MIMO OFDM系统中的Turbo子载波均衡

在MIMOOFDM系统中,为了对抗同天线干扰及由于保护间隔不足而引起的码间干扰和载波间干扰,该文给出了一种基于MMSE的Turbo子载波均衡器。在该算法中,软输入软输出(SISO)的子载波均衡器与软输入软输出(SISO)解码器通过迭代进行软信息交换。仿真结果表明,与非迭代的子载波均衡器相比,该文给出的Turbo子载波均衡器能够有效利用时间和空间分集,使系统性能得到了改善。

一种基于单载波均衡技术的数字信号处理方式的FPGA实现

电磁波在传播的过程中,除了会产生衰减,还会由于反射、绕射和散射形成的分量而产生多径衰落。为了使传输信号能够更好地抵抗各种信道损失的影响,需要在信号传输过程中采用单载波均衡的方式进行处理。对单载波均衡算法中典型的数字信号处理方式,如基于自相关的前导码检测以及RS编解码,进行了研究,并针对系统对FPGA低成本、高运行速率、高传输速率方面的要求,给出了基于FPGA的上述算法的实现。

低复杂度单载波时域均衡算法

由于卫星通信体制的约束,接收机信号处理在时域进行,致使传统信道均衡算法面临高维矩阵求逆困境。充分利用Toeplitz矩阵的特殊结构和连续干扰消除思想,提出了一种低复杂度单载波时域均衡算法,将高维信道均衡系统转换成多个低维信道均衡系统,依次对低维信道均衡系统进行均衡,从而避免对高维矩阵求逆操作。实验结果表明,与传统信道均衡算法相比,所提算法能以更低的计算复杂度实现更相近甚至更优的误码性能。

单载波频域均衡在短波通信中的应用研究

深入探讨了单载波频域均衡(SC-FDE)技术在短波通信中的应用问题。论述了SC-FDE的基本原理,分析了其峰平比(PAR)、频率偏移、计算复杂性等问题,仿真了其在短波多径信道下的性能。分析和仿真均表明,SC-FDE是一种能与OFDM相媲美的短波波形设计方法,在短波通信中具有良好的应用前景。

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。

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.

单载波频域均衡压电声透通信研究

研究了单载波频域均衡压电声透通信技术,将系统复杂度集中至介质一侧,并实现高速压电声透通信。分析了压电声透系统信道特性,通过变步长自适应滤波器,有效降低了信道响应的计算量并提高了收敛速度。提出一种改进的单载波频域均衡相关同步算法,可涵盖已有的多种同步方案并提出最佳同步的帧结构判决方案。在此基础上,结合训练序列信息和能量判决方法,提出了针对压电声透通信系统的综合同步算法。同时针对实际应用中的采样起始点偏移和频率偏差累积问题,提出了相应的优化策略。实验中采用中心频率为500 kHz的换能器,在4 cm厚钢板两侧可达到1.298 Mbps的最大传输速率,表明该算法能有效抑制码间干扰,降低误比特率。

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.

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。

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。

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。

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。

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.

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。