NC-OFDM雷达通信一体化设计

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,已成为近年来的研究热点。针对目前频谱资源稀缺的情况,结合认知无线电的概念,提出了基于非连续正交频分复用(NC-OFDM)的雷达通信一体化设计,对NC-OFDM雷达通信一体化信号测量目标特征进行了距离及速度的估计,并对基于NC-OFDM雷达通信一体化信号模糊函数、雷达成像的距离分辨率和方位分辨率、自相关性及误码率进行了分析,同时,选取互信息作为指标,利用优化算法进行波形设计。仿真结果表明,NC-OFDM雷达通信一体化信号具有较好的雷达探测性能和更为优良的无线通信性能。

认知无线电NC-OFDM系统中基于压缩感知的信道估计新方法

提出了一种基于压缩感知(CS,compressive sensing)理论的不连续子载波正交频分复用(NC-OFDM,non-contiguous orthogonal frequency division multiplexing)系统信道估计新方法,全面研究了认知无线电NC-OFDM系统CS信道估计的理论框架、导频图案的设计、信道估计算法,并依据CS测量矩阵设计理论提出了测量矩阵互相关最小化的导频图案优化准则。仿真结果表明,同已有的NC-OFDM系统信道估计方法相比,CS信道估计能够在多种禁用子载波场景下,使用较少导频获得很好的信道估计性能。

随钻数据声波NC-OFDM传输及噪声抑制的研究

随着随钻测井技术的高速发展,多维立体化地层数据的实时传输变得尤为重要。针对目前传统传输方式的低速率、高成本及非实时性,提出了一种基于非连续正交频分复用调制的声波传输方式。首先,利用传输矩阵法对钻柱信道的幅频特性进行仿真,并在此基础上提出了信道估计算法以获取子信道的频率响应;然后,采用双加速度传感器阵列接收相移声波信号,通过接收信号的相关性可以有效的抑制上行传输中地面强噪声的干扰;最后设计了一套通信测试装置,对实验钻柱信道下系统传输性能进行验证。仿真及实测结果表明,该方案可以具有较高的传输速率和可靠性。

基于修正变换域降噪的NC-OFDM信道估计算法

针对NC-OFDM系统在某些相干带宽内可能没有足够的导引符号,导致基于频域内插的LS信道估计算法性能较差的问题,提出了一种修正变换域降噪的信道估计算法。该算法利用NC-OFDM系统信道衰落系数的时频域关系,通过IDFT在时域估计信道多径衰落,并进行降噪滤波,然后采用DFT估计频域信道衰落系数,从而避免了频域内插。仿真结果表明,在仿真条件下,该方法比传统基于频域内插的LS信道估计有约4dB的性能增益。

基于NC-OFDM的认知无线电自适应动态资源分配算法

如何提高无线电资源的利用率已经成为国内外研究的一个热点,而认知无线电技术为解决这个问题提供了一个新思路。非连续正交频分复用(NC-OFDM)技术灵活的选频方案为实现认知无线电系统提供了良好的平台。本文针对NC-OFDM系统的特点,提出了一种新的无线电资源分配算法,在该算法中认知无线电用户根据感知的资源环境,针对用户的带宽以及QoS等要求,在"比例公平"原则下通过对子载波和功率的分配使得整个信道容量达到最大。本算法引入了"衰减因子"和用户设备终端,在不干扰授权用户通信的前提下进行多用户子载波和功率的分配。计算机仿真结果表明:在多径衰落信道下,与FDMA分配方案相比,本文中算法的信道容量得到了显著的提高,其误码率相比于等比特分配算法也有了明显的降低。

基于认知无线电平台的NC-OFDM系统设计与实现

基于USRP2平台设计并实现了一个非连续正交频分复用(NC-OFDM)认知无线电传输系统,给出了系统的软硬件设计详细流程和关键问题的解决方案,并针对NC-OFDM系统提出了一种快速抑制峰均比的自适应算法。硬件仿真结果表明,本系统能够在USRP2平台上成功实现无线通信的数据传送与接收,为认知无线电由理论研究迈向实际应用奠定了基础,有一定的实用价值,同时也为其他基于USRP2的无线系统设计提供了有益借鉴。

NC-OFDM系统性能的仿真分析

研究NC-OFDM系统独特的频谱利用方法,探讨其在认知无线电中的应用,对其提高频谱利用率和避免对授权用户造成干扰的特点进行分析。设计NC-OFDM系统的实现方法,给出系统部分模块的仿真结果。对NC-OFDM系统在关闭不同比例子载波时的误码性能进行仿真,并与OFDM系统进行比较。在不同的信道环境中,分别针对不同的调制方式和不同的多普勒频移对NC-OFDM和OFDM系统的误码性能进行仿真比较。仿真结果表明:NC-OFDM系统在避免对授权用户造成干扰的前提下,提高了频谱的利用率,而且具有良好的误码性能。

