Impact of WCDMA channel multiplexing on smart antenna systems

Smart antenna has been regarded as one promising technology to enhance the performance of CDMA mobile communication systems. However, when applied to 3G systems, the performance of traditional adaptive arrays may degrade due to code and time multiplexing in dedicated physical channels. A novel semiblind adaptive array approach is proposed to solve this problem. It overcomes the selfinterfering problem by introducing a quasidespreading technique for the control channel, and contains a timemultipexed structure to utilize both pilot symbols and unknown control symbols within the control channel. The blind part of the proposed approach is based on the competition of two parallel branches with different reference sequences. Simulation results show significant improvement can be achieved by the proposed approach in a fastfading WCDMA environment.

A High Spectral Efficient Frequency-Domain Channel-Estimation Method for the Polarization-Division-Multiplexed CO-OFDM-OQAM System

Contrary to the other multi-carrier modulation systems, the coherent optical orthogonal frequency division multiplexing communication system with an offset quadrature amplitude modulation (CO-OFDM-OQAM) possesses inherent imaginary interference (IMI). This has an important impact on the channel estimation process. Currently, a variety of frequency-domain channel estimation methods have been proposed. However, there are various problems that still exist. For instance, in order to reduce the influence of IMI, it is necessary to insert more guard intervals between the training sequence and the payload, leading to the occupation of excessive spectrum resources. In order to address this problem, this work designs a high spectral efficient frequency-domain channel estimation method for the polarization-division-multiplexing CO-OFDM-OQAM systems. First, the working principle of the proposed method is described in detail. Then, its spectral efficiency, power peak-to-average ratio, and channel estimation performance are studied based on simulations. The simulation results show that the proposed method improves the spectral efficiency without worsening the power peak-to-average ratio. The channel estimation capability of this method is verified in three scenarios of long-distance transmissions, including back-to-back, 100 km, and 200 km transmissions. .

联合物理层与MAC层的multi-TRP上行重叠传输处理机制

针对非理想回程下现有协议难以有效处理多传输接收节点(multi-TRP)场景中多定时提前(multi-TA)导致的严重上行链路(UL)重叠传输问题,联合改进物理层复用技术和介质访问控制(MAC)令牌桶技术,提出了一种新型的UL重叠传输处理机制。该新型机制通过改进物理层重叠信道识别流程、复用要求及复用规则,将物理层复用信息与重叠信息反馈至MAC层,并对MAC层令牌桶技术进行优化。通过仿真实验对所提机制与现有协议机制进行对比,结果表明,在逻辑时隙不可重叠和可重叠2种情形下,物理上行控制信道(PUCCH)实际复用数量性能平均提升了57.58%和49.40%,物理上行共享信道(PUSCH)实际可用资源数量性能平均提升了12.09%和26.03%;优先级最高逻辑信道实际占用资源数量性能平均提升了33.33%和45.48%。

智能反射面辅助的OFDM系统稀疏信道估计研究

针对智能反射面(IRS)辅助的宽带正交频分复用(OFDM)系统的信道估计,当前大多数研究都是基于单符号全导频设置,且级联信道系数过多会导致导频开销较大。为此,提出了一种基于时域-角域块稀疏的两阶段信道估计方案。首先,通过分析信道在时域和角域上存在的共同稀疏特性,将级联信道矩阵转换为时域-角域上的块稀疏表示,并将信道估计问题转换为块稀疏矩阵恢复问题。其次,考虑传输导频限制和时域-角域块稀疏特性,提出了一种两阶段稀疏信道估计方案对级联信道进行稀疏恢复。仿真结果表明,相比另外三种基准方案,该方案可以使用较少的导频获得更优的信道估计性能,有效减少了导频开销,且估计准确度更高。

基于稀疏贝叶斯学习的GFDM系统联合迭代信道估计与符号检测

针对当前广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)系统时变信道估计精度低的问题,提出基于稀疏贝叶斯学习的GFDM系统联合信道估计与符号检测算法.具体地,采用无干扰导频插入的GFDM多重响应信号模型,在稀疏贝叶斯学习框架下,结合期望最大化算法(Expectation-Maximization,EM)和卡尔曼滤波与平滑算法实现块时变信道的最大似然估计;基于信道状态信息的估计值进行GFDM符号检测,并通过信道估计与符号检测的迭代处理逐步提高信道估计与符号检测的精度.仿真结果表明,所提算法能够获得接近完美信道状态信息条件下的误码率性能,且具有收敛速度快、对多普勒频移鲁棒性高等优点.

