无线信道中多簇散射参数估计

由于无线信道环境中,散射物并非均匀分布,而是趋向于在集中在某个区域,信号的传播过程中经过多次反射、散射,到达接收端的多条路径在时间和空间上会成簇的现象,因而在信道建模中如何准确刻画簇的传播特征,对于通信系统的参数设计显得非常关键.对同一簇内多径信号的空间传播特征,可以用来波方向波达角的中心波达方向(均值)和角度扩展(或者方差)两个统计参数描述.针对如何提取信道环境中多个簇内多径分量的空间传播参数,提出通过一种低复杂度串行一维搜索算法代替联合最大似然估计算法,通过实际测量数据对算法进行了验证,实验表明所提出的低复杂度算法能准确地描述实际传播信道环境.     

超短波信道中多簇散射参数估计算法

在超短波通信环境中,散射物大多非均匀分布,集中趋向于某个区域,信号在传播过程中经过多次反射、散射,到达接收端的多条路径在时间和空间上会形成簇。对同一簇内多径信号的空间传播特征,可以用来波方向波达角的中心波达角(均值)和角度扩展(或者方差)两个统计参数描述。针对实际信道环境中存在多簇散射波,提出了使用广义旁瓣对消框架下的多级维纳滤波和粒子群搜索算法,来进行这两个统计参数的估计。仿真实验表明该算法可较精确地实现这两个统计参数的估计,并且该算法具有较强的鲁棒性。     

基于SAGE的近场信道参数估计方法

在室内无线传播环境中,散射体与接收端之间的距离并不一定满足远场假设,这时到达接收端的多径信号是近场球面波形式,从而会对波达角和角度扩展的估计造成影响。对近场多径信道参数的估计需要同时考虑近场散射体与接收阵列之间的波达角和距离。基于空间交替通用期望最大化（SAGE）算法的基本思想,提出了一种的近场信道参数低复杂度估计方法,可以对近场散射体分量的时延、波达角、多普勒、复幅度等参数与距离参数进行联合估计。仿真实验验证了该算法能够准确地对近场散射体的距离和角度进行联合估计。     

密集多径信道中直接序列超宽带系统的性能分析

在密集多径信道中,通过研究直接序列超宽带(DS-UWB)的Rake接收机信号模型,分析了多径干扰给接收机性能带来的影响,提出了一种分析接收机巨能的半解析方法.这种方法将高斯分布函数展开成级数形式,省略了对不同数据序列取平均的过程,从而显著降低了性能分析的计算量.仿真结果表明,该方法能有效分析密集多径信道中DS-UWB Rake接收机的性能,分析结果与仿真结果相吻合,并且比用高斯分布近似多径干扰的方法精确.     

基于多径效应考虑的微波着陆系统天线设计方法

为实现最大程度地降低场地环境的多径误差影响,提出了一种MLS(Microwave landingsystem)角度引导天线设计方法.该方法在深入研究场地环境多径误差的基础上,通过定义多径误差因子,给出了引起的测角误差的三方面因素:多径与直达信号电压比、天线波束宽度及多径信号微分偏移量,建立了多径测角误差与天线参数波束宽度和旁瓣电平的关系.以特定环境的MLS方位天线设计为例,给出了保证天线性能的条件下天线孔径尺寸、旁瓣电平和多径误差之间的确定性平衡关系,为MLS设计人员考虑多径误差情况下判定天线参数提供了一种有效的途径.     

一种时变移动信道中的相干多径来波方向估计算法

基于菲涅尔区平板聚焦多波束天线模型 ,提出一种联合子空间平滑和子阵波束空间处理的来波方向估计算法。该算法可以解决时变移动信道环境中相干多径信号的来波方向估计问题 ,并克服了空间平滑方法的来波数目限制 ,同时具有较低的处理复杂度。对该算法进行计算机仿真 ,结果表明 ,在低信噪比门限和小样本数条件下 ,该算法还具有较好的估计精度和分辨力。     

一种空间信道模型的产生算法

提出了一种应用于移动通信中多天线系统的空间信道模型产生方法。这种方法基于Jakes模型，同时考虑时延扩散、多普勒效应、以及波达方向、角度扩散等多种信道参数，直接生成空间信道模型。它具有计算复杂度低，信道模型产生简便的优点，而且可以灵活的应用于各种角度扩散分布的情况中。仿真结果表明，这种方法产生的信道相关系数与理论值十分接近，能够较好的模拟多天线系统的空间信道。     

用改进的MUSIC算法实现相干多径信号分离

基于特征值分解的MUSIC算法是建立在非相干信号模型基础之上的,对于相干多径信号,MUSIC算法将会失效。与传统的拟补空间协方差矩阵秩亏损的空间平滑去相关法不同,从另一个角度出发,通过特殊的天线阵列模型,重构一个Toeplitz矩阵,使其秩只与信号的波达方向有关,而不受信号相关性的影响,从而达到去相关的目的,并对信号子空间和噪声子空间作出正确的估计。仿真结果验证了该方法的有效性,且较传统的空间平滑方法具有更低的信噪比门限和更小的运算量。     

