基于载波正交与频分复用的无线电能信息同传

在无线电能信息同传(SWPIT)系统中,高功率的无线电能传输(WPT)带来的干扰问题严重影响通信的信噪比,从而显著降低通信性能。为解决这一问题,本文提出了一种基于载波正交的频分复用(FDM)通信方式。在功率载波与信息载波满足正交关系的基础上,采用一种FDM的复合调制策略,通过对高频信息载波及其包络信号同时进行调制,以提高信噪比和通信带宽,实现高功率传输条件下的高效通信。为了验证该方法的有效性,本文搭建了实验样机,在一个3 kW WPT系统中实现了127.2 kbps速率的可靠通信。

基于三维正交频分复用的可见光通信系统研究

为解决调制带宽受限和频率选择性衰落问题,提出了一种基于三维正交频分复用(3D-OFDM)的可见光通信系统,通过三维星座映射,该系统增加了相邻星座点间的最小欧式距离(MED),从而降低了系统的误码率。针对接收机的硬判决易受到可见光信道非线性效应和采样频偏干扰的问题,提出了一种基于K均值聚类解调的三维星座解映射方法。结果表明,在误码率为3.8e-3时,与采用16QAM和8QAM调制的2D-OFDM系统相比,所提出的16ary与8ary的3D-OFDM,分别能够实现3 dB和5 dB的信噪比增益;此外,所提出的3D-OFDM系统在峰均功率比(PAPR)方面也有优势,分别降低了0.3 dB和0.4 dB。所提出的3D-OFDM可见光通信系统具有更优的误码性能。

脉冲干扰下基于变分贝叶斯推断的水声正交频分复用联合估计方法

脉冲干扰环境下水声正交频分复用通信性能严重下降,为此提出了基于变分贝叶斯推断的信道估计方法。该方法利用水声信道和脉冲干扰的稀疏特性,基于平均场变分贝叶斯推断,将信道向量和脉冲干扰向量的后验概率分布分别分解为简单概率分布进行拟合,基于导频子载波迭代直至收敛,得到信道和脉冲干扰的最大后验估计。所提方法改进了基于稀疏贝叶斯学习的干扰、信道联合估计方法中信道和干扰构成的联合向量无法分离二者稀疏度的问题,并且显著降低了计算复杂度。在此基础上,进一步提出了基于变分贝叶斯推断的干扰、信道和符号联合估计方法,将未知符号融入变分贝叶斯推断框架,与干扰和信道一起迭代,最终得到更精确的符号估计。仿真和试验结果验证了所提算法的有效性,与现有方法相比,本文所提方法具有更低的误码率和复杂度。

基于改进子载波预留算法的正交频分复用信号峰均比抑制方法研究

由于系统对线性元器件的要求非常严格,导致目前正交频分复用(OFDM)系统产生峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,引起OFDM和基于OFDM的雷达一体化系统的信号失真,影响系统性能。针对该问题,该文提出了基于加权最小二乘法的子载波预留法(TR)。该算法首先将OFDM设计方案中的子载波分为数据子载波和预留的空白子载波,数据子载波调制数据子载波,空白子载波调制空白数据。然后利用原始数据通过加权最小二乘法得到最佳削峰系数和削峰数据,并将削峰数据调制在空白子载波上面。最后将削峰数据叠加到原始数据上,完成PAPR的抑制。仿真表明,基于加权最小二乘法的TR算法能够在1~3次迭代下实现良好的PAPR抑制效果,并且它的收敛速度相比于传统算法有了明显的提高。

基于误比特信息区间斜率的正交频分复用水声通信多普勒估计

针对正交频分复用水声通信中直接误比特率搜索多普勒估计算法存在的高计算复杂度问题,提出了一种基于误比特信息区间斜率的多普勒估计算法,采用计算误比特信息区间斜率取代逐网格搜索最优误比特信息寻优过程,设计根据多普勒估计分辨率动态可变的斜率区间,在进一步提升寻优速率的同时有效减小陷入局部最优解的可能性,并有效降低算法的计算复杂度。仿真实验和海上试验结果表明:所提算法以较低的计算代价实现了与误比特率搜索多普勒估计算法近乎一致的估计性能,在本文试验条件下其相对块多普勒估计、基于互模糊度函数多普勒估计以及准梯度互相关多普勒估计算法可获得不低于14%的误比特率性能改善。

正交频分复用/偏移正交振幅调制半盲信道估计

非合作通信背景下,针对传统干扰近似法(IAM)进行正交频分复用(OFDM)/偏移正交振幅调制(OQAM)系统信道估计需要导频符号值作为先验信息的问题,提出一种基于OQAM符号特征的IAM(OCBIAM)估计算法。该算法利用IAM导频结构和OQAM实符号的有限集特征,将信道衰落系数幅度和相位分开估计,在仅获得导频位置而未知导频符号值的条件下实现了OFDM/OQAM系统半盲信道估计。并且证明了OCB-IAM算法由于利用接收符号的二阶统计量将高斯白噪声变为非随机的单音干扰,从而在中低信噪比条件下具有优于IAM算法的估计性能。仿真实验验证了理论推导的正确性和OCB-IAM算法的可靠性。

