SC-FDMA系统的MMSE-FSE算法分析

单载波频分多址(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)系统均衡器的输入信号通常是按符号间隔进行采样的,其对抽样时间十分敏感。在短波波段,由于多径反射显著,当多径延时接近符号周期长度时,对抽样时间敏感的缺点会被放大。针对短波信道的特征,研究了SC-FDMA系统的分数间隔均衡器(Fractional Spaced Equalizer,FSE)模型,通过与符号间隔均衡器对比发现,虽然符号间隔均衡器可以补偿接收信号的频率响应,但其对短时延衰落信道的补偿效果较差;FSE对于抽样时间的选择不敏感,在多径信道下能够获得更好的性能。链路仿真结果表明,在短时衰落信道环境下,FSE的译码性能比符号间隔均衡器有最大1.5 dB的增益。

智能反射面辅助OFDMA云接入网的资源分配方法

本文研究了智能反射面(IRS)辅助OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址接入)云无线接入网(C-RAN)的下行链路传输系统,其中基带处理单元(BBU)池通过多个远端射频头(RRH)与多个用户进行通信.RRH到用户的接入链路采用OFDMA接入技术.对于BBU池到RRH,采用无线前传链路,并且部署多个IRS以增强链路传输能力.在BBU池和每个RRH发射功率约束下,本文提出通过联合优化前传链路和接入链路资源配置使下行用户和速率最大化.由于该资源配置问题是非凸的,首先采用连续凸逼近(SCA)对目标以及约束条件进行转换.其次,将转换后的问题拆分成三个子问题来交替性求解.最后,计算机仿真结果显示了所提出的联合资源分配方法与其他基准方案相比具有显著的传输性能增益.

一种四天线MIMO-SC-FDMA高精度信道估计方案

针对高速移动环境下频率色散现象以及信道容量低和系统可靠性差的问题,提出采用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术与单载波频分多址(Single Carrier Frequency Division Multiple Acess, SC-FDMA)技术相结合的方法,设计了一种适用于四天线MIMO-SC-FDMA通信系统的高精度信道估计算法。该算法采用空时编码(Spatial Time Block Code, STBC)与时间切换传输分集(Time Switched Transimit Diversity, TSTD)结合的STBC-TSTD分集编码技术,选择自然插值方案,在离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)信道估计方法的基础上设计了一种利用频域加权来提高信道估计精度的高精度信道估计算法,减小了频率色散现象影响,提升了信道容量和系统可靠性,通过仿真分析验证了所提算法的有效性。

一种应用于FDMA应急卫星通信系统的动态带宽调整方法

针对频分多址(Frequency Division Multiple Access,FDMA)应急卫星通信系统通信链路带宽固定情况下对业务数据流量适配度较低以及调整带宽过程中链路中断问题,提出了一种基于IP数据流量的动态带宽调整方法,旨在根据业务需求动态调整带宽以提高卫星资源利用率。在通信站部署网管代理软件并实时监测传输流量,当流量产生变化后实时向网管中心申请调整带宽。网管中心重新调整卫星链路资源并下发调整命令至通信双方站点网管代理软件,通信双方站点网管代理软件协同完成链路参数调整。通过实验验证了提出的动态带宽调整方法灵活可靠,提高了带宽利用率。

频分多址系统分布式强化学习功率控制方法

近年来,深度强化学习作为一种无模型的资源分配方法被用于解决无线网络中的同信道干扰问题。然而,基于常规经验回放策略的网络难以学习到有价值的经验,导致收敛速度较慢;而人工划定探索步长的方式没有考虑算法在每个训练周期上的学习情况,使得对环境的探索存在盲目性,限制了系统频谱效率的提升。对此,提出一种频分多址系统的分布式强化学习功率控制方法,采用优先经验回放策略,鼓励智能体从环境中学习更重要的数据,以加速学习过程;并且设计了一种适用于分布式强化学习、动态调整步长的探索策略,使智能体得以根据自身学习情况探索本地环境,减少人为设定步长带来的盲目性。实验结果表明,相比于现有算法,所提方法加快了收敛速度,提高了移动场景下的同信道干扰抑制能力,在大型网络中具有更高的性能。

