基于探针故障检测的载波组网监测技术研究

电网智能化已经成为国际趋势,智能电网是一个现代化电力系统网络设施,通过自动化控制和现代通信技术提高电力和数据传输的效率、可靠性和安全性。保障输电线路的可靠性一直是智能电网领域研究的热点问题,它对于电网的安全稳定运行具有重要意义,其中,故障诊断是智能电网的重中之重。

电力线通信系统中的子载波组分配

研究电力线通信系统在各种约束下的速率自适应子载波分配模型,提出一种基于层次分析法的动态子载波组分配算法。为了对比还提出以一种不含决策者偏好信息和比特功率比最大化的逐子载波分配算法。在典型电力线信道环境下还仿真以一个子载波为一组的子载波组分配算法,结果表明一子载波一组的子载波组分配算法性能最优,但其复杂度最大,而动态子载波组分配算法的性能与逐子载波分配对比算法的性能相当,且接近于一子载波一组的分配算法,复杂度大大减少。

电力线通信中动态子载波组分配

针对电力线通信自适应OFDM系统的限制条件,探讨在每OFDM符号内各RT用户要求的约束下,研究系统总功率地窖注水分配后多子载波上的速率自适应子载波分配模型,提出一种新的动态子载波组分配算法。在典型电力线信道环境下对其仿真,并与另外两种分配算法进行比较,结果表明,本文动态子载波组分配算法的复杂度大大减小,能满足多用户资源分配的多目标要求。

基于滤波器组多载波交错梳状谱的雷达通信一体化信号技术

雷达通信一体化是在实现无线通信的同时实现目标探测,以减小电磁干扰,提高频谱利用率。信号设计是雷达通信一体化技术实现的关键。由于常见的基于正交频分复用(OFDM)的雷达通信一体化信号存在频偏敏感和带外辐射过高的问题,不适用于高动态应用场景。考虑到滤波器组多载波(FBMC)信号具有高多普勒容限和低带外泄露的优点,该文在FBMC框架下,通过优化雷达通信子载波时频位置,提出了一种FBMC梳状谱雷达通信一体化信号设计方法。由于FBMC信号载波间与符号间存在固有干扰,因此信道估计不准确且不适应快时变信道,因此该文设计了一种交错梳状辅助导频结构,消除固有干扰的同时实现信道跟踪。此外,一体化信号中雷达复信号会对通信信号引入实干扰,该文提出了一种基于干扰利用的实干扰补偿算法,将实干扰用于通信信号还原。仿真结果表明,在快时变信道下,该文所设计的雷达通信一体化信号在进行高数据率传输过程中具有较低的误码率,且具有较好的雷达探测性能。

新型多载波光通信系统研究进展(特邀)

为了满足当前日益增长的通信容量需求,新型多载波光纤通信技术成为科研人员关注的焦点。文章回顾了近20年来传统正交频分复用(OFDM)在光纤通信领域的发展历程,梳理了近年来滤波器组多载波(FBMC)和通用滤波多载波(UFMC)在光纤通信领域的相关研究。自2016年以来,针对光通信中OFDM存在的问题,如:带外泄漏高、依赖循环前缀(CP),峰均功率比(PAPR)值过高和系统同步要求高等,国内外众多学者以新型多载波为突破口展开了研究。FBMC光通信具有旁瓣功率最低和频谱利用率高等特点,但是由于使用了偏移正交幅度调制(OQAM),对应的数字信号处理(DSP)算法需要针对虚部干扰重新设计。UFMC光通信具备强大的时间同步偏差容忍性,对频率偏移不敏感,可以复用OFDM的DSP算法,但也存在如何进一步抑制带外功率和降低计算复杂度等问题。最后,文章结合当前的研究现状,对下一代光纤通信系统的诉求提出了研究方向和建议。

时间反转滤波器组多载波水声通信方法

针对水声滤波器组多载波(Filter Bank MultiCarrier,FBMC)传统均衡方法效率低、复杂度高等问题,提出了单阵元无源时间反转镜(Passive Time Reversal Mirror,PTRM)和虚拟时间反转镜(Virtual Time Reversal Mirror,VTRM)的均衡算法,该算法利用时间聚焦原理可以降低水声信道带来的符号间干扰(Inter Symbol Interference,ISI),并且不需要在FBMC符号中插入导频,进一步提高了通信速率.通过仿真和外场实验验证了水声FBMC系统采用单阵元PTRM和VTRM的有效性,结果表明,这两种均衡方法能够有效减少ISI,提高系统可靠性能。

滤波器组多载波系统的高精度符号定时估计

针对滤波器组多载波（FBMC）系统的传统定时同步算法精度较低的问题，研究了其发送信号统计特性，从理论上量化分析了受数据符号重叠影响部分和非重叠部分的同步训练数据的特性，在此基础上提出了一种适用的高精度符号定时估计算法。该算法通过传输一串长度大于滤波器重叠因子的连续相同的训练符号，使得时域合成信号具有多重延迟冗余特性。仿真结果表明，该算法定时精度优于传统方法。