基于信息熵特征的正交频分复用无源光网络系统

越来越多的ONU接入无源光网络,易发生网络拥塞问题,信息传输延迟,数据丢包等现象出现,为此,设计了基于信息熵特征的正交频分复用无源光网络系统。由光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和光网络单元(ONU)组成系统框架结构,采用分散分光形式设计系统组网结构,借助My SQL,设计系统数据库以及数据表。设计系统三个主要功能模块,即无源光信息收发模块、基于信息熵的ONU负载判断模块以及无源光网络带宽分配模块,通过合理分配带宽资源,提高无源光网络传输能力。结果表明:无源光网络系统5次轮询后传输时隙长度均在4 ms以下,无源光网络通信传输效率高,能够快速实现信息传递,极大避免时延问题。

基于正交频分复用的水声通信中克服频率偏移影响的方法

OFDM(正交频分复用)是一种适合于在频率选择性衰落信道中进行高速传输的技术。水下信 道中存在着严重的多普勒频率偏移,限制了这种技术在水下的应用。本文分析了频率偏移对OFDM 系统性能的影响,提出了利用循环前缀补偿频率偏移引起的相位偏移方法来克服频偏的影响。试验 证明了这种方法的有效性。

正交频分复用水声通信深度神经网络信道估计仿真实验设计

对于正交频分复用(OFDM)水声通信系统,最小二乘(LS)信道估计算法受噪声影响较大,最小均方误差(MMSE)算法需要信道的先验统计信息且计算量较大。针对上述问题,提出了一种基于深度神经网络(DNN)的信道估计算法。首先在接收端构建DNN模型,再采用Bellhop水声信道射线模型完成DNN模型的训练、验证、测试及修正,最后结合OFDM系统对上述DNN网络进行工作场景仿真实验设计,并与传统信道估计算法进行对比研究。试验结果表明:系统满足误码率小于10^(-4)时,DNN算法能够比LS算法下降2 dB,比MMSE算法下降1.5 dB。提出的新方法将对传统OFDM水声通信系统信道估计相关问题进行优化整合,信道估计无需大量导频数据及信道先验统计信息,系统能及时建立非线性映射,具有少样本、快速收敛优势,对于节省系统存储资源及提高实时性具有重要意义。

一种正交频分复用系统抗水下时变多径信道的频率偏移估计方法

提出了一种水下正交频分复用(OFDM)系统鲁棒的频率偏移估计方法,即通信帧由一个训练帧和多个数据帧组成。其中克服大的多普勒频移,也就是粗频移估计(Rough Frequency Offset Estimation,RFOE),是通过训练帧来实现的,而克服时变的和小的多普勒频移,也就是精细多普勒频移估计(Accurate Frequency Offset Estimation,AFOE),是通过每一个数据帧实现的。RFOE和AFOE都是使用OFDM数据或循环前缀(Cyclic Prefix,CP)中没有被多径干扰的那部分数据计算得到的。在海试中,采用这种算法实现了通信速率与作用距离的乘积为133km·kbps的无误码通信,并比较了不同算法的试验结果,试验结果表明该算法能克服水下信道多径和时变的影响。

基于判决反馈的正交频分复用低压电力线通信信道估计的研究

正交频分复用技术以其多种优势成为低压电力线宽带通信的最佳选择,信道估计是正交频分复用系统的关键问题之一。该文分析了低压电力线信道特性,利用信道慢时变的特点提出一种适合于电力线信道的判决反馈信道估计方法。这种方法使用前一个正交频分复用符号计算得到的信道估计值去均衡下一个接收符号,形成一个集判决,反馈,信道估计为一体的回路。它不需要加入导频符号,能够进行连续信道估计,大大提高了系统传输效率。将该信道估计方法用于电力线通信仿真系统中,取得了较好的效果。

正交频分复用水声通信自适应调制算法

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量评估的方法。通过信道长度自适应修正机制,实现对未知水声信道的高精度估计。针对水声信道造成的正交频分复用子载波特性差异,基于信道估计结果,提出在码元总速率、能量约束条件下,各个正交频分复用子载波速率、功率优化分配的自适应调制算法。与传统的等功率、速率分配算法相比,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了研究内容的有效性。