基于频分多址的多用户OFDM通信雷达一体化方案

通信雷达一体化(RadCom)被认为是下一代通信技术的重要研究方向,受到了学术界和工业界的广泛关注。研究了基于频分多址(FDMA)的多用户OFDM RadCom方案,其关键问题在于多用户子载波分配方式。不同的子载波分配方式会导致雷达距离处理出现不同的旁瓣水平,从而影响雷达的测距性能,在子载波采用连续分配和随机分配方式的情况下,各用户在雷达距离处理时会出现明显的旁瓣,雷达测距性能退化严重。为了找到适当的子载波分配方式,使得各用户的雷达距离处理的旁瓣水平尽可能低,以距离观测窗内的综合旁瓣水平作为代价函数,发现在用户数受限的情况下,子载波采用等间隔分配方式时,代价函数取得最小值,所有用户的旁瓣水平在距离观测窗内最低,各用户都能够有效地实现雷达探测功能。最后,在车联网(IoV)场景下,对不同的子载波分配方式进行仿真和对比,验证了子载波等间隔分配的有效性。

基于纠错反馈的FCrSK带内频分多址干扰对消算法

LoRa技术近年来在低轨卫星通信中得到广泛关注,但仍存在抗多普勒频移能力差和多址容量低的问题。为此,基于具有良好抗快时变衰落的折叠调频斜率键控调制(FCrSK)波形,设计了带内频分多址接入方式。其中每个用户采用不同初始频率信道实现多址接入,且所有用户均共享相同的频带资源。并且分析了该多址方式存在的多址干扰问题,给出了一种基于纠错反馈的带内频分多址干扰对消方法,该技术相较于LoRa体现出更好的多址接入容量和更强的多普勒鲁棒性。

CDMA+FDMA非差非组合区域PPP-RTK

为顺应多频多模发展趋势,PPP-RTK技术正逐步由传统的消电离层组合数据处理模式发展为非差非组合模式。现有非差非组合PPP-RTK研究多针对码分多址(CDMA)系统,而频分多址(FDMA)PPP-RTK受频率间偏差的影响难以实现。本文针对区域参考网,提出了一种CDMA+FDMA多系统非差非组合PPP-RTK模型,该模型能灵活处理多频多模两类信号体制的数据。为了实现FDMA PPP-RTK,本文利用整数可估理论保证了模糊度固定的严密性,该FDMA PPP-RTK模型适用于同款接收机的参考网。本文采集了香港地区连续运行参考网的GPS、BDS、Galileo、GLONASS数据进行试验,数据采样率为30 s。服务端结果表明,由于各产品之间高度相关,对组合产品进行精度评估是有必要的。组合卫星钟差、卫星相位偏差和电离层产品后,精度达到毫米级,满足用户精密改正的要求。用户端仿动态定位结果表明,GPS、BDS和Galileo单系统PPP-RTK分别在5、1和3 min实现了模糊度首次固定,定位误差收敛至厘米级。GLONASS组合GPS实现了首历元模糊度固定,定位精度比GPS单系统提升了9%、12%、14%(东、北、天3个方向)。BDS组合GPS同样能实现首历元模糊度固定,定位精度比GPS单系统提升了29%、22%、18%,额外加入Galileo观测值,定位精度进一步提升了12%、8%、16%。再加入GLONASS观测值,定位精度仍有小幅提升(4%、3%、8%)。

IRS-OFDMA系统中基于用户QoS的下行资源分配方案

针对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)系统中最大化下行系统吞吐量问题,在保障用户服务质量(quality of service,QoS)的前提下,提出了一种有关子载波、功率和IRS反射相位的资源分配方案。在固定反射相位的情况下,基于用户优先级准则分配载波,载波分配后采用注水算法对用户载波间功率进行分配;在固定子载波和功率分配的情况下,通过连续凸逼近求出相位解;多次交替优化后在满足迭代次数及收敛精度要求时,得到子载波分配因子、功率分配系数和反射相位的近似解。仿真结果表明,方案相较于其他方案可以有效提高系统吞吐量且保障用户QoS速率。