降低滤波器组多载波信号峰均比的边信息嵌入选择性映射方法

针对现有选择性映射(SLM)方法抑制滤波器组多载波(FBMC)信号峰均比(PAPR)的性能不佳及边信息错误率(SIER)高的问题,提出了一种边信息(SI)嵌入的SLM方法来抑制PAPR。在发送端,设计了一组嵌入SI的相位旋转矢量,并将相位旋转矢量同发送数据块相乘产生备选数据块;利用备选数据块的实部和虚部分量的逆离散傅里叶变换(IDFT)输出,设计了基于循环时移的候选FBMC信号,并选择具有最小PAPR的候选信号进行发送。在接收端,利用SI子载波数据的旋转相位不同提出了与发送符号调制阶数无关的低复杂度SI检测器。仿真结果表明,所提方法在发送端能够有效降低FBMC信号的PAPR,在接收端具有良好的SI检测和误比特率(BER)性能。

基于星座符号序列局部相位旋转的低峰均功率比滤波器组多载波结构优化

针对基于离散傅里叶变换(DFT)扩频的低峰均功率比滤波器组多载波(LP-FBMC)结构需要额外传输边带信息(SI)等问题,该文提出一种基于星座符号序列局部相位旋转的无SI优化结构。考虑到SI是由LP-FBMC在发送端对4种信号传输形式进行选择而产生,结合这4种形式解调后的星座符号序列与原符号序列的关系,采用对星座符号序列进行局部相位旋转的方式避免边带信息的传输。局部旋转的方式减少了相位旋转角度的个数,降低了计算复杂度,并在接收端通过扩大相位判定范围的方式提升了相位估计的正确率。仿真结果表明,所提结构不但能保持与LP-FBMC结构相同的峰均功率比抑制性能和相近的误码率性能,而且计算复杂度相较于嵌入式SI结构降低了约20%。

通用滤波组多载波传输技术的研究

本文介绍第5代移动通信系统的通用滤波组多载波(UFMC)特点。正交频分复用调制技术(OFDM)是第4代移动通信系统的最佳选择。然而4G调制方式存在一些缺点,比如较高的峰均功率比(PAPR)和边带泄露。目前的4G系统依赖于OFDM波形,因此不能支持的多样性5G应用系统。本文讨论UFMC系统的PAPR和误比特率(BER)。通过仿真表明,与其他映射方法相比,UFMC系统的BER比正交幅度调制(4QAM)的映射方法小,但是UFMC系统的PAPR比OFDM大。当信噪比为5dB和16QAM映射方法时,UFMC的峰均比是8.235、OFDM是8.841。对于所有其他映射方法,UFMC系统的PAPR比OFDM系统大。因此16QAM映射的方法更适合于UFMC系统。

基于无向干扰图的大规模多输入多输出滤波器组多载波系统下行链路用户聚类

提出了一种基于大规模多输入多输出滤波器组多载波(MIMO-FBMC)系统下行链路的用户聚类算法.在用户组数量和用户数量随机的环境下,该算法将用户和用户之间信道向量的相关系数自适应地表示为无向干扰图,边的权重表示为相邻用户之间信道向量干扰强度,然后根据每个图的权重值之和与阈值比较进行分簇,仿真结果表明,在基站(BS)天线数量不同的情况下,该算法性能优于传统的用户分组方法,并降低了算法复杂度,提高了系统总和速率.

基于CD-net的相干光滤波器组多载波通信系统信道均衡方法

针对基于交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC-OQAM)通信系统的信道均衡问题,提出了一种基于人工神经网络(CD-net)的信道均衡方法。CD-net融合了卷积神经网络和深度神经网络的优点,能够完成CO-FBMC-OQAM通信系统的信道均衡任务。在CD-net中,卷积神经网络模块首先对接收端畸变信号进行特征提取,再由深度神经网络模块完成信号解调和信道均衡,并恢复出原始信息。数值仿真结果表明:与传统信道均衡方法相比,CD-net方法在误码率性能方面具有更大的优势,能够较好地解决CO-FBMC-OQAM系统的信道失真问题。

用于SAR与通信一体化系统的滤波器组多载波波形

合成孔径雷达(SAR)与通信一体化可提升SAR的信息交互能力,实现探测数据实时传输,提升系统整体性能。一体化平台在工作过程中,将引入多普勒偏移和多径效应,这使得广泛研究的正交频分复用(OFDM)一体化波形的正交性无法保持,成像与通信性能受限。该文提出利用滤波器组多载波(FBMC)波形实现SAR与通信一体化,一方面,FBMC波形对子载波间的正交性要求低,可以对抗多普勒与多径效应,另一方面,FBMC波形不采用循环前缀(CP),因此可以避免出现虚假目标,提升了频谱利用率。该文分析了FBMC波形的一体化性能,针对一体化系统中的多径效应与多普勒偏移对FBMC波形的影响展开了研究,并针对大频偏的情况提出了适用于FBMC一体化波形的多普勒补偿算法。基于FBMC的SAR与通信一体化波形在宽测绘带SAR与通信一体化系统中有更好的性能,仿真试验验证了该结论。