深度学习辅助的5G OFDM系统的信道估计

传统的信道估计算法难以满足5G系统中的高速率低时延的需求。针对该问题,将通信信道的时频响应视为二维图像,提出了一种基于图像恢复技术的信道估计方法。首先,设定参数产生基于5G新空口(New Radio,NR)标准的物理下行链路共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)的信道数据信息数据集,将所产生的信道矩阵看作二维图像;然后,构建基于卷积神经网络的图像恢复网络,并融入残差连接来提高网络的性能;最后,利用训练好的网络模型进行信道估计。仿真结果表明,与最小二乘算法(Least Square,LS)、实际信道估计(Practical Channel Estimation,PCE)和基于图像超分辨率ChannelNet网络相比,所提出的信道估计算法性能提升明显。

LDPC编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法

信道频率选择性衰落较强的环境下,传统正交频分复用非盲信道估计与均衡方法的系统误码性能较差,且需要在信号中增加导频符号的插入,降低系统吞吐量。针对上述问题,提出一种低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法。将LDPC编码增益引入判决反馈回路中,以提升收敛性,在插入极少导频符号的条件下达到渐进非盲信道估计与均衡方法的性能。另外提出一种基于条件最大似然原则的信道估计改进算法,以恒虚警原则检测有效抽头信号以提高信道估计精度,并且能够与判决反馈信道估计与均衡方法相结合,进一步提升算法性能。仿真结果表明,在仿真所选用的信道环境下,LDPC编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法相比传统判决反馈方法具有11~13 dB的误码性能提升,具有优秀的系统误码性能和鲁棒性。

面向软件定义互连系统的多协议交换电路

为满足软件定义互连系统中异构协议融合互连的需求,提出一种两级多协议交换电路,该电路通过融合共享缓存与Crossbar这2种交换架构,实现对多种异构协议的报文转发需求的兼顾。同时,提出一种基于时隙的多级仲裁调度方法,实现调度过程中时间与空间的解耦。仿真结果表明,所设计的交换电路能够弹性适应绑定模式变化引起的交换规模及端口缓存、端口带宽需求变化,缓存资源利用率相较传统组合输入输出排队(CIOQ)架构最高提高87.5%,转发时延低至数十纳秒,不仅适用于RapidIO、光纤通道(FC)、Ethernet、外设部件互连快速总线(PCIe)单一协议交换,而且适用于多种协议组合的混合协议交换。

基于状态反馈的无人机通信接入拥塞动态控制研究

为解决复用信道内的通信接入拥塞问题,需要控制无人机通信链路中数据信息样本的实时累积量,故基于状态反馈研究无人机通信接入拥塞动态控制方法;建立信道复用模型,并借助MAC连接协议,定义通信数据包,实现对无人机集群通信节点接入行为的处理;按照状态反馈模型完善状态观测器结构,求解通信数据的离散化反馈表达式,在划分通信优先级条件的同时,确定无人机队列的实时调度关系,完成无人机通信行为控制;根据动态阈值窗口定义条件,确定通信链路长度,再联合相关通信数据样本,计算链路时延量的具体数值,完成动态控制方法的设计;实验结果表明,应用设计方法可将通信链路中数据信息样本实时累积量控制在5.7×10^(13)MB之下,能够较好解决复用信道内的通信接入拥塞问题,符合实际应用需求。

基于深度学习的OFDM半相干水声通信方法

针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)水声通信中常用的相干和非相干通信分别面临的对多普勒敏感和频谱效率低的问题,提出一种高阶幅度键控调制的半相干通信技术,将OFDM符号时频帧结构中全部频点采用高阶幅度键控调制方式,并利用信号幅度信息完成半相干信道估计。通过两种基于深度学习的算法优化半相干信道估计这一非线性过程,较非相干通信有效提高了频谱效率,较一定信噪比下的相干通信提高了鲁棒性,降低了误比特率和系统复杂度,并利用元学习算法降低深度学习算法对训练数据的依赖。最后,提取海试信道数据,完成OFDM半相干水声通信系统仿真,验证了所提方法在频谱效率和系统误比特率性能方面较非相干和相干通信的优势,当信道长度改变时,基于元学习的算法依然可以获得较好的性能。

