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。

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。

一种相关编码正交频分复用系统的载波频偏估计算法

基于相关编码正交频分复用(OFDM)系统,提出了一种新的数据辅助载波频偏估计技术,利用相关编码OFDM系统的频域幅度特性估计载波频率偏移,增大了频偏估计的跟踪范围,同时采用改进的迭代估计剩余频偏方法,消除载波间干扰对频偏估计的影响,提高了估计精度.仿真结果表明,与传统的基于数据辅助频偏估计技术相比,该技术的跟踪估计范围增大为(-1,1),且在较高信噪比的估计均方误差明显降低.

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。

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。

正交频分复用前置编码技术在宽带电力线通信中的应用

基于正交频分复用(OFDM)的概念,提出在宽带电力线通信(PLC)中应用前置编码改进常用编码 OFDM 的新技术;在分析常用编码 OFDM 技术应用于宽带电力线通信时存在的缺点的基础上,给出了具体的前置编码方案;还在实际低压电力载波通道模型上对这两种技术进行了宽带电力线通信模拟仿真实验,仿真结果表明,应用前置编码OFDM 技术可显著减小传输信号的误码率,并可简化基于常用编码 OFDM 技术的通信系统实现的复杂性。

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。

基于控制环叠加正交频分复用信号实现直流微网载波通信的变换器设计方法研究

电力电子设备在功率变换过程中,同时具备发送信息的能力。功率/数据双载波调制技术通过在功率控制环输出的基准上叠加信号载波,同时实现功率变换与信息发送功能。该方法采用独立的通信载波,不需要额外的通信控制器和耦合电路,具有信号强度可调、传输距离远和实施成本低等优点。为提高通信速率,采用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术进行信号调制。首先介绍了基于OFDM的功率/数据双载波调制的基本原理;然后对直流微网系统进行建模,分析了信道的传递函数,讨论了数据接收方案、通信帧的设计方法和峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)抑制问题,并选用了一种适用于功率/数据双载波调制的低峰均功率比设计方法;最后搭建了1个2kW的直流微网平台,应用所提技术在2台变换器间实现了9.6kb/s速率的通信,验证了该技术的可行性。

高速低压电力线载波通信中的正交频分复用技术

结合低压电力线载波通信的特点 ,对单载波和多载波方案进行了比较 ,并介绍了一种适用于高速低压配电网载波通信的多载波技术———正交频分复用 (OFDM)技术。阐述了OFDM的原理、基于OFDM的高速低压电力线载波通信的解决方案。

一种自适应正交频分复用系统的子载波分配算法

针对现有自适应正交频分复用系统子载波分配算法计算复杂度较高、不利于实时性应用的不足,提出一种快速子载波分配算法.根据用户的比特率要求以及信道响应,计算其相对比特数要求和各子载波利用度,在分配子载波时优先考虑相对比特数要求多的用户以及利用度大的子载波.仿真结果表明,此算法在频谱效率上接近于子载波分配算法的性能上限,在公平性上性能良好,与其他算法相比计算复杂度较小.

基于改进强跟踪无迹卡尔曼滤波的正交频分复用频偏跟踪和估计算法

针对高速运动环境下多普勒效应导致的载波频偏,建立了正交频分复用(OFDM)动态状态空间模型,提出了基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波(STUKF)的频偏跟踪和估计算法。该算法将强跟踪滤波思想跟UKF相结合,通过在计算量测预测协方差和互协方差时引入渐消因子,在调整前一时刻频偏估计误差协方差的同时又控制过程噪声协方差,实时调整增益矩阵,增强了对时变频偏的跟踪能力,提高了估计精度。最后分别在非时变和时变频偏模型下对所提算法进行了仿真验证。仿真结果表明,与UKF频偏估计算法相比,所提算法在时变频偏中具有更好的跟踪和估计性能,在相同误码率(BER)下信噪比(SNR)大约有1 dB的提升。

一种新型的正交频分复用载波频偏相偏联合估计算法

正交频分复用 ( OFDM)对载波频率偏差很敏感 ,因此要求精确地估计载频偏差 .本文提出一种载波频偏、相偏联合估计新算法 ,结合相干判决反馈算法对频偏、相偏同时进行估计 .仿真结果表明 ,对于 1 2 8个子载波正交移相键控 ( QPSK)调制的 OFDM系统 ,在多径衰落信道中 ,信噪比为1 5 d B、频偏小于 0 .1 2、相偏小于 0 .0 5 π时 。

时间色散信道中格形编码的正交频分复用(TC-OFDM)技术

本文提出了一种格形编码的正交频分复用（ＴＣ－ＯＦＤＭ）方案，研究把正交频分复用（ＯＦＤＭ）和格形编码（ＴＣＭ）有机地结合，来克服时间色散信道中的频率选择性和多径衰落。文中对码率２／３格形编码的８ＤＰＳＫ－ＯＦＤＭ在时间色散信道中的误码率性能进行了分析和模拟，并讨论了不同正交载波数情况下格形编码的设计。结果表明，在比特误码率ＢＥＲ为１０－３时采用ＴＣ－ＯＦＤＭ方案与未编码系统相比可以提供６ｄＢ的编码增益。

