基于可微分架构搜索的多载波信号自动调制识别

针对城市多径信道下缺乏多载波信号通用数据集,以及传统信号特征与网络模型难以有效识别低信噪比下失真信号调制类型的问题,提出一种基于可微分架构搜索的多载波信号自动调制识别算法。首先,产生了常见OFDM、FBMC与OTFS多载波信号经过典型城市多径信道的接收信号数据集,选取对调制参数不敏感的信号时频图作为特征向量来训练神经网络;其次,采用可微分架构搜索方法自动搜索最佳网络结构,避免了网络结构设计的反复验证工作;最后,在特征学习过程中引入联合注意力机制,将失真信号特征进行空间转换以降低多径干扰影响,同时计算特征图各通道信息权重并排序,以提升相关特征图通道的分类效果。仿真结果表明,所提算法不仅能提升在城市多径信道环境下尤其是低信噪比时的识别正确率,而且对调制参数变化和小样本场景具有更好的鲁棒性。

飞跨电容型多电平整流器载波重构调制策略

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还具备载波移相调制策略的飞跨电容电压自平衡特性。仿真与实验结果验证了所提调制策略的有效性。

基于多载波阵的定域调制技术

基于多载波阵,可以进行定位调制,实现信息的定向和定距传输,误码率仅在指定位置处出现零陷,从而提高物理层通信的安全性.但当指定位置与接收位置存在失配时,信号接收性能会明显下降。在定位调制技术的基础上,提出一种对位置误差不甚敏感的定域调制技术,其信息传输误码率的零陷宽度可在一定范围内进行调整,从而可在通信安全性和鲁棒性之间进行适当的折衷.将一维伍德沃德-劳森综合法推广为二维,以实现角度-距离二维平顶方向图的综合,将发射信号能量聚焦在预先设定的角度和距离区域内;构造伍德沃德-劳森综合法中所选角度和距离所对应的多载波阵流形矢量;在上述多载波阵流形矢量所张成空间的正交补空间中随机选择一个矢量,进行非信号能量聚焦区域的加密.仿真结果表明,所提定域调制方法可保证在整个预先设定的角度和距离区域内都具有较好的信号接收性能.

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

基于联合功率量/载波调制的DC-DC变换器功率/数据复合传输方法

DC-DC变换器可以同时进行功率变换和数据传输。针对较低通信速率限制功率/数据复合传输(power/data multiplexing transmission,PDMT)应用的难题,提出一种联合功率量/载波调制(joint power/carrier modulation,JPCM)的新方案。与传统二进制PDMT方案不同,JPCM同时对功率量/载波进行2FSK调制,实现两种数据并行传输,可以看作一种四进制FSK,有效提高通信速率。相较于传统四进制PDMT方案,JPCM方案解调环节所需带通滤波器数目可减少一半,且软件开销更低。首先,证明PDMT在理论上的可行性;然后,根据4种不同电压纹波频率配置不同码元,并设计了包含高低数据位调制的JPCM和基于滑动傅里叶变换的数据解调方案;此外,重点分析输出参考电压突变对通信的影响,动态调整阈值可有效抑制误码;最后,搭建一个由2个Buck变换器并联的实验装置,实验结果表明在稳态、负载突变和输出参考电压突变的工况下,JPCM方案均能实现20 kb/s的通信速率,验证了该方案的有效性。

子载波信道模型盲均衡非合作水声正交频分复用类内调制识别

针对水声多径信道下传统正交频分复用(OFDM)类内调制识别特征稳健性不足导致识别方法失效的问题,提出了基于子载波信道模型盲均衡的水声OFDM类内调制识别方法,可识别类内调制方式包括BPSK、QPSK、8PSK及16QAM。首先,提出一种针对OFDM子载波映射符号的分块策略提高盲均衡的性能。然后,利用期望最大化(EM)算法,在该分块策略下对每个分块内的子载波映射符号进行处理,估计出信道衰落系数和噪声功率;进一步利用K均值聚类(K-means)算法得到该分块映射符号对应的信道衰落系数,并将该信道衰落系数作为EM算法的初始值,使EM算法能够快速收敛。最后,利用最大似然(ML)分类器实现OFDM类内调制识别。仿真和实验结果表明,提出的EM-Block-ML方法实现了水声多径信道下高可靠的OFDM类内调制识别,验证了所提识别方法的有效性。