认知NC-OFDM系统一种改进的信道估计

介绍了认知无线电NC-OFDM系统中的信道估计技术,着重分析了随机插入导频模式和迭代IDFT变换域降噪方法。通过引入转换分解算法,对迭代IDFT变换域降噪方法进行改进,改进的信道估计算法与迭代IDFT变换域降噪方法有相同的估计性能,但改进的信道估计算法运算量少,估计器复杂度低,提高了硬件资源的利用,具有实用性。

NC-OFDM的PAPR统计特性分析

NC-OFDM(Non-contiguous OFDM)是基于OFDM的频谱池技术,它是认知无线电主要的数据传输方式,系统地分析了NC-OFDM信号的峰均比(PAPR),由于OFDM信号的PAPR取决于一个符号周期内数据的非周期相关特性,因此推导出NC-OFDM信号的相关函数,并用相关系数对相关性进行度量,提出了当信号的相关系数小于0.08这个门限时,可以近似认为信号不相关,并可以用公式计算PAPR的CCDF。仿真结果证明,当总的子载波个数小于8192,可用子载波个数大于128时,其相关系数都在0.08以下,都可以用公式求其PAPR。

基于NC-OFDM系统的快速资源分配算法

非连续正交频分复用(Non-continuous orthogonal frequency division multiplexing,NC-OFDM)技术是认知无线电(Cognitive radio,CR)的一项应用。在NC-OFDM通信系统中,认知用户感知无线环境中授权频段的频谱空洞(Spectrum hole)并加以利用,以减少频谱的浪费。为保证授权用户的通信质量,认知用户需要在授权用户接入通信时立即退出,这使NC-OFDM通信系统对实时性要求较高,适用于OFDM通信系统的传统资源分配算法无法满足实时性要求。基于NC-OFDM系统的频谱特点,提出两种快速资源分配算法。所提出的算法首先依据误比特率与增益噪声比计算功率门限,采用一次判断选出认知用户使用的子信道,降低解空间维数;接着直接计算注水常量,进行初始资源分配;最后基于二分思想对已排序的子信道(方法1)或未排序的子信道(方法2)进行剩余资源的分配。理论分析与仿真结果表明,提出的快速资源分配算法与最优算法的资源分配结果相同(方法1)或相近(方法2),复杂度更低,资源分配的速度更快。

认知无线电NC-OFDM中基于案例推理的无线资源分配

为解决认知无线电NC-OFDM的无线资源分配算法计算复杂度偏高,不便于实际应用的这个问题,提出了一种能够降低计算复杂度的无线资源分配算法。该算法利用案例推理方法,求解认知无线电NC-OFDM系统的子载波分配和功率分配问题,利用粒子群优化方法,降低案例修订过程中的计算复杂度。仿真结果表明,随着案例库的丰富,提出的算法在保证频谱利用率的前提下明显缩短了收敛时间,有效降低了计算复杂度。

基于交叉熵算法的NC-OFDM系统导频设计

交叉熵算法是目前逐步优化而形成的的一种计算方法,在解决多种优化组合的问题上具有较好的性能。在基于信道均方误差的准则下,本文基于交叉熵算法,提出一种适用于非连续正交频分复用(Non-contiguous Orthogonal Frequency Division,NC-OFDM)系统上的导频设计方法。该方法先按照伯努利分布生成导频位置的随机样本,得出信道估计的最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MSE)的样本值,然后通过更新规则对分布参数进行更新,经过几次迭代得到较优的导频位置。仿真结果表明,使用该方法得到的信道具有更好的MSE性能及误比特率(Bit Error Rate,BER)性能。

NC-OFDM系统中加窗技术研究

在非连续OFDM(NC-OFDM)系统中,授权用户会受到感知用户带外泄漏功率的干扰.为了在保护授权用户通信性能的前提下高效利用机会频谱,采用时域加窗的方法,研究了不同窗函数下感知用户对授权用户的干扰问题,分析了窗函数参数、授权用户频谱位置和频谱占用率等系统参数对加窗技术抑制带外干扰性能的影响,并给出了NC-OFDM系统中最优窗的类型.仿真结果表明:针对不同的授权用户频谱位置和频谱占用率参数,时域加窗的方法均可有效降低感知用户对授权用户的干扰.

