60GHz无线通信系统在PPM调制下的信道容量分析

本文主要研究60GHz无线通信系统在高斯信道下的香农信道容量及在脉冲位置调制(MPPM)下的信道容量。理论分析与推导得到香农信道容量与传输距离的关系函数,由MPPM调制原理及高斯信道的数学模型推导系统在MPPM调制下信道容量与信噪比、信道容量与通信距离间的函数关系,利用Matlab仿真,得到不同条件下的关系曲线。研究结果表明,60GHz无线通信系统在高斯信道下的信道容量是通信距离和信噪比的函数,该系统更适合于短距离无线通信。高进制的PPM调制能够显著的提高系统数据传输速率,当数据率相同时,高进制调制的PPM能够提供的可靠通信距离更远。     

基于Wishart矩阵理论的MIMO信道容量的研究

本文研究了在空域全相关条件下MIMO通信系统的信道容量问题,根据Wishart矩阵分布的性质和詹森不等式,推导出了在全相关MIMO信道各态历经容量的上下限表达式。利用Matlab所进行的数值计算表明：本文给出的各态历经容量上下限曲线与实际的各态历经容量值曲线非常紧密,而且随着信噪比逐渐增大,信道容量的上限值越来越接近实际的信道值,当信噪比足够大时,各态历经容量的上限值近似等于各态历经容量值。     

MIMO信道容量的隐训练序列分析法

基于隐训练序列的MIMO信道估计模型,利用最小二乘算法的仿真来分析信噪比、数据传输的帧长及收发天线数目与信道容量下限的变化关系.数值模拟结果表明:相同条件下,采用隐训练序列比训练序列能提供更高的信道容量.此外,模型所采用LS方法结构简单,计算量小.     

基于中继选择的协作通信系统 遍历信道容量分析

本文对中继选择协作通信网络系统的遍历信道容量展开研究.在假设独立同分布瑞利信道条件下,分别推导出机会中继选择算法和部分中继选择算法解码转发中继模式下一些重要因素的闭式表达式,包括累计概率密度函数,累积分布函数和遍历信道容量.结果表明,利用中继选择技术能有效提高系统分集度.此外,遍历信道容量性能受中继节点数目、链路信噪比的影响.通过数值仿真分析验证了理论闭式解的正确性.实验结果表明通过信道反馈状态信息调节最优数据发送速率,非中断信道容量能达到遍历信道容量.     

植入器件体导电信道分析与仿真

针对植入器件闭环通信系统设计和实现中面临的通信难题,提出了一种基于体导电的数据通信模型;分析了体导电信道的基本特征,即体导电信道工作频率在千赫兹级时,生物背景信号干扰微不足道,体导电信道可近似为加性高斯白噪声信道(additive white gaussion noise,AWGN);推导出了二维调制下的信道容量公式;并得出:在极低信噪比时采用两电平调制就能有效地利用信道容量,在高信噪比时,可采用多电平调制.利用SystemView对信道进行仿真,仿真结果表明体导电数据通信的可行性,证实了两电平调制在体导电通信系统中优越于多电平调制,得出了信道误码率与信噪比之间的关系.     

基于部分信道状态信息的多模式天线选择算法

分析了基于部分信道状态信息的天线选择的必要性,并对相关信道情况下角度扩散、信噪比和发送端天线配置方式对信道容量的影响进行了研究.提出根据信道状态动态确定发送天线子阵中的天线数目,从而确定反馈信息的数量.然后利用反馈向量在发送天线端进行波束形成,使得具有较高信道增益的子信道被选择用来进行数据传输.仿真结果表明,采用天线选择后系统可以根据信道状态确定参与传输的发送天线的数目,减小了系统配置的复杂度,降低了成本,并且在信道存在严重相关的场合下算法仍适用.     

多输入多输出系统发射天线选择对系统信道容量的影响

针对多输入多输出(MIMO)系统信道矩阵秩亏引起信道容量下降的问题,基于信道容量上限提出了一种发射天线选择方法.该方法利用信道矩阵与发射空间相关矩阵秩相同的特点,重新构建了蕴含模型物理参数的信道模型.在对空间相关矩阵QR分解的基础上,采用随机矩阵理论推导了迫零接收机信噪比的概率密度函数,从而得到了MIMO系统信道容量的上限.该方法不需要已知信道的瞬时状态信息,只取决于衰落的空间相关,计算的复杂度较低,易于实现.仿真结果表明:在低散射环境中,适当地选择发射天线可以使系统的信道容量增加约1 b/s;当接收信噪比大于6.5 dB时,发射端采用均匀圆阵系统的性能要优于采用均匀线阵系统的性能.     