基于载波调制的光纤通信故障数据诊断方法

光纤通信信号一般具有复杂的低频成分,在通信信道中传输难以匹配信道特性,导致光纤通信故障诊断准确度不高,因此提出了一种基于载波调制的光纤通信故障数据诊断方法。该方法通过采集并预处理光纤通信信号,将采集信号加载到高频载波上实现载波调制,然后输入BP神经网络进行初步故障诊断。进一步利用换班测试法确定故障数据在通信链路上的位置。实验结果表明,该方法在实现光纤通信故障数据诊断的同时,能够准确定位故障数据在通信链路中的位置。

载波频偏和相关信道对二维索引调制的影响

二维索引调制在5G物理层MIMO-OFDM架构上引入索引调制思想,利用时频域二维索引资源传输额外信息,可以有效降低发射功率,提高频谱效率,是未来6G系统潜在的使能技术。但是,实际工作系统中常常存在载波频偏,使得子载波间的正交性被破坏,从而降低系统误码性能。此外,呈现相关特性的MIMO信道也会造成系统传输性能的下降。为研究载波频偏和相关信道对二维索引调制系统误码性能的影响,对受二者影响下的系统误码率性能进行了理论分析和仿真验证。通过理论推导,获得了闭合的性能表达式,数值仿真结果验证了所得理论结果的正确性,可以为二维索引调制系统的工程化设计提供借鉴。

用于光伏逆变器故障穿越的载波交叠调制优化

为了解决三电平光伏逆变器故障穿越时的中点电位平衡问题,在已有的脉宽调制和中点电位平衡方法基础上,提出一种新型的深度载波交叠调制法(deep carrier overlapping PWM,DCO-PWM)。该方法通过尽量增加上下层载波的交叠深度,削弱了中矢量对中点电位的影响,实现了在故障冲击和高无功电流工况下保持中点电位平衡和并网电流可控。针对DCO-PWM增加了功率器件开关次数的问题,开发了一种调制策略的分相切换方法,仅在中点电位差超出设定阈值时,将调制波中间相切换到DCO-PWM,其他状态仍然使用常规的载波同相层叠调制法(carrier phase disposition PWM,CPD-PWM),从而降低了并网电流的谐波含量和器件开关损耗。通过实验验证了上述方法在三电平逆变器低电压故障穿越过程中,可有效增强对并网电流和中点电压的控制,从而保证故障状态的安全可靠穿越。

一种Wi-Fi 6信号调制分析载波同步技术

近年来,无线局域网飞速发展,随着Wi-Fi 6标准的发布,各大无线设备制造商纷纷推出基于Wi-Fi 6标准的产品。然而Wi-Fi 6产品指标测试、故障诊断、标准符合性测试等均需测量仪器的支撑,为Wi-Fi 6信号测试分析仪器带来广泛的市场需求。文章主要研究Wi-Fi 6信号调制分析载波同步技术,提出基于训练序列和高效信号域频偏的估计方法,实现对WiFi 6信号的高精度解调。

载波移相调制下模块化多电平变换器的两类共模电压机理分析

在载波移相脉宽调制下,适用于中压应用的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)存在两类共模电压(common-mode voltage,CMV)问题,即系统共模电压(system CMV,SCMV)与桥臂共模电压(arms CMV,ACMV)。目前还未有学者对两类CMV的产生机理和基本成分进行详尽的分析,文中以开关函数和子模块电容电压波动为出发点,进而得出两类CMV的基本成分和产生来源,然后对SCMV影响下的轴电压和轴电流及ACMV影响下的桥臂环流进行分析;利用得到的两类CMV的表达式对CMV抑制策略下两类CMV的相互关系进行分析,并对两类CMV的机理分析进行仿真和实验验证,为研究两类CMV对MMC系统产生的影响及其抑制策略提供理论依据。