载波频偏对正交频分复用波形外辐射源雷达性能影响的研究

利用正交频分复用(OFDM)波形外辐射源雷达进行目标跟踪和定位是国内外研究的热点之一。该文首先介绍了OFDM波形外辐射源雷达信号模型及其信号处理的关键技术。在此基础上重点从不同角度仿真研究了载波频偏估计误差对OFDM波形外辐射源雷达探测性能的影响,包括其对匹配滤波后目标参数估计精度的影响,对时域杂波抑制性能影响的定量分析,以及对参考信号重构误码率等方面的影响。仿真结果表明,不同时域杂波抑制算法对载波频偏估计误差要求不同;参考信号重构误码率对时域杂波抑制性能影响较大,对匹配滤波的影响较小。最后基于实测数据验证了分析结果的正确性。

正交频分复用中的符号同步技术

正交频分复用调制系统中收发双方的符号同步是整个系统能否保证良好正交性的必要条件 ,也是系统性能良好的必要条件 .从正交频分复用调制系统结构本身出发 ,给出了正确同步范围 ,总结了现有的两种不同的同步方法 ,对其在噪声信道、频偏信道中的性能分别加以分析 。

混合业务公平的宽带电力线正交频分复用系统跨层资源分配

在宽带电力线正交频分复用系统通信容量资源不足、实时业务要求固定速率/比特和非实时业务要求最小速率/比特、总功率受限子载波等功率的约束下,建立满足实时业务稳定性和非实时业务公平性的多目标优化跨层资源分配模型,提出混合业务公平性与速率自适应相结合的跨层资源分配算法。在典型电力线信道环境下进行仿真和分析,结果表明提出算法性能优于对比算法且更满足多用户混合业务电力线通信资源分配的多目标优化要求。

一种正交频分复用低压电力线通信系统的信道估计与迭代均衡策略

正交频分复用(orthogonal frequency division multi-plexing,OFDM)技术在低压电力线高速通信研究和应用领域获得了广泛重视。传统的OFDM系统通过对每个符号添加大于信道响应长度的循环前缀(cyclic-prefix,CP)来消除符号间干扰,使传输效率降低。提出一种低压电力线信息符号无循环前缀的OFDM通信系统的信道估计与迭代均衡策略,该策略采用m序列作为训练序列,利用其特殊的自相关特性,在系统接收端获得信道的时域响应,进而对无循环前缀的OFDM信息符号进行迭代均衡,以消除符号间干扰。仿真实验表明,该策略可提高传输效率、增强系统的抗噪性能、获得比传统OFDM系统更低的信道估计均方误差和误码率,且具有较低的计算复杂度。

低压电力线正交频分复用系统同步问题的量化研究

正交频分复用(OFDM)技术是目前低压电力线通信中的一项颇具应用前景的核心技术。文中针对OFDM技术的一个关键性问题——同步问题展开研究,分别对符号定时偏差、载波频率偏差和采样时钟频偏进行了详细分析,得到了同步偏差对低压电力线OFDM通信系统性能影响的定量指标,并结合实际的低压电力线通信系统进行了仿真计算分析,为OFDM同步方案的正确选择提供了有意义的定量参考。

正交频分复用系统中基于迭代插值的低压电力线信道估计

正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术以其多种优势成为低压电力线通信的最佳选择,信道估计是OFDM系统的关键问题之一。分析低压电力线信道特性,针对信道慢时变特性及噪声复杂的特点,提出一种适用于低压电力线通信的采用迭代插值的信道估计算法。该算法对导频符号的频率响应进行迭代插值,求出整个信道的频率响应,并利用信道响应的自相关矩阵,对信道频率响应进行优化,从而得到更加精确的信道估计。仿真结果表明,该信道估计算法能有效地跟踪低压电力线信道特性,降低了系统的误比特率和均方误差。

电力线正交频分复用通信的实时信道估计

信道估计是电力线正交频分复用 ( OFDM)通信中的重要环节 ,直接影响 OFDM通信的均衡效果和动态数据流分配。文中介绍了利用电力线信道的性质 ,在 OFDM通信中实时获得信道传输特性函数的方法 ,并通过实验证实了该方法的有效性。估计方法得到的电力线信道传输特性曲线与实际曲线的比较以图表的形式给出。实验还证实电力线信道可以看成一个线性有限冲激响应( FIR)滤波器系统 。

对流层散射衰落信道下正交频分复用系统性能

为克服大容量散射通信系统中多径衰落特性导致的通信容量限制问题,将正交频分复用(OFDM)技术引入散射通信用来降低高速率通信带来的符号间干扰(ISI)。建立了对流层散射信道模型,从理论上对经历散射衰落信道的OFDM系统接收信号分量进行分析与计算,推导了系统的误码率,并进行了仿真验证。为了提高系统可靠性,研究了采用Reed-Solomon编码的COFDM调制方案。仿真结果表明OFDM调制方案可以有效提升散射通信容量,基于编码技术的OFDM调制方案可以满足未来军事通信需求。