数字电视地面传输单载波频域均衡设计及仿真分析

本研究主要探究了面向数字电视地面传输的单载波频域均衡系统的设计方法,并通过系统仿真验证均衡效果。单载波频域均衡系统采用了插入循环前缀的方式消除码间干扰达到补偿均衡目的,信道估计和迫零均衡是实现这一功能的关键。针对线性均衡器存在的弊端,本研究提出了一种非线性的判决-反馈均衡器,利用PN完成信道训练与跟踪后,可以实现对输入数据的均衡处理。使用SPW5.0信号处理仿真软件对单载波频域均衡系统进行了仿真,结果表明,在信道深度衰落的情况下,系统的均衡性能仍然保持良好,达到了理想的均衡效果,对提高数字电视地面传输信号质量有积极帮助。

单载波频域均衡高速水声通信仿真研究

基于判决反馈均衡器和二阶数字锁相环联合的水声通信接收机结构复杂,运算量大,对均衡器阶数及步长的选择敏感;基于正交频分复用的高速水声通信信号峰平功率比高,对频率偏移和多普勒非常敏感。针对这些问题,提出了单载波频域均衡高速水声通信方法。该方法计算量低,无峰平功率比问题,对频率偏移不敏感。仿真结果表明:单载波频域均衡方法具有抗固定相位偏移的能力,对高速水声通信具有很强的应用价值。

单载波频域均衡系统中的PN信道估计算法

提出了一种基于伪噪声(PNPseudoNoise)序列循环相关的信道估计算法,并将之应用于单载波频域均衡系统中。将新信道估计算法与2种典型的频域信道估计算法进行对比研究发现新算法可更好的兼顾性能与计算复杂度。将新算法用于SC-FDE系统时,研究了基于干扰消除的接收处理流程,并提出了发送的所有PN导频序列都相同时的简化接收处理步骤。仿真表明干扰消除流程和新的信道估计算法可以使系统性能接近信道完全已知时的系统性能。

单载波频域均衡技术的定时同步研究

针对符号定时误差容易引起单载波频域均衡(SC-FDE)调制中的符号间干扰问题,提出了一种符号定时同步的新算法.该算法基于IEEE802.16推荐的帧结构,利用多个前导字的独立互相关特性和数据序列中插入的独特字(UW),对定时误差进行初始估计,并用内插环路进行定时估计误差的跟踪,获得定时同步结果.计算机仿真结果表明,在白高斯噪声信道和多径衰落信道条件下,该算法定时估计结果的方差和均值与理想条件下的结果一致,定时误差出现概率集中在正确位置.与传统定时同步方法相比,该算法可以获得精确的符号定时同步性能,且不增加系统的运算资源.

单载波频域均衡系统信道估计的粒子滤波方法

粒子滤波(Particle Filter,PF)是一种有效的参数估计方法。通过对单载波频域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization,SC-FDE)系统数学模型和粒子滤波原理的分析,将时变信道建模成一阶AR过程,尝试把粒子滤波方法运用到单载波频域均衡系统基于UW的信道估计中去,并给出了算法详细步骤。然后,分别针对三种不同时变程度的信道进行了仿真,并在这三种信道下,分别与LS估计作了误码性能比较。结果表明,在时变条件下,基于粒子滤波的信道估计方法较之线性LS估计能获得良好的误码性能增益,且信道变化越缓慢,这种增益越明显。

单载波频域均衡与多载波OFDM误码性能的理论比较

单载波频域均衡(SC-FDE)和多载波正交频分复用(OFDM)是数字通信中用于克服多径衰落的两种技术。本文通过理论推导对这两种技术在高斯白噪声通信信道巾的误码性能进行了比较。利用高斯分布尾部概率的数值变化特性,本文推导出如下结论:在低信噪比条件下,OFDM的误码性能略优于SC-FDE,而在高信噪比条件下,SC-FDE则能取得显著优于OFDM的误码性能。这一结论对于通信系统的设计具有重要的参考价值。

单载波频域均衡系统中一种简化的IBDFE算法

在单载波频域均衡系统中,线性均衡算法虽然简单易行,但是其抑制噪声干扰和符号间干扰的能力有限,因此需要引入非线性的反馈和迭代机制以进一步提升系统性能.迭代块判决反馈均衡(Iterative Block Decision Feedback Equalization,IBDFE)就是一种行之有效的非线性算法,但其缺点是计算复杂度高.鉴于此,在IBDFE结构的基础上,利用最小均方误差准则,推导出了一种新的简化算法.之后,对简化后算法和现有低复杂度算法的均方误差(Mean Square Error,MSE)性能进行了理论分析和比较,并在两种无线多径衰落信道下对三种不同的算法进行了仿真.结果表明,在所给信道条件下,这种算法在迭代两次后已基本收敛.同时,仿真也验证了MSE分析的结论.最后,对算法复杂度的分析和比较表明,提出的简化算法相比传统IBDFE算法,其误比特率性能有所下降,但能有效地减小计算量.