瑞利多径衰落信道下OFDM/OQAM系统容量分析

系统容量是分析通信系统性能的一个重要指标,提出了正交频分复用/偏移正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统在瑞利多径衰落信道中的信道容量均值和方差进行研究。分析得到瑞利信道模型的概率密度函数并推导出任意两个相关瑞利信道间联合概率密度函数,进而得到OFDM/OQAM系统在瑞利信道下的容量均值和方差的数学表达式,式中以系统的子载波数、信道的信噪比和多径数目为参数。通过对系统进行仿真,分析子载波数、信噪比和多径数对系统容量均值和方差的影响。仿真结果表明:系统容量均值与信噪比成正比,与系统子载波数成反比;系统的容量方差由系统的信噪比和信道的多径数共同影响决定。     

混合采用被动时反及RAKE接收的扩频水声通信方案

在多径水声信道条件下,时间反转和RAKE接收机技术是直接序列扩频通信系统利用多径能量提高通信性能的2种常用方法,但在实际环境中信道多径结构、信噪比等因素影响着时间反转技术和RAKE接收机技术的性能.针对这个问题,分析了时间反转技术和RAKE接收机抑制多径干扰的不同机制,并提出一种通过混合使用被动时反与RAKE接收来结合两者优点的扩频水声通信新方案.该方案在不同信道结构及信噪比条件下可优化选择合适的多径抑制手段从而提高系统稳健性.湖试实验表明:在高信噪比下,时间反转可利用高质量的探针信息对多径进行聚焦,在低信噪比下则通过RAKE接收机重组多径能量,从而更好地抑制多径,克服码间干扰,提高通信系统的稳健性.     

三维空间中近距离多天线信道的容量分析

针对多天线系统在近距离和远距离2种场景下信道矩阵的差异,基于球面波模型进行信道容量分析,并通过使用球面波模型（spherical wave model,SWM）,研究了三维空间中近距离多天线直线传播（line of sight,LOS）信道容量。相比现有基于信道测试和计算机仿真的研究方法,在三维空间中建模任意方向的线性天线阵列,给出球面波模型下的近距离LOS信道矩阵,在此基础上推导了近距离LOS信道容量的闭式解。通过信道容量的闭式解和计算机仿真分析了影响近距离LOS信道容量的参数,揭示了近距离LOS信道容量的本质特征。理论和分析结果表明,在三发三收近距离LOS信道中,信道容量是“类余弦”的函数,即具有类似余弦函数的周期振荡特性,其变化特征由波长、阵元间隔、收发通信距离和阵列方向完全决定,通过合理设计这些参数使近距离 LOS 信道容量达到最大。     

多输入多输出浅海水声信道响应的盲估计

提出一种在频率域实现的MIMO（multi—inputs multi—outputs）盲解卷积算法，可以在较低信噪比下求解得到浅海水声信道冲激响应的逆滤波器响应，不受时间域的原始信道阶数很长且稀疏的影响，经过求逆后得到原始MIM0浅海水声信道的冲激响应．最后采用合理的声场仿真模型验证了算法的有效性．     

浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

基于SARSA算法的水声通信自适应调制

水声信道复杂多变,自适应调制系统中反馈信息存在较大的时延,实际信道状态与接收到的反馈信息无法匹配,带来反馈信道状态信息过时问题,发送端不能准确做出自适应决策进而导致传输误码高及吞吐量低等问题。针对该问题,利用强化学习中的SARSA算法学习信道的变化并进行行为策略的选择,根据信道的变化,择优选出最佳的调制方式,以改善系统的传输误码和通信吞吐量。对比固定调制方式和直接反馈情况下的系统的误码率和吞吐量,结果表明,经强化学习后的系统误码率和吞吐量均优于其他两种方式,可见,强化学习算法在时变水声信道自适应调制中改善传输误码和吞吐量的问题上是有效可行的。     

基于被动时间反转的差分循环移位扩频水声通信

针对在时变的水声信道中系统的精确同步十分困难,而传统循环移位扩频系统在没有精确同步的条件下,很难准确判决的问题,提出一种差分循环移位扩频水声通信方法.该方法采用差分方式调制,能够在系统粗同步的条件下准确解调信息;在接收端采用被动时间反转方法解调,抑制多径效应产生的影响,并降低系统的复杂度.湖上试验结果表明:所提方法在1.8km的通信距离下实现无误传输;对试验数据附加噪声和同步误差处理后,在信噪比为-8dB、同步误差为5/4移位单元情况下的误码率达到10-5.     