M-APSK鉴相算法与并行载波同步方法

为实现M进制幅相调制(M-APSK)体制下高阶调制信号的相位精细校正,将DVB-S2标准推荐的16APSK和32APSK的Q次方无数据辅助鉴相算法进行了扩展,以应用于64APSK、128APSK和256APSK等高阶调制。针对高阶调制的有效鉴相星座点占比较低时环路工作不稳定的问题提出了改进算法,通过对功率归一化后接收符号的幅值进行阈值判决,仅在高于阈值时进行鉴相,低于阈值时则不改变滤波器状态和相位补偿值,以提高星座点的鉴相有效性和可靠性,从而降低入锁门限。针对高速数传的符号速率非常高,而处理器的工作时钟频率相对较低的问题,提出了一种适用于M-APSK的并行载波同步方法,可以满足接收机工作时钟处理需要。相对于传统固定编码调制(CCM)的载波同步环路,该并行方法还可应用于可变编码调制(VCM)体制的频率跟踪。

O-OFDM索引调制的分步优化信号映射方法

【目的】采用随机映射以及传统星座图会导致已有光正交频分复用(O-OFDM)-索引调制(IM)系统的误码率(BER)性能无法达到最优,因此,文章基于激活子载波的最优选择以及星座图的最优旋转提出了一种分步优化信号映射方法,旨在通过分步优化信号映射方法实现O-OFDM-IM系统BER性能的改善。【方法】在发射端,首先依据信道状态信息,采用信道范数最大化准则选择最优激活子载波组合;其次,利用信道状态信息,以∂=0.5°为步长,采用穷举搜索算法得到最优星座图;之后,将通过旋转获得的最优星座图加载到激活的子载波上进行信号传输;最后在接收端利用最大似然(ML)检测算法对原始信号进行恢复来实现最小的系统错误概率。【结果】仿真表明,在强湍流、BER=10-4和调制阶数为16的条件下,采用文章所提方法后,(4,2)O-OFDM-IM系统的信噪比(SNR)降低了约1.45 dB。此外,随着湍流强度的增大,BER性能的改善更明显。如,8正交幅度(QAM)、BER=10-4时,(4,2)O-OFDM-IM系统的SNR在强湍流下降低了约1.35 dB,在弱湍流下则降低了1.2 dB。【结论】由仿真结果可知,在已知信道状态信息的前提下,文章所提方法可有效改善湍流信道下系统的BER性能。

串联补偿无线电能传输变换器载波通信研究

无线电能传输(WPT)负载电压、电流等状态信息需送到原边进行闭环控制和监控处理,副边到原边的通信至关重要。首先介绍了电容调制的WPT系统拓扑和工作原理,电容调制与否使得系统拓扑发生变化,未调制时原、副边拓扑为串/串(S/S)结构;调制时原、副边拓扑为串/串并(S/SP)结构。调制电容的投切形成两种状态来传递通信信息,且该状态变化可以反映到原边电流上。其次采用幅移键控(ASK)解调电路对原边电流处理即可还原通信信号,为提高解调精度和抗干扰能力,对ASK解调电路进行改进。最后通过仿真和实验验证了方案的有效性,实验结果表明,该系统在100 W的运行功率、2~5 kHz的通信频率下,可以精准完成副边到原边的通信。

反向散射中基于载波索引的混合NOMA方案

基于功率域非正交多址的环境反向散射通信系统上行链路常通过距离差完成用户配对。无源反向散射系统的双重信道衰落,导致远端边缘设备无法满足通信所需功率或解码所需信干噪比(Signal-to-Interference-Noise Ratio,SINR)约束。为了解决上述问题,提出一种OFDM和具有索引调制(Index Modulation,IM)的OFDM混合的上行NOMA方案,该方案由标签调制方案和反射系数调节方案组成。OFDM-IM提供了更好的能量效率,可以使功率水平低的设备满足通信条件。反向散射设备(Backscatter Devices,BD)根据接收到的功率水平,灵活地选择OFDM或者OFDM-IM,并在功率域叠加;通过调节反射系数保证叠加信号的功率差,接收机利用功率电平来执行多用户检测。实验结果表明,该方能够有效地提高远端用户解码的成功率,并且解码用户数量的增加提高了系统容量。

