数字电视传输中的关键技术：第四讲旋转不变QAM星座的获得和Offset-QAM

为了进行数字电视传输，必须解决数字调制和数字解调技术。到目前为止，已提出四种数字调制和数字解调技术：①多电平正交幅度调制(QAM)；②多电平残留边带调制(VSB)；③正交频分复用调制(OFDM)；④直接扩频调制。在这里我们就QAM调制进行讨论。

一种改进的OFDM/OQAM系统信道估计算法

基于块状导频的信道估计方法可以克服OFDM/OQAM(OFDM/Offset QAM)系统所固有的符号间和载波间干扰,从而成为该类系统通用的信道估计方法。该文基于块状导频结构和OFDM/OQAM的系统特点,分析了系统相邻子载波之间的相关性,并在此基础上提出一种改进的信道估计算法,通过计算相邻子载波的相关系数,在频域进行有效的加权运算来降低干扰和噪声对信道估计的影响。分析和仿真结果表明,该算法能够有效地提高传统算法的信道估计精度和系统性能。

OFDM/OQAM系统中联合迭代信道估计和信号检测

与基于复数域空间正交条件的传统正交频分复用系统(OFDM with Cyclic Prefix,CP-OFDM)有所不同,基于交错正交调制的正交频分复用系统(OFDM/Offset QAM,OFDM/OQAM)满足实数域空间严格正交条件。因此在多径衰落信道条件下,CP-OFDM系统中的信道估计方法会导致OFDM/OQAM系统严重的字符间干扰和载波间干扰。该文结合OFDM/OQAM系统结构特点,提出了一种基于迭代信道估计和信号检测算法。该算法通过信道估计器和接收到的信号互相交换信息,消除导频序列中的字符间干扰和载波间干扰,提高信道估计和信号检测的准确度。仿真分析结果表明,经过一定次数迭代处理后,OFDM/OQAM迭代信道估计性能趋近于理想信道估计性能。

基于并行干扰抵消的OFDM/OQAM系统中的信号检测方法

在多径衰落信道中,基于交错正交幅度调制的正交频分复用(OFDM with Offset QAM,OFDM/OQAM)系统使用迫零均衡器进行信号检测时,不能完全消除信道复数特性和滤波器实数正交特性引入的时域符号间干扰和频域子载波间干扰,及信道估计误差导致的误码率性能损失。该文利用对数据初始判决并重构相邻载波及符号间干扰的思想,通过分析采用迫零均衡信号检测时的残余干扰与信道估计误差干扰,提出了一种基于并行干扰抵消和迫零均衡器结合的OFDM/OQAM信号检测方法,并在IEEE 802.22技术标准的两种典型多径衰落信道中进行了计算机仿真与比较研究。仿真结果表明,与基于迫零均衡的检测方法相比,基于并行干扰抵消的迭代信号检测方法在误码率为1%时,可获得1 dB至2 dB的性能提升。

广义频分复用系统在电力线通信中的运用

在现有的电力线通信系统(Power Line Communication,PLC)中,正交频分复用(Orthogonal Frequency Divi-sion Multiplex,OFDM)由于能够有效地消除电力线系统中的脉冲噪声干扰、多径时延干扰和群时延干扰,已成为一种主要的技术手段。OFDM技术尽管具有上述优点,但却存在高峰值功率、循环前缀导致的频谱利用率受限等问题。相应地,与OFDM具有不同设计思路的、基于成形滤波器的广义频分复用系统(Generalized Frequency Division Multi-plex,GFDM)也就成为当前研究的热点。GFDM通过设计适合信道时延的成形滤波器,利用其时频聚焦性,可兼有抵抗字符间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)和载波间干扰(Inter Carriers Interference,ICI)的能力,并可获得更高的频谱效率(无须循环前缀)。

改进的16QAM载波频偏估计算法

针对QAM相干光传输系统中载波频偏估计算法存在估计范围小、计算复杂度高的问题,提出一种基于训练符号的FFT频偏估计算法。利用训练符号相位信息消除部分采样信号调制相位,取该部分信号的幅角进行FFT变换,最终得到频偏估计值。消除了原频偏估计算法中除以4的运算,从而扩大了频偏估计范围,同时由于减少了FFT长度进而降低计算复杂度。仿真结果表明,改进后的算法在QAM相干检测系统保持较高精度的频偏估计情况下,其估计范围可以达到±50%符号速率。

OFDM/OQAM系统中的干扰近似导频搜索算法

非合作通信背景下,针对利用干扰近似法(Interference Approximate Method,IAM)进行OFDM/OQAM系统信道估计需要导频序列位置作为先验信息的问题,提出一种IAM导频搜索算法。IAM导频符号前后时隙为全0符号,经过OFDM/OQAM虚部干扰和信道衰落后导频前后时隙符号相位相同,利用此特征可以判定IAM导频符号位置。仿真实验表明导频符号值较大,多载波符号较少时,搜索算法在低信噪比条件下具有较高的搜索正确率。