一种适合于低空无线信道的改进SC FDE技术

目前国内外对于低空无线信道的报道较少, 尚未建立统一的模型, 而由于多径时延和多普勒频移的影响, 传统的单载波频域均衡(SC FDE)技术在该信道下的传输性能较差. 本文在航空信道建模的基础上, 分析了不同场景下低空无线信道的传输特性, 建立了相应的信道模型. 为了在低空无线信道下获得良好的传输性能, 提出了一种基于Turbo编码和最优信号子空间(OSS)理论的改进SC FDE技术. 仿真结果表明, 该技术能很好地适应低空无线信道的特性, 可以在低信噪比(SNR)条件下获得较低的误码率(BER), 从而提升了通信系统在该信道下的传输性能.     

LTE-Advanced MIMO低SNR下调制技术性能研究

采用多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）技术来提高无线信道的传输增益,从而提高调制系统中的信噪比、降低调制系统的比特误码率;仿真量化分析了在LTE-Advanced MIMO不同无线场景中,调制系统中信噪比与MIMO技术的天线数,以及调制系统中信噪比与MIMO技术天线的发射功率之间的关系。仿真结果表明,MIMO技术能提高低功率无线场景中调制系统中的信噪比,进而提高调制系统的可靠性。     

反馈时延对短波跨层通信吞吐率影响

为实现和提高短波通信中跨层设计的性能,针对短波跨层通信系统中反馈延时不能忽略的问题,研究了反馈延时对系统吞吐率所产生的影响。首先研究不同系统中反馈延时由于增大总的传输时间,带来吞吐率的下降,认为固定发送时间比固定数据帧结构具有更大的系统吞吐率性能。其次分析反馈延时对接收端信噪比估计的有效性影响,带来传输模式选择上的误差,影响系统的吞吐率性能。最后分析得到在反馈信噪比情况下,根据反馈信噪比误比特性能计算的信噪比判决区间与根据理想信噪比误比特率性能计算的信噪比区间相比,会带来系统吞吐率的提升。     

DSL应用中的一种DMT／DWMT系统实现方法

DMT是基于DFT作为多载波系统,极大地提高了传输信道的信噪比,在远端串扰时,其各子信道仍然存在着较大的频谱重叠,使误码率增加,而以正交交叠小波为基础的离散多音传输（DWMT）系统却拥有比DMT更好的谱容度,并且能达到更高的抗干扰能力,使用一种准正交（pseudo-orthogonal）交叠为基础的DWMT系统,能在现存的DMT上兼容实现,此合成系统通过从DMT/DWMT中选择一种较好的传输系统模型来自适应地运行于不同的信道环境。     

ADPCM系统中的自适应技术

本文介绍了几种用于ADPCM编码系统的自适应技术及其原理、算法和设计,并通过微机模拟作了比较。就某些特定的语音帧而言,前馈自适应量化器与固定量化器相比较,大约可得到 3～6dB的分段(帧)信噪比增益。对于自适应预测器,若采用基于MMSE准则的自相关法确定最佳预测系数(包括反向自适应),系数是稳定的。但如果用梯度法确定最佳预测系数,则需要仔细地选择公式中的一些参数,否则,对某些特定的语音帧,可能使系统不稳定。     

认知无线电协作频谱感知混合加权算法

协作频谱感知的关键技术是降低控制信道开销,笔者提出了一种基于信噪比的加权协作检测算法,采用双门限混合加权判决,融合中心根据当前检测信道贡献大小,从而计算和分配相应的加权值,降低无效的传输.模拟结果表明：该算法不仅检测概率有明显的提高外,而且平均感知比特数下降,从而降低了公共信道的开销.