基于正交频分复用的超宽带无线通信中的信道估计技术

与直接序列扩频的方案相比,基于多频带OFDM的UWB系统能更有效地捕获多径能量。关于传统窄带OFDM信道估计的研究很多,但UWB系统与窄带系统的信道特性有很大不同。通过分析MB-OFDMUWB无线通信的体系结构、信号和信道模型,对UWB信道条件下采用前导训练序列和导频子载波的LS估计和MMSE估计的性能进行了研究和比较,并讨论了估计误差随SNR变化的特性,从而给出了适用于室内短距离UWB无线通信的信道估计方法。

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。

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。

基于隐藏导频的多频带正交频分复用超宽带稀疏信道估计

在多频带正交频分复用超宽带系统中,基于隐藏导频提出一种稀疏信道估计算法.通过隐藏导频而估计出信道,利用广义信息论准则建立代价函数并探测出非零抽头位置,修正得到稀疏信道估计值,通过降低估计维数提高了算法的估计性能.同时,分析了算法性能和克拉美-罗界(CRB).仿真结果表明,稀疏信道估计算法比传统算法的性能明显提高,且性能更接近于CRB.

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。

应用于超宽带正交频分复用系统的联合估计接收机

针对超宽带正交频分复用(UWB OFDM)系统存在的子载波间干扰(ICI)问题,提出了联合估计(JE)接收机方法.该方法通过估计ICI矩阵,并进行相应处理以消除ICI.仿真结果表明,此方法可以有效消除ICI带来的"地板效应",使系统性能得到改善.

基于正交频分复用技术的超宽带通信系统

介绍了超宽带技术及其标准化进程,阐述了基于正交频分复用(OFDM)技术的超宽带系统的设计思想和基本原理,分析多频带正交频分复用超宽带(MB-OFDM-UWB)系统中的关键技术和系统性能.研究结果表明,凭借OFDM技术应用于超宽带系统的优势,基于OFDM技术的超宽带方案得到了业内绝大多数厂商的支持,有望成为超宽带物理层的标准.

超宽带—正交频分复用系统的接收结构

在研究超宽带系统的信道传输和最佳接收的基础上,提出超宽带—正交频分复用(UWB＿OFDM)系统的接收结构,引入叠加导频技术来实现UWB＿OFDM系统的时间与频率同步,在此基础上解决Rake接收和多址接入等关键问题.

一种应用于多带正交频分复用超宽带的IFFT/FFT处理器

针对多带正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)系统,提出了一种高吞吐量、混合字长、混合基、4并行数据路径的128点IFFT/FFT处理器结构。该处理器采用具有误差补偿的改进Booth定长乘法器和CSD常量乘法器,有效地提高了精度和减少了硬件的复杂度。通过分析,本方案比混合基多路径延迟反馈(MRMDF)结构减少了49%的乘法器资源,在硬件开销相当的情况下,比双并行数据路径结构减少了30%的存储器资源和提高了33%的吞吐量,使该处理器在精度、硬件开销和速度上做了最好的折衷。在0.18 μm COMS工艺下,该处理器的最大工作频率达到300 MHz,吞吐量为1.2Gsamples/s,满足了吉比特无线个人域网络(WPAN)的要求。

多频带-正交频分复用超宽带系统的研究与仿真

简要阐述了多频带-正交频分复用(MB-OFDM)超宽带系统的基本原理及信号格式,具体分析了相应的发射机与接收机的基本组成与工作原理。在此基础上,利用SystemView仿真平台对发射机、接收机以及信道进行了仿真设计,并互连成一个MB-OFDM超宽带系统。最后,分别给出了功率谱密度、子频带切换以及发射端与接收端信号比较结果,通过对仿真结果的分析证明了整个系统的正确性与可靠性。

基于多带正交频分复用的超宽带信号压缩传感

针对超宽带(UWB)信号在采样率过高时难以采样的问题,提出了改进的并行分段式压缩传感(MPSCS)方法,并且在多带正交频分复用超宽带通信系统中,利用MPSCS中基于正交匹配追踪(OMP)的重构算法进行了压缩采样与信号重构。在CM1信道下,通过仿真分析比较了MPSCS方法和并行分段式压缩传感(PSCS)方法、奈奎斯特方法的误码率、采样率性能。仿真结果显示,MPSCS在误码率、采样率方面有很大优势,而且在采样率仅为奈奎斯特速率6.06%的情况下,MPSCS能精确重构超宽带信号。

多频带-正交频分复用-超宽带无线通信系统及其信号仿真分析

超宽带(UWB)技术是短距离无线通信领域中具有革命性意义的新兴技术。结合目前应用较为广泛的多频带OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)技术,对基于OFDM的超宽带无线通信系统的设计原理和系统结构进行了分析,对多频带OFDM-UWB信号的产生方法系统地进行了阐述,并给出了信号的仿真结果。本文的分析可为OFDM-UWB信号在实际通信系统中的应用奠定基础。