基于阵列天线的UWB定位方案研究

为实现简单而精确的定位,提出了一种基于阵列天线的超宽带(ultra wideband, UWB)定位方案。在定位源末端设置4根阵元天线,用于检测未知节点发射的UWB信号,各天线接收的信号经统一的中央处理单元,只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过UWB多径信号检测算法进行到达时间差(time difference of arrival, TDOA)估计,无需收发两端时钟同步,且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时,提出了一种UWB多径信号检测算法,在分析误差模型对定位精度影响的基础上,以IEEE 802.15.4a信道模型的CM1~CM8为依据,对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明,所提方案可实现精确定位,误差达厘米级。     

基于无人机的三维MIMO信道建模与仿真分析

针对无人机通信环境特点以及多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统,将三维空间相关法建模和机身遮挡现象相结合,提出一种无人机的三维移动空间信道模型(three dimensional dynamic spatial channel model, 3DD SCM)。〖JP2〗推导了无人机天线阵列的相关性表达式,同时提出一种遮挡控制器来表示无人机与地面在通信过程中受到机身遮挡的影响。通过仿真分别分析了无人机不同飞行方向和机身遮挡对信道性能的影响,验证了该信道模型的正确性和有效性。该无人机通信模型可用于指导无人机天线设计,研究编码技术。     

Single link tracking scheme based on UWB localization

To investigate the low-complex and high-precise tracking method, a novel single link tracking scheme based on UWB localization is proposed. Two antenna arrays are settled at the fixed station (FS) to receive the UWB signal from mobile terminal (MT), one FS is enough for the proposed scheme to track the MT. The UWB multipath detection algorithm for time difference of arrival (TDOA) estimation is presented and TDOA is thus adopted to estimate angle of arrival (AOA), avoiding the synchronization and complicated beamforming for AOA. The impacts of localization errors, concluding multipath and non-line-of-sight (NLOS) errors are simulated for the proposed track scheme. It is demonstrated that the simulation curve can match the real target moving, and the feasibility of the proposed scheme is proved.     

UWB信道下的TH-PPM多径多址解调性能分析

分析了超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统在信道同时存在多径、多址干扰,及加性白噪声条件下的相干解调性能,给出了TH-PPM调制在高斯近似下的相干解调BER(biterrorrate)解析公式,分析了采用S-Rake接收下的BER性能,给出了解析表达式。为验证解析式的有效性,对比了系统仿真与解析数值计算的结果。并通过IEEE多径信道模型CM1~CM4、Rake插指数、不同的多址用户数等方面,详细分析和计算了TH-PPM的BER性能,给出了性能曲线。获得的结果为UWB室内高速多址通信系统的设计提供了依据。     

互耦效应对MIMO/SA多天线系统信道容量的影响

多输入多输出/智能天线（multiple input multiple output/smart antenna, MIMO/SA）系统是4G的关键技术之一,多天线的互耦效应是影响MIMO/SA多天线系统性能的主要问题。建立了MIMO与SA相结合的多天线系统模型,推导了互耦效应影响下空间相关系数和信道容量的表达式|通过电磁场数值计算和蒙特卡罗方法仿真MIMO/SA多天线系统的各态历经信道容量。结果表明：在典型的角度谱分布下改变天线间距,考虑互耦效应的信道容量围绕无互耦效应时的信道容量上下振荡|基站天线阵列间距增大信道容量持续增大,移动台天线阵列间距增大到0.5倍波长后信道容量基本保持不变|互耦效应增大信道的空域相关性,从而降低信道容量。     

空时MIMO信道模型的研究与仿真实现

对基于统计相关的MIMO信道模型进行了深入研究,提出了-种空时MIMO信道建模方法,并基于C语言搭建了MIMO无线信道模型的仿真平台.这一仿真模型同时考虑了时延扩散,多普勒效应、渡达方向及角度扩展等信道参数,能够完整地描述无线衰落信道的空间、时间以及频率特性,具有运算复杂度低、产生简便等优点,从而为MIMO无线链路性能仿真、系统容量分析以及实现算法性能评估提供了有力工具.     

Lattice-reduction-aided MMSE precoding for correlated MIMO channels and performance analysis

The lattice-reduction (LR) has been developed to improve the performance of the zero-forcing (ZF) precoder in multiple input multiple output (MIMO) systems. Under the assumptions of uncorrelated flat fading channel model and perfect channel state information at the transmitter (CSIT), an LR-aided ZF precoder is able to collect the full transmit diversity. With the complex LenstraLenstra-Lova′sz (LLL) algorithm and limited feedforward structure, an LR-aided linear minimum-mean-square-error (LMMSE) precoder for spatial correlated MIMO channels and imperfect CSIT is proposed to achieve lower bit error rate (BER). Assuming a time division duplexing (TDD) MIMO system, correlated block flat fading channel and LMMSE uplink channel estimator, it is proved that the proposed LR-aided LMMSE precoder can also obtain the full transmit diversity through an analytical approach. Furthermore, the simulation results show that with the quadrature phase shift keying (QPSK) modulation at the transmitter, the uncoded and coded BERs of the LR-aided LMMSE precoder are lower than that of the traditional LMMSE precoder respectively when E b / N0 is greater than 10 dB and 12 dB at all correlation coefficients.     

Channel capacity of multiple-input multiple-output systems with transmit and receive correlation

In order to investigate the impact of channel model parameters on the channel capacity of a multipleinput multiple-output （MIMO） system, a novel method is proposed to explore the channel capacity under Rayleigh fiat fading with correlated transmit and