基于多项式模型和卡尔曼滤波器的正交频分复用自适应信道估计算法

在正交频分复用(OFDM)系统中,为了准确地检测接收信号并实现解调,必须对信道的传输函数进行准确估计.本文提出了一种适用于OFDM通信系统,基于二阶多项式模型和卡尔曼滤波器(Kalman filter)的自适应信道估计算法.利用二阶多项式模型对无线时变信道进行建模,通过合理安排插入导频结构,使用块状导频,可以使得原本二维的时频多项式模型减少到一维,降低信道估计算法的复杂度.同时,在多项式模型的基础上,将时变无线信道等效为一autoregressive(AR)过程,从而建立起卡尔曼滤波器的过程方程与测量方程,通过卡尔曼滤波器的递推公式,即可实现对多项式模型参数的自适应估计.本文提出的算法可以仅使用最少的导频(即与多项式模型参数相同个数的导频)实现准确的信道估计.由于每次所需导频个数的减少,接收端所需存储的未解调信号的数量也随之降低,大幅减少了接收端所需的存储空间.计算机仿真证明,与线性插值算法和基于二阶多项式模型算法的信道估计相比,在相同输入信噪比和归一化多普勒频移条件下,本文提出的算法具有较低的误码率.

基于小波去噪与离散余弦变换相结合的正交频分复用系统信道估计算法

针对传统的基于离散余弦变换(DCT)信道估计算法没有处理循环前缀之内噪声的问题,提出了一种基于小波去噪与DCT插值相结合的正交频分复用(OFDM)系统信道估计方法。首先,采用最小二乘(LS)法对接收到的导频信号进行信道初步估计;然后,对LS法估计出的结果进行离散小波阈值去噪处理;最后,利用DCT插值对循环前缀内的噪声再次处理,以进一步减小噪声的影响。在Matlab 2012平台上仿真,与传统的基于DCT信道估计算法相比较,误码率相同的条件下,所提算法的信噪比(SNR)性能提升了1 d B左右;均方误差相同的条件下,所提算法的SNR性能提升2 d B左右。仿真实验结果表明,该算法能够较好地减小加性高斯白噪声(AWGN)的影响,并有效提高信道估计的准确度,其总体性能较基于DCT的信道估计算法更优。

基于低压电力线正交频分复用系统虚载波改进信道估计算法

分析低压电力线信道特性,提出了一种增加导频密度的信道估计算法。该算法用导频取代系统部分虚载波,再将新的正交频分复用符号中的导频进行重新分布,实现导频在系统子载波中等频率间隔分布,依靠导频频率间隔的减小,达到提高信道估计精度的目的;为了防止虚载波数量的减少导致符号间干扰的增加,对滤波器的设计进行了改进,将传统的升余弦窗函数与改进升余弦窗函数进行线性组合。此外,将低密度奇偶校验码应用于系统中,得到更加精确的信道频率响应特性。仿真结果表明,该信道估计算法可获得比传统正交频分复用系统更低的信道估计均方误差和误码率,且不降低系统符号传输速率。

基于参量阵正交频分复用编码的水声通信

针对水声通信高数据速率与可靠性统一的需求,提出了一种新的参量阵通信技术。将参量阵的非线性效应及自解调特性与OFDM编码相结合,在平均深度为20m的浅海进行了图像传输实验,采用正交相移键控(QPSK)的OFDM方式,当带宽为6kHz时通信速率为3.224kbit/s,误码率为0.0068,当带宽为9kHz时通信速率为4.835kbit/s,误码率为0.0059,验证了所提方案的可行性和有效性。

基于匹配滤波的正交频分复用信号盲识别

针对传统的相关算法在循环前缀(Cyclic prefix)长度较短时识别率较低的缺点,研究了一种基于匹配滤波的正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号盲识别方法。该方法利用不同标准中OFDM信号子载波间隔不同的特点,通过对子载波间隔的估计来实现对信号的识别分类。在建立信号模型的基础上,对提出的算法进行了详细的描述,分析了频率和时间偏移对算法的影响。针对参数搜索过程的高复杂度问题,采用了粒子群优化算法优良的迭代寻优能力来优化参数搜索过程。仿真结果表明:匹配滤波算法克服了传统方法的不足,具有更高的信号识别率和更好的抗多径信道能力。

多入多出正交频分复用多播波束成形优化

为保证多播服务质量(QoS)要求,建议一种所有组成员满足信号与干扰加噪声比(SINR)门限的功率约束下多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)波束成形优化模型,提出在最大化多播MIMO分集策略下接收波成形算法,并得到发射波成形和接收波成形矢量及满足QoS要求所需最小发射功率。通过仿真与性能分析,证明满足最小SINR要求的波成形优化方法不仅能得到最小发射功率,同时具有改善多播用户间公平性的特性,并得到一些重要结论。

基于多级码编码正交频分复用的差分幅度相位调制

数字调幅广播(DAMB)需要高速的数据传输率,为此本文提出一种具有高带宽效率的编码调制方案。采用16差分幅度相位(16DAPSK)加正交频分复用(OFDM)调制,采用多级码(MLC)作为纠错编码,其分量码为标准卷积码及其删除型卷积码,系统具有高的带宽利用率,抗多径传输,接收端可以并行解码,以减小通常逐层解码所带来的大的时延和误差传播,并且由于差分调制的引入,接收端可以采用非相关检测,且毋须均衡器,简化了接收机的设计,本文还比较了短波信道中,采用时域差分和频域差分的效果,并得出了相应的结论。