改进的单载波频域均衡系统及其在航空信道上的性能分析

研究了改进的单载波频域均衡(SC-FDE)系统及其在航空信道上的误码率性能,详细分析了不同环境下的航空信道特性并建立相应的信道模型。为了解决SC-FDE系统在航空信道下误码率较高的问题,基于信道编码的思想,通过增加Turbo编码改进了原有的SC-FDE系统,提高了系统的误码率性能。仿真结果表明:基于Turbo编码的SC-FDE系统与未编码的SC-FDE系统相比,在信道变化快、多普勒频率高的情况下仍然可以达到10-6的误码率,从而提高了信息传输的可靠性。

单载波频域均衡的NP算法研究与FPGA实现

针对单载波的频域均衡时色噪声对系统性能的影响,提出一种NP(noise predictor)算法来去除色噪声.通过NP算法去除了相邻样值的相关性,使得色噪声得到白化,并且通过仿真验证结果表明NP算法可以很好地消除单载波频域均衡时色噪声的影响.此外,在算法实现中采用8倍时分复用的降频方法,使用组划分,在保证性能的同时节约了硬件资源,还提高了工作频率.

宽带无线通信的单载波频域均衡技术研究

无线环境下,宽带通信面临严重的多径衰落问题,多径时延扩展到数十到数百个符号,造成严重的符号间干扰。单载波频域均衡(SC-FDE)是解决宽带无线通信系统中多径衰落问题的一个方案。文中探讨了SC-FDE系统的组成结构和处理流程,将SC-FDE与目前被广泛关注的OFDM进行了对比。SC-FDE是一种单载波体制,可在采用高效频域均衡算法的同时保留传统单载波系统的成熟技术。研究了如何将单载波系统中成熟的锁相技术和OFDM的帧同步算法应用于SC-FDE。最后分析了SC-FDE信道估计与均衡算法;通过仿真对SC-FDE的性能进行了验证。结果证明了SC-FDE对抗多径衰落的有效性。

单载波频域均衡中的协作分集方法

为了克服单载波频域均衡技术中多径衰落对无线通信质量的影响,提出了一种"均衡前向"的协作分集方法.在该方法中协作伙伴把接收到的信号经过频域均衡后再转发到目的节点,并且把"解码前向"与"均衡前向"相结合以提高系统性能.仿真结果表明,协作分集可以有效降低系统的错误概率,并且两种协作方法结合的方法可以比单一方法得到更大的分集增益.协作伙伴的信道状态决定了协作增益的大小,必须综合考虑多个参数来选择合适的协作伙伴.

宽带单载波频域均衡系统设计与FPGA实现

单载波频域均衡(SC-FDE)是数字通信中克服多径衰落的有效技术。宽带通信系统中应用单载波频域均衡系统设计,实现137.5 MHz载波下27.5 Mbps的码元传输速率。同时在系统中添加1/2码率卷积码与(239,223)里德-所罗门(RS)码的级联信道纠错编码,提高系统的可靠性。完成单载波频域均衡系统设计,分析设计系统的关键技术,最终在现场可编程门阵列硬件平台上进行系统实现、调试和验证,完成系统实际误码率的测试。

多载波与单载波频域均衡系统的仿真与测量

我国数字电视地面广播传输标准GB20600-2006(以下简称国标)兼容多载波正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)2种块传输技术。为了在国标框架下对2种传输技术的抗频率选择性衰落性能进行比较,根据国标的系统参数对采用低密度奇偶校验码(LDPC)的OFDM和SC-FDE传输系统进行了仿真,并对国标实际系统进行了测量。仿真和实测结果均表明:在LDPC编码系统中,OFDM的抗频率选择性衰落性能好于SC-FDE系统,且随着信道频率选择性衰落的恶化和调制级别的提高,这种优势会更加明显。此仿真和实测结果可以为国标系统的实现与优化提供参考。