滤波器组多载波技术仿真性能分析

基于滤波器组的多载波调制技术是第5代移动通信系统(5G)研究的关键技术之一。与传统的调制技术相比滤波器组多载波技术具有不需要插入循环前缀、较低旁瓣等优点,其技术发展尚处于探索阶段。使用滤波器组多载波技术调制方式实现信号调制主要有两种方式,其中之一的FBMC是在IFFT的基础上使用原型滤波器在帧结构水平上对信号进行滤波,因此重点是设计出滤波器组对帧信号的合理处理方式。

基于信干噪比的多输入多输出滤波器组多载波系统信道均衡算法

交错正交幅度调制的滤波器组多载波技术(filter banks multicarrier/offset quadrature amplitude modulation,FBMC/OQAM)与多输入多输出技术(multiple input multiple output,MIMO)相结合的MIMO-FBMC系统,虽然可提升整个通信系统的频谱效率,但因载波间的非严格正交,内部的载波间干扰和码间干扰影响着系统性能。针对上述问题,建立了MIMO-FBMC系统数学模型,将信号与干扰噪声比(signal to interference plus noise ratio,SINR)作为目标函数并对其做最大化处理来进行MIMO-FBMC系统信道均衡算法研究。仿真结果表明,在不同的信道模型下,该算法相比于传统的ZF和MMSE均衡算法能更好地应对频率选择性衰落,具有更强的误码率性能和更强的鲁棒性,能达到更好的均衡效果。

宽零陷广义高斯滤波器组多载波通信在水声双扩展信道中的应用

针对正交频分复用通信在水声多普勒信道中存在严重的子载波间干扰问题,设计了基于广义高斯函数的滤波器组多载波复用系统。该滤波器组在保证子载波时频于二维平面上具有准正交性的前提下,通过扩宽目标时-频点的零陷,提高了系统对时延-多普勒双扩展的鲁棒性。同时,将分数间隔FFT频域均衡算法扩展到了该系统中,以纠正机动性平台的多普勒频偏。仿真分别设计了多径不一致多普勒扩展信道及时变信道两种场景,所设计系统的误比特率性能均比传统OFDM有明显提高。

基于OFDM系统的空时频分组编码方案

提出了一种空时频分组编码方案,其设计思路是:接收端通过子信道的相关特性确定不相关子载波组,并反馈给发射端;发射端基于反馈信息,利用星座旋转预编码矩阵和空时分组编码技术构建空时频分组编码。该方案只反馈子信道的相关性而无需反馈整个信道信息,可应用于任意数量的发射/接收天线,能获得极高的分集增益和带宽效率,且只有较低的解码复杂度。在瑞利衰落环境下的仿真结果证实了此方案的鲁棒性。

一种改进的多载波系统均衡算法

提出了一种利用改进球译码算法实现滤波器组多载波系统(FBMC)的均衡算法。对基于球译码算法的FBMC均衡算法性能进行了分析,说明了算法的最优性。并进一步推导了改进球译码算法降低经典球译码算法复杂度的基本原理。计算机仿真结果表明:改进球译码均衡算法明显优于迫零算法,在显著降低算法复杂度的同时,性能损失较小。

一种基于预留子载波的CA-FBMC系统PAPR抑制算法（英文）

针对引入载波聚合的滤波器组多载波(carrier aggregation-filter bank multicarrier,CA-FBMC)调制系统峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)进一步升高的问题,基于预留子载波(tone reservation,TR)思想,提出一种适用于面向载波聚合的FBMC(filter bank multicarrier)系统降低PAPR的有效方法,利用分量载波间原有保护子载波充当预留子载波成分,结合时域信号剪切的处理方法,在不改变原有信号子载波有效输入数据的前提下,降低系统信号的PAPR。同时,由于重叠因子的存在,为克服系统符号重叠特性的影响,利用后向迭代的处理思想,对时域输出信号进行分组,针对每组信号分别进行迭代剪切处理,并将处理完成的信号进行后向叠加处理,从而避免符号重叠引发的峰值增生而导致PAPR回退的问题。仿真结果表明,该算法可在不影响系统基本传输性能的情况下有效降低系统的PAPR。

认知无线电系统中调制滤波器组的设计

作为一种新的智能频谱共享技术,认知无线电(CR)技术允许认知用户在不干扰授权用户的前提下使用其空闲的频谱而有效提高频谱利用率。为克服传统认知无线电系统物理层传输技术即正交频分复用(OFDM)多载波调制技术因高的旁瓣衰减带来的相邻带间干扰和认知用户对授权用户的干扰,研究了一种可以替代的多载波调制技术,即滤波器组多载波调制技术。将滤波器组的设计归结为一个无约束的线性优化设计原型滤波器问题,并提出一种间接设计的方法。该方法首先采用Parks-McClellan算法设计两个低阶的线性低通滤波器,然后通过插值和级联操作优化设计需要的原型滤波器。仿真结果表明,相对传统的直接设计方法,所提方法能够明显降低滤波器系数长度和改善滤波器组的混叠误差。