NC-OFDM系统基于最小功率的导频设计

以导频总功率最小化为准则,提出了一种适用非连续正交频分复用系统的导频设计方法。与传统的子载波总功率受限的导频设计方法相比,对给定的导频辅助信道估计最小均方误差指标,需要较小的导频总功率,从而提高了数据传输的功率利用率,这也响应了当今社会提倡的节能减排的号召。仿真结果证明了该结论。

基于认知无线电的NC-OFDM系统HPA非线性的研究

研究了高功率放大器(HPA)非线性对非连续OFDM(NC-OFDM)信号的影响,给出了基于认知无线电的NC-OFDM系统模型,并仿真分析了主用户(PU)频带干扰温度与NC-OFDM系统HPA参数、频带占用率、子信道间隔、保护载波数量等系统参数的关系,结果表明,HPA的IBO参数和PU频带占用率是决定PU频带干扰的主要因素,而且单纯依靠增加保护载波和子信道间隔对PU频带干扰温度的改善是有限的。所得结论可为NC-OFDM系统中预失真、旁瓣抑制及功率分配等算法的研究提供参考。

考虑HPA非线性的NC-OFDM系统最优参数设计

给出了计算非连续OFDM(NC-OFDM)系统带外功率泄漏和主用户(PU)频带干扰功率的数学模型,在此基础上,把NC-OFDM系统参数设计问题转化为次用户(SU)频谱开销和主用户(PU)干扰温度限制下的非线性规划问题的优化求解.给出了NC-OFDM系统最优参数与高功率放大器(HPA)的输入回退(IBO)参数、PU频带占用率和PU干扰温度容限之间的关系.仿真结果表明,当PU频带占用率和干扰容限给定的条件下,求解所建立的优化问题可以为SU设计最佳的系统参数:最少的保护载波数及系统对功率放大器IBO参数的要求.

混合保护准则下基于NC-OFDM的认知无线电系统功率分配

针对主用户采用OFDM通信体制,认知用户采用NC-OFDM通信体制,认知用户共享主用户授权频谱的工作场景,研究了认知无线电系统功率分配策略。提出依据主用户不同工作状态,采用不同的约束准则:对认知用户工作信道,引入功率泄漏干扰因子约束认知用户的发射功率,以限制对主用户工作信道的泄漏功率强度;对主用户工作信道,设置主用户速率损失上限,以确保主用户正常工作。功率分配算法以混合约束准则为基础,最大化认知无线电系统的传输速率。仿真结果表明,与干扰功率约束机制相比较,本算法能显著提升传输速率。

NC-OFDM在认知无线电中应用的仿真研究

认知无线电环境中,可用频谱具有分布宽、非连续和动态变化的特性。为了解决环境中数据传输的问题,研究设计能够适应频谱特性的通信系统。首先对系统所处的电磁环境进行动态频谱感知,估计出当前时刻的频谱信息,然后根据频谱信息对系统子载波进行裁剪,只利用未被授权用户使用的子载波以NC-OFDM作为传输技术进行数据传送。当通信环境动态变化时,验证系统是否能够准确的估计出当前的频谱信息,然后仿真比较NC-OFDM和NC-MC-CDMA系统的误码性能,并对其结果进行讨论分析。仿真结果表明:NC-OFDM技术能够适应认知环境中可用频谱的特性,且NC-OFDM系统比NC-MC-CDMA系统具有更好的误码性能。

基于SLM-PTS算法融合的NC-OFDM峰均比优化

基于非连续正交频分复用(non-continuous orthogonal frequency division multiplexing,NC-OFDM)模型,提出和研究了选择映射(selected mapping,SLM)算法和部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)算法,及其SLM-PTS融合优化技术,设计了融合模型和改进流程。仿真结果与其他文献方法进行了对比,验证了SLM-PTS的融合具有优秀的峰值平均功率比(peak to average power ratio,PAPR)降低能力,但缺点是算法实现复杂度过高。因此,又进一步提出了互补型映射和限幅的联合算法(SLM-Clipping)融合解决方案,并利用深度学习方法建立PAPRnet模型。仿真结果验证了此算法对NC-OFDM系统具有PAPR良好的抑制效果,而且能够提高仿真运算效率。

适用于NC-OFDM系统的频偏估计算法

针对非连续正交频分复用(NC-OFDM)系统中频率同步的干扰问题,提出一种利用Zadoff-Chu变换矩阵的频偏估计算法。发送机的Zadoff-Chu矩阵变换模块将信号转换为恒定包络,接收机通过最小化2个相邻接收NC-OFDM符号中相同子载波的能量差获得频偏估计,将频率补偿接收信号与Zadoff-Chu逆矩阵相乘,恢复出原始发送信号。仿真结果表明,该算法比其他算法有更好的误码率性能。