基于单载波频域均衡的多径合并算法

为了提高传统单载波频域均衡(SC-FDE)算法的检测性能,将RAKE接收合并技术应用到非扩频的单载波传输系统。通过SC-FDE得到对发送信号的估计,并基于该初始检测结果和信道状态信息构建通过信道各条路径的多径信号,再根据干扰抵消(IC)原理,依次从接收信号中减去所构建的其他几径信号,得到其中各多径分量,最后将各多径分量在频域合并后再变换回时域进行解调判决。在3种不同的信道模型下进行了Monte Carlo仿真实验,SC-FDE分别采用迫零(ZF)和最小均方误差(MMSE)算法,RAKE接收合并算法分别采用选择性、等增益和最大比合并,实验结果表明,3种合并算法中,最大比合并取得的检测性能最优。

基于单载波频域均衡的异步空时协作传输机制

异步环境下,空时协作传输系统的各中继站点无法精确同步,导致不能直接使用正交空时分组码;异步还可能导致采样时刻的不理想,由于脉冲成型滤波器的缘故,使得平衰落信道变成频率选择性衰落信道,严重影响系统性能.针对这些问题,本文提出一种基于单载波频域均衡的异步空时协作传输机制.各中继站点基于正交空时分组码的思想对数据执行逆序共轭等简单操作后发送;目的站点对接收数据进行快速傅立叶变换(FFT)后,通过线性组合分离重叠在一起的数据帧,然后对组合输出的数据执行频域均衡,最后执行快速傅立叶逆变换(IFFT)还原发送数据.由于FFT和IFFT有快速算法,因此新机制有较低的复杂度.理论分析和仿真结果表明:即使在异步环境下,提出的新机制也能获得空时分组码所提供的分集增益.

单载波频域均衡系统中基于信道频域响应的密钥生成机制研究

单载波频域均衡(SC-FDE)系统中,信道的频域响应可以作为随机源来生成密钥。为了提高密钥容量,该文提出一种利用多径瑞利信道的频域响应来生成密钥的机制(CFR-Key)。首先研究了CFR-Key机制的原理和密钥生成速率,通过互信息理论推导出了CFR-Key的密钥容量;进而研究了CFR-Key机制中算法的量化等级的影响因素,推导验证了量化等级的选择只与信噪比有关,当信噪比确定的情况下通过选择最优的量化等级可以得到最大的密钥生成速率;与基于信道冲激响应生成密钥机制(CIR-Key)对比,证实了CFR-Key机制可大幅提高密钥容量。

一种单载波频域均衡输出符号的软信息计算方法

在单载波传输中,对多径接收信号进行单载波频域均衡(SC-FDE)可令系统以较低的复杂度获得较强的抗多径能力,但传统SC-FDE不能直接为后续的软输入软输出(SISO)迭代译码模块提供译码所需的软信息。而SISO迭代译码器恰是Turbo码、LDPC码等Shannon极限码发挥良好纠错能力的重要手段。为了使SC-FDE与SISO迭代译码相结合,该文在导频数据时分复接块传输(TD-PABT)系统中给出了一种SC-FDE输出符号软信息的计算方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,采用该文所述的输出符号软信息计算方法的软输出SC-FDE能够与LDPC码很好地结合,且该系统误码性能明显好于采用传统SC-FDE和卷积码的TD-PABT系统。

单载波频域均衡技术及其在水声通信中的应用

论述了水声通信单载波频域均衡(SC-FDE)的基本原理、系统框架以及在SC-FDE系统中所采用的基于导频的最小平方(LS)信道估计方法。针对水声通信信道的特点,分别对SC-FDE和OFDM在相同多径效应和多普勒频移条件下的性能进行了分析,结果表明:在较高信噪比条件下,SC-FDE可比OFDM更有效地对抗多径和多普勒频移的影响。此外,SC-FDE还能克服OFDM存在的峰平功率比(PAR)过大的问题。该技术在水声通信中有良好的应用前景。

单载波频域均衡中的信道估计技术研究

为了克服频率选择性信道中符号间干扰带来的影响,研究了单载波频域均衡系统中的信道估计技术。研究了最小二乘(Least Squre,LS)算法及离散傅里叶变换(Discrete Forurier Transform,DFT)改进算法,并将高斯白噪声信道中的信噪比估计方法引入到单载波频域均衡系统中。仿真结果表明基于DFT的改进算法可以有效提升估计精度,二,四阶矩(2,4-ordermoment,M2 M4)等高斯信道中的信噪比算法可以应用到单载波频域均衡系统当中。

单载波频域均衡技术的研究

介绍了单载波频域均衡技术的原理,在理论上对SC-FDE系统和OFDM系统的峰值平均功率比及对载波频偏和相位噪声的敏感度进行了比较,最后对SC-FDE系统和OFDM系统的性能进行了计算机仿真。