基于OFDMA的多小区协作可见光通信系统二维功率分配算法

为了消除可见光通信系统中多小区和多用户信号干扰,提出一种基于正交频分多址(OFDMA)的多小区协作可见光通信系统二维功率分配算法。首先,根据信道情况,采用OFDMA多小区协作资源分配算法给信道情况差的用户分配更高的功率;然后,根据信道信息求解共照区域用户多个协作发光二极管(LED)的发送功率比,得到最优的目标叠加星座。仿真结果表明:与平均功率分配算法相比,一维功率分配算法误码率性能平均提升了16%;与一维功率分配算法相比,二维功率分配算法误码率性能平均提升了10%。

减小SC-FDMA与OFDMA系统PAPR的方法分析

为了有效减小SC-FDMA系统的高峰值平均功率比(PAPR),采用DFT扩频技术对单载波频分多址(SC-FDMA)和正交频分多址(OFDMA)上行系统的PAPR性能进行比较与仿真分析。结果表明,这里采用DFT扩频方法能有效减小SCFDMA系统PAPR,且明显优于OFDMA系统。

LTE-Advanced上行SC-FDMA MIMO系统的信干噪比性能分析

LTE上行系统中,使用单载波频分多址技术(SC-FDMA),并采用离散傅里叶变换扩频的正交频分复用多址(DFT-S-OFDMA)技术作为SC-FDMA的实现方案.在LTE-Advanced标准化过程中,考虑采用DFT-S-OFDMA技术作为上行多址方案,同时,为了获得更高的峰值速率和系统性能,决定采用单用户多输入多输出(SU-MIMO)及预编码技术.针对LTE-Advanced系统上行DFT-S-OFDMA方案在MIMO系统中的应用,提出一种信干噪比(SINR)的性能分析方法.该方法基于DFT-S-OFDMA收发机实现结构,利用信道频域响应和噪声方差,接收端采用最小均方误差(MMSE)均衡,分析得到SINR的闭合表达式,获得的SINR能很好地应用于自适应调制编码(AMC)方式的选择.仿真结果表明,多径信道下基于该等效SINR的误块率(BLER)性能曲线能很好地匹配系统在高斯白噪声信道下的性能曲线.

基于离散余弦变换的SC-FDMA系统

在单载波频分多址接入(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统中提出用Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型4种不同类型离散余弦变换代替离散傅里叶变换。基于不同变换,分别推导上行链路传输信号时域表达式,并对推导式展开分析,比较基于不同类型离散余弦变换的SC-FDMA系统信号的特性及PAPR(peak to av-erage power ratio)性能。仿真结果表明基于DCT-Ⅱ的SC-FDMA系统与基于DFT(discrete Fourier transform)的系统一致,具有更好的PAPR特性。

认知无线电下行链路中的OFDMA资源分配算法

本文提出一种适用于下行认知无线电系统的正交频分多址接入资源分配算法,在总发射功率、误比特率和对授权用户干扰受限的条件下最大化系统信息传输速率.本算法分两步实现:首先通过比较各认知用户在各子载波上单位信号发送条件下接收信号的信干噪比实现子载波分配;然后利用凸优化理论求解非负实数域内的比特数和功率值的最优解,并将其调整为符合实际系统需要的比特数和功率值,实现比特和功率分配.仿真结果表明,相比传统的基于频谱空洞的资源分配算法,本算法可以提供显著的系统信息传输速率增益.

基于CoaXPress接口的高速串行传输系统设计

CoaXPress是一种新型高速数字图像传输接口标准,适用于各种高速和高带宽图像传输应用。本文设计实现了一种基于CoaXPress接口的高速串行传输系统。针对多路高速串行数据传输、调度、缓存和同步难题,硬件上每个模块设计4路CoaXPress接口,模块以FPGA为核心,采用PCIe3.0×8接口与主控制器进行通信,使用DDR4缓存高速数据;FPGA固件逻辑设计中使用XDMA硬核与主控制器进行通信,使用FDMA完成对DDR4的数据调度,使用GTH收发高速串行数据;采用FIFO缓存同步技术和PXI_TRIG触发总线技术相结合的方法,成功地实现了8个CoaXPress发送模块共32路发送接口之间的同步。最终对CoaXPress接口模块和系统进行了测试,CoaXPress接口的眼图、码速率、误码率、同步精度均满足要求。本文所设计的基于CoaXPress接口的高速串行传输系统工作稳定,性能可靠,已应用于新一代空间飞行器载荷—数传链路测试。