非对称级联多电平功率放大器的虚拟载波移相PWM调制策略

由N个相同H桥功率模块(H-bridge power module,HBPM)组成的传统级联H桥功率放大器(cascaded H-bridge power amplifier,CHB-PA)最多可输出2N+1的电平数,输出电平数直接影响功率放大器的正弦特性和保真性能。在级联HBPM数量相同的情况下,首先提出了一种非对称级联多电平功率放大器(asymmetrical cascaded multilevel power amplifier,ACM-PA);其次,为了与传统CHB-PA有相同HBPM数目的ACM-PA,提出一种虚拟载波移相脉宽调制(virtual carrier phase shift pulse width modulation,VCPS-PWM)策略,将输出电平数提高到6N-3;最后,通过仿真对比验证了所提出的ACM-PA和VCPS-PWM可以显著提高输出电平数,降低负载电流的总谐波失真,提高功率放大器的保真性能。

CFO条件下的OFDM子载波调制样式识别方法

提出了一种基于信号幅度分布特征与多次方谱线特征相结合的调制样式识别算法。该算法主要基于正交解调后的正交频分复用子载波信号的幅度分布特征,采用直方图统计的方法实现多进制相移键控和多进制正交幅度调制识别,用多方次谱特征实现多进制相移键控类的调制识别。相比基于经典的高阶累积量的调制识别算法,具有更好的载波频率残留偏差适应能力,在载波频率偏差条件下,提高了调制识别率;相比循环平稳方法,具有更好的信噪比适应能力。仿真实验结果表明了该方法的有效性,相同的识别率下能适应更低的信噪比。

基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法

光纤通信网络传输信道畸变,影响了光纤通信网络传输质量,为此,提出了基于载波调制的光纤通信网络传输质量提升方法。构建光纤通信网络传输的传输大数据采集和特征分析模型,结合模糊聚类方法进行光纤通信网络输出信道的扩频处理,采用载波调制方法进行光纤通信网络的波特均衡控制,抑制光纤通信网络传输信道畸变,优化光纤通信网络传输质量。结果表明,采用该方法进行光纤通信网络传输精度可达96.2%,网络信道均衡性较好,输出误码率较低,在16 dB和13 dB时可达最低误码率,有效提升了光纤通信网络传输质量。

基于随机载波脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理

基于随机载波正弦脉冲宽度调制技术的原理,建立在随机载波正弦脉冲宽度调制下电压源变换器输出超高次谐波模型,研究载波频率随机性与超高次谐波幅值和相位随机性之间的关系。超高次谐波频谱分布更宽,且幅值近似服从正态分布特征,载波随机性导致超高次谐波相位随机性,并基本呈现均匀分布特征。利用此特征,研究载波未同步的变换器群发射超高次谐波的超高次谐波叠加相消原理,提出基于随机载波正弦脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理,以达到广泛频段内超高次谐波抑制的目的。仿真和实验结果表明,特定次超高次谐波幅值及相位特征符合理论分析,该超高次谐波抑制机理可行有效。

电力载波芯片全数字QAM调制器电路设计

文中设计一种应用于高速窄带电力载波芯片中信号发射机部分的正交幅度调制(QAM)调制器。采用自上而下的方法,首先进行调制系统整体设计,再对各模块进行设计,最后进行各模块的顶层设计,所有电路的设计采用Verilog HDL进行描述。所设计的64QAM调制器可以实现信号在频带受限的信道中以较高的速率传输,满足电力载波芯片内QAM部分的设计要求。