基于深度强化学习的正交频分复用多小区蜂窝网资源分配方法

针对正交频分复用的多蜂窝网络系统,提出了一种基于深度强化学习的通信资源分配算法,该算法在满足资源分配高速率、低延时要求的前提下,同时产生信道分配方案和功率控制方案,从而最大化系统的能量效率。首先,在确定好基于正交频分复用的多蜂窝网络系统模型的基础上,将最大化能量效率的约束优化问题同深度Q强化学习算法进行问题映射。其次,将构建的深度Q神经网络(DQN)的多个隐藏层作为状态值函数,用以输出信道分配方案和功率控制方案,并实时与外界环境保持交互,不断迭代更新网络参数用以最大化系统能量效率。通过仿真对比实验可得,所提出的深度强化学习算法在保证低计算时延的同时,可获得接近于或高于其他算法的系统能量效率,且蜂窝网络规模越大,该算法优势越突出。

基于多维扩展的正交时序复用波形框架及其性能分析

正交时序复用(OTSM)是一种适用于高速移动场景的低复杂度调制方法。然而,单一的波形设计方法难以满足多样化的应用需求和性能需求。因此,该文基于加权分数傅里叶变换(WFRFT)提出了加权分数沃尔什-哈达玛变换(WFRWHT),并提出了多维扩展的一体化的加权分数傅里叶变换-加权分数沃尔什哈达玛变换-正交时序复用(WFRFT-WFRWHT-OTSM)波形框架。通过对2维参数的灵活配置,该框架可退化为OTSM、正交时频空、混合载波、正交频分复用和单载波等波形,同时研究了采用高斯-赛德尔(GS)迭代均衡时一体化WFRFTWFRWHT-OTSM波形在时延-多普勒信道下的误码率(BER)性能以及峰均功率比(PAPR)性能。仿真结果表明,在不同时延-多普勒信道下,该框架可通过改变WFRFT和WFRWHT阶次实现更优的BER和PAPR性能。

极化编码调制正交频分复用水声通信中的极化码构造方法

为进一步提高水声通信可靠性和频带利用率,针对极化编码调制的水声通信需求和信道特性,基于蒙特卡洛法提出动态水声信道认知优化统计目标参数、联合译码的判决反馈信道估计两点改进,建立了适用于编码调制水声信道中的极化码构造算法。为验证该算法性能,建立了极化编码调制水声通信的两步应用机制。通过仿真,比对并分析改进前后的极化码构造方法性能、对时变信道的鲁棒性,以及在不同映射规则下的联合比特交织和多级编码的极化编码调制水声通信性能,并与低密度校验(LDPC)编码调制系统进行对比。湖试结果表明,提出的极化编码调制水声通信方案有效保证了信息在浅水水声信道中的可靠传输,在信噪比约为14 dB、通信距离约1 km时,实现无误码传输,性能优于相同条件下的LDPC编码调制系统。

深海远程正交频分复用水声通信簇约束的分布式压缩感知信道估计

在深海远程正交频分复用水声通信中,信道时延较长,导致信道频率选择性衰落严重,传统的压缩感知信道估计算法性能大幅下降。为此,该文利用深海远程信道在一定时间内具有相关性并呈较稳定簇状分布的特点,在分布式压缩感知信道估计中引入簇区域信息,进行簇约束的多数据块联合稀疏信道估计,提出一种簇约束的分布式压缩感知信道估计方法,并在深海开展了定点远程水声通信实验进行验证,实验结果表明,与传统的分布式压缩感知信道估计算法相比,本方法的能够降低50%左右的误码率。

基于正交频分复用-多进制正交幅度调制的DC-DC变换器能量信息一体化技术

电力电子变换器通过功率与数据信息的复合调制,可使其在电能变换传输的同时进行数据信息的传输,从而实现能量信息一体化。该文以交错并联DC-DC变换器为研究对象,提出基于正交频分复用-多进制正交幅度调制(OFDM-MQAM)的能量信息一体化方法,并详细介绍变换器进行OFDM-MQAM的原理和具体实现方式,使能量信息一体化传输中的通信速率得到提升。建立变换器传输电能和信息的数学模型,在模型基础上计算分析输出电压纹波与数据信息传输的关系,并以此提出带有码元组合补零环节的OFDM-MQAM,大幅优化通信所引起的电压纹波。此外,针对多路载波引起的相位延时,通过所设计的解调环节避免OFDM系统的信道间和符号间干扰。最后通过一台交错并联的5 V/10 V Boost变换器完成了技术方法的实验验证。

改善误码性能的索引调制正交频分复用混合映射方案

为进一步提升索引调制正交频分复用(OFDM-IM)系统在高信噪比(SNR)条件下的误比特率(BER),该文提出一种混合映射方案。该方案利用高信噪比时索引比特比数据比特错误率更低的特性,混合使用两种不同位数的索引比特分配策略,提高了索引比特的占比。相应地,将子载波激活模式(SAPs)分为超级SAPs和普通SAPs,相比于普通SAPs,超级SAPs对应的索引比特和数据比特分别增加1 bit和减少1 bit。将超级SAP对应的数据比特采用奇偶校验的方式补齐,然后映射为数据符号,提高了系统的分集度,增大了数据符号间的最小欧氏距离。仿真结果表明,相比于以往的映射方案,混合映射方案在误比特率为10^(-4)时可取得1~3 dB的性能增益,有效改善索引调制OFDM系统的误码性能。