的40Gbit/s单信道CE调制CO-OFDM系统,在经800km无色散补偿、欠色散补偿和周期全色散补偿标准单模光纤(SSMF)链路传输后,虽然较传统CO-OFDM存在约1.8dB的代价,但是系统最大发射光功率分别提高了6.2、9.3和10.9dB。并且,将本文方案应用到CO-OFDM和10Gbit/s NRZ-OOK混合传输WDM系统中,信道最大发射光功率仍获得了5.2dB的提高。因此,本文提出的CE调制方法能有效地提高CO-OFDM系统在不同传输环境中的光纤非线性容限。