基于循环统计量检测的QAM信号多普勒参数盲估计

针对动中通卫星通信系统中QAM信号多普勒参数盲估计难的问题,提出了一种基于循环统计量检测的盲估计算法。算法无需同步和匹配滤波等预处理,通过检测QAM信号四倍频偏处的循环频率来估计多普勒频偏,并利用数据分段求频率的方法计算变化率。仿真结果表明,在低信噪比的高斯噪声信道和多径衰落信道下,算法均可以准确而有效地实现QAM信号多普勒参数的盲估计。

QAM解调及频偏估计联合算法

针对在水声传输环境下,载波频率偏移会导致较大的传输误码率的问题,提出一种能够同时进行载波频率偏移估计以及QAM解调的联合算法。在频域将接收信号样点与标准正弦信号进行最小二乘逼近,通过估计接收信号的频率实现载波频偏估计;同时得到接收信号的幅度和相位,从而得到QAM调制信号的I分量和Q分量系数。仿真证明,该算法降低了QAM调制解调算法的误码率。

OFDM多载波系统中子载波调制识别新方法

针对OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号在非合作通信系统中,具有多种子载波调制类型且有些子载波调制类型难以被调制识别的问题,提出了一种对其子载波分类识别的新方法.此方法结合并改进了星座图聚类投影法和对数似然函数(Logarithmic Likelihood Function, LLF)算法,先对不同子载波调制信号进行星座图聚类投影从而识别出常规子载波调制类型,再进一步通过对数似然函数对常规子载波调制类型和偏移正交(Offset QAM, OQAM)调制类型进行分类识别,并在此基础上推导出子载波组的对数似然函数使其计算结果值更容易被判决门限分类.理论推导和计算机仿真结果表明这种方法能在信噪比高于15 dB的情况下完全识别子载波的调制方式.

MIMO-QAM系统载波频偏估计

本文在分析MIMO-QAM系统可行性的基础上,提出了一种频偏估计算法,并进行了仿真。该算法利用帧同步序列,优化系统资源配置。仿真结果表明,本文提出的算法是可行的,具有较高的精度和实用价值。

幅度与相位分步识别的QAM调制模式识别算法

正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)信号的调制模式识别一直以来是人们研究的热点,通过星座图来进行调制模式识别也是一种常见的方法。然而,大多数调制模式识别算法会受到频偏和相偏的干扰,因此提出了一种幅度相位分步识别的QAM识别算法来识别调制模式。先利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)识别出未消除频偏相偏的QAM星座图的幅度层数,对信号进行第一次分类;再检测每个信号点的瞬时相位进行差分,得到每个点之间的相位跳变幅度;经过减法聚类确定相位跳变次数,由此对信号在相位上进行二次分类,最后识别出QAM信号的调制模式。该方法虽然步骤比传统方法繁琐,但是不依赖于信号的频偏消除和相偏消除,能够起到很好的抗频偏作用。此外,因为没有频偏消除和相偏消除的步骤,所以使得信号不至于在频偏消除和相偏消除等预处理过程中损失信息量。经过试验,这种方法在识别率上比传统的神经网络识别方法在低信噪比下有更好的识别率。

QAM载波频偏估计的非线性变换分析

针对一类无数据辅助的非线性最小均方(NLS)载波频偏估计算法进行研究,讨论了其针对QAM信号的应用。通过最小化其估计方差,讨论了其基于信噪比信息的最佳非线性变换,随后给出不同信噪比下的近似算法,同时提出一种中高信噪比下的简化算法,仿真结果表明算法性能比传统的四次方算法有明显的改进。

面向卫星传输的时频聚焦正交频分复用技术

在卫星通信无线传输场景中,卫星高速运动导致的多普勒频移以及高速率传输引入的码间干扰是制约卫星传输性能的两个重要因素。区别于传统添加循环前缀的正交频分复用系统,基于交错正交幅度调制的正交频分复用(OFDM/OQAM)系统,通过选择时频聚焦优化的成形滤波器函数,可无须添加循环前缀,可抵抗字符间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)。因此,OFDM/OQAM系统能够满足卫星通信系统高动态链路高速率传输的要求。

适用于高阶QAM解调的载波恢复算法及其实现验证

高阶正交幅度调制(QAM)系统中,随着QAM信号阶数的提高,频偏和相偏对系统解调性能的影响越敏感,其对同步性能的要求也越来越高。因此,必须在接收端对系统中的频偏和相偏进行更精确的补偿,使得接收端与发送端的载波信号达到同频同相,来提高解调系统的性能。本文首先简单介绍了两种常用两种面向判决的载波相位恢复算法,并利用MATLAB/Simulink为该算法搭建了系统仿真模型进行分析,然后给出了具体的实现方法并对其性能进行了分析。仿真结果表明,面向判决的载波恢复算法实现简单,稳态时抖动较小,非常适用于高阶QAM解调系统。

一种利用帧同步电路的频偏估计方法

该文提出了一种利用帧同步电路进行载波频偏估计的算法。与现有载波频偏估计方法相比,该算法利用了数字通信系统中的帧头信息,无须进行复杂的计算,因而可以节省资源,降低成本。仿真结果表明该算法在高阶QAM调制、低信噪比以及大频偏的恶劣条件下可以较好地估计出载波频偏。该算法可用于软件无线电系统中,亦可作为一个IP核嵌入到ASIC电路中。