SC-FDMA上行系统中一种频域迭代块DFE均衡方法

针对多径衰落信道条件下多用户单载波频分多址(SC-FDMA)上行系统中的符号间干扰和多用户间干扰问题,结合分集合并,设计了一种新的多用户SC-FDMA接收结构,并在此基础上提出了一种频域迭代块判决反馈均衡方法.该方法利用输入-判决符号相关系数,优化前馈滤波器和反馈滤波器的抽头系数,使得每次迭代过程中信号的信干噪比最大,逐步消除干扰,提高了数据检测的可靠性.仿真结果表明,该均衡方法有较好的误比特率性能.

保证混合业务质量的跨层OFDMA资源分配方法

提出了一种新的跨层正交频分多址(OFDMA)系统资源分配方法,其综合考虑了无线信道的时变特征和媒体接入子层(MAC)业务服务质量(QoS)要求,将MAC层分组调度和物理层的子信道分配及自适应调制编码进行联合设计,目的是在保证实时时延敏感业务和非实时业务的QoS基础上最大化系统吞吐量.在子载波分配过程中,分别采用了信道依赖的最早预期(CD-EDD)算法和最小速率需求(MRR)算法,对实时时延敏感业务和非实时业务进行调度.基于IEEE 802.16标准建立了动态仿真模型对算法性能进行评估,结果表明,本方法较传统的最大信噪比方法在系统吞吐量相近的情况下,在时延特性、用户公平性方面有较大性能提升.

水声正交频分多址上行通信稀疏信道估计与导频优化

针对水声正交频分多址(OFDMA)上行通信中用户导频数量少、分布不均匀,导致传统内插信道估计方法产生误码平层的问题,提出一种稀疏信道估计与导频优化方法.基于压缩感知(CS)理论估计稀疏信道冲激响应,并依据CS理论中测量矩阵互相关最小化原理,提出基于随机搜索的导频图案和导频功率联合优化算法.仿真结果表明,所提方法在不同多径扩展信道下的性能均优于基于线性内插的最小二乘估计、未经导频优化的CS信道估计以及单纯基于导频图案优化的CS信道估计.水池实验分别验证了交织式和广义式子载波分配的水声OFDMA上行通信性能,在接收信噪比高于10 d B时利用所提方法实现了两用户接入的可靠通信.

大规模MIMO OFDMA下行系统能效资源分配算法

针对大规模多输入多输出(MIMO)正交频分多址(OFDMA)下行移动通信系统,提出了一种基于能效最优的资源分配算法。所提算法在采用迫零(ZF)预编码的情况下,以最大化系统能效的下界为准则,同时考虑每个用户的最低速率要求,通过调整带宽分配、功率分配和基站天线数分配来优化能效函数。首先根据优化条件提出了一种迭代算法确定每个用户的带宽分配,然后利用分数规划的性质并采用凸优化方法,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明,所提算法在较少迭代次数的同时能够取得较好的系统能效性能和吞吐量性能。

正交频分多址系统中一种面向多业务应用的自适应资源分配算法

针对正交频分多址(OFDMA)系统下行链路多业务自适应调度的问题,该文首先以最大化系统吞吐量为优化目标、每种业务的服务质量(Qo S)保证为约束条件,建立了一种通用的多业务自适应资源分配模型。为解决此优化问题,提出了一种具体的自适应资源调度算法。该算法对实时业务按照"用户选择最好的信道"的原则分配尽可能少的资源以保证其Qo S,对非实时业务把尽可能多的剩余资源按照"信道选择最好的用户"的原则进行分配,充分利用信道资源,提升系统容量。仿真结果表明,该算法保证了下行OFDMA系统吞吐量的同时,在实时业务的延时和丢包率等方面有一定的优越性。