OFDM叠加导频联合信道估计和检测方法

针对现有正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统信道估计和迭代检测算法中频谱效率低和鲁棒性差等问题,提出了一种基于酉近似消息传递和叠加导频的信道估计与联合检测方法。首先,在软调制/解调中叠加导频对正交幅度调制的星座点进行预处理,检测时将叠加的导频作为频域符号的先验分布,利用置信传播算法进行调制和解调,实现检测模型的简化。然后,应用因子图-消息传递算法对OFDM传输系统和信道进行建模和全局优化,引入酉变换加强信道估计算法的鲁棒性。最后,建立OFDM仿真环境对现有方法进行仿真分析。仿真结果表明,相对于现有的独立导频类算法,所提算法能够以相同复杂度显著提升OFDM系统的频谱效率和鲁棒性。

基于聚类的盲信道估计算法研究与优化

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)在现代通信系统中发挥着重要的作用,而信道估计是OFDM系统接收机的关键环节。针对传统导频信道估计算法需要大量的导频开销,降低信道带宽利用率,以及已有的盲信道估计算法估计性能差且算法复杂度高等不足,该文提出了一种基于改进聚类算法的盲信道估计算法。该算法在系统接收端把接收到信号看作一幅时频二维平面,通过使用时频窗口以迭代方式遍历该平面,在遍历过程中用改进的K-means算法对时频窗口内的符号数据做聚类分析,并根据符号先验信息以及信道时频相关性实现信道估计与均衡的目的。通过计算机仿真实验结果表明,改进K-means的盲信道估计算法的误比特率整体上低于基于简单线性预编码的盲估计算法,当信噪比大于10 dB时,改进K-means的盲信道估计算法的误比特率比子空间方法更低。在高信噪比情况下估计性能与最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)估计算法相当。因此,相较于已有的盲信道估计算法,改进K-means的盲信道估计算法提高了估计精度,降低了算法复杂度。

基于排序码本的水声自适应OFDM通信中信道状态信息反馈研究

水声(UWA)信道时延扩展大等特点导致信道频响(CFR)快衰落,水声通信(UWAC)技术发展受到挑战。发射端获取有效可靠的信道状态信息(CSI)是自适应通信的前提,针对水声自适应正交频分复用(OFDM)通信的需求,该文提出基于排序码本的信道状态信息分组排序拟合反馈算法(CSI-GSFF),包括分组、排序、数据拟合3个步骤。该算法首先将相邻导频子载波分组,以组为反馈单元;然后对各组内的导频子载波按照信道增益值进行排序,以减轻水声信道频响快衰落造成的反馈开销大等不利影响;最后进行多项式拟合,排序操作有效地降低了拟合阶数。通过实测海试时变信道数据仿真,结果表明,该文提出的信道状态信息反馈算法能够基本达到完美信道状态信息情形下的水声自适应OFDM通信系统误码率性能,同时可以有效地减少反馈开销。

基于贝叶斯框架的OFDM稀疏信道估计算法

为了提高正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)稀疏信道估计的性能,实现了一种基于3-L分层先验模型的变分贝叶斯VMP(Variational Message Passing)消息传递算法。该算法对待估计向量的辅助函数分组并且加入贝塞尔函数,通过消息传递原则更新估计值参数,最后估计出频率响应采样值。仿真显示相较于传统的CosaMP、EM算法,提出的变分贝叶斯VMP算法可以获取更好的重构性能。在中高信噪比下,所提出的算法比传统CosaMP、EM算法的误比特率提高了2-3db,均方误差提高了3-4db。

OFDM系统迭代脉冲噪声抑制与信道估计方法

针对脉冲噪声导致正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)水声通信系统误码率性能降低的问题,提出一种迭代脉冲噪声抑制与信道估计方法。首先,利用对称α稳定(symmetricαstable,SαS)分布对水下噪声进行建模,并通过实测噪声数据进行拟合验证。其次,基于脉冲噪声幅值较大的特性,利用切比雪夫不等式对基带接收信号实部和虚部分别进行脉冲噪声检测和抑制。同时,通过分析最小二乘(least squares,LS)信道估计算法估计误差的统计特性,提出自适应门限LS信道估计算法,减轻残余噪声对信道估计的影响。最后,结合估计的信道和译码结果重构噪声并进行脉冲噪声估计,实现迭代脉冲噪声抑制与信道估计。仿真结果表明,在不同程度脉冲噪声和实测噪声场景下,所提方法能够有效抑制脉冲噪声,显著降低OFDM系统误码率。

一种基于极化码的OFDM水声通信系统

为了降低水声信道强多径效应、大多普勒频移等特性对水声通信系统的影响,提出一种基于极化码的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的水声通信系统。选择极化(Polar)码作为信道编码方案,通过量化信道输出直接统计信道转移概率,替代通过信道估计得到的信道冲激响应,再计算转移概率,以降低通信系统的复杂度。在特性随时不变、时变、快时变的3种类型水声信道模型下,分别基于蒙特卡罗算法构造Polar码。仿真结果表明,Polar码在3种信道上的编码增益优于同码长同码率的低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码和Turbo码,且信道条件越复杂,取得的编码增益越大,所提系统能够明显降低信道多径效应、多普勒频移对水声通信系统的扰乱,提高系统的可靠性。

相关性约束-预估计压缩感知水声信道估计

针对传统稀疏自适应匹配追踪算法在水声信道估计中估计精度较低且鲁棒性差的问题,提出一种相关性约束-预估计压缩感知信道估计方法。在原子选择阶段利用相关性约束和预估计对稀疏自适应匹配追踪算法进行优化,避免选入相关干扰原子和错位原子,减少算法在迭代过程中的误差累积。在正交频分复用通信体制下,结合实测深海和浅海信道进行仿真分析,结果表明,相对于正交匹配追踪算法,本文改进的算法在深海实测信道和浅海实测信道中通信误码率性能分别提升4 dB和2 dB。

基于LoRa的多传感器低功耗数据采集方法

针对LoRa多传感器低功耗采集中同信道传感节点无效唤醒的问题,提出一种基于空中唤醒策略与信道切换机制相结合的低功耗采集方法。通过将LoRa通信链路划分为多个通信信道,不同信道分时切换复用,实现多传感节点的分组通信,避免从传感节点的无效唤醒,在有限信道容量下最大限度地降低从节点的通信功耗;并制定了LoRa局域网传感器通信指令协议,实现了多传感器的低功耗主动轮询采集、定点调试与预警上报。实验结果证明了所提方法的有效性。

线路保护光复用通道差异化分析

随着光复用通道技术日益成熟,220 kV及以上电压等级的线路保护装置开始应用光复用通道方式,光复用通道的光纤利用率高、通信距离长,减少了站内通道转接环节,具有明显的优势。但光复用通道存在保护光发送速率与光端机不匹配的问题,不同的厂家需要不同的方式处理。分析了主流六大保护厂家光复用通道的差异性,总结了针对性的解决方法。

OFDM系统物理层关键技术研究与FPGA实现

为在复杂环境下实现高效抗干扰无线通信,基于IEEE802.11a协议设计了正交频分复用(OFDM)系统物理层,并利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了3种OFDM系统设计中涉及到的物理层关键技术,包括基于短训练序列自相关性的分组检测算法、依据短训练序列循环特性的频偏估计算法和长训练序列特性的信道估计算法。在MATLAB上对3种算法原理进行了仿真实验,结果表明3种关键技术在算法上的可靠性强,在FPGA上实现的可行性强。对3种算法进行模块化设计,编写RTL Verilog代码进行FPGA实现,在Modelsim软件上进行仿真调试,并通过Xilinx生产的Zedboard开发板上板验证了其功能及性能表现,设计了处理系统端以太网传输协议,在PC上通过网口调试助手进行数据传输,接收机正确接收到数据,证明该系统能正常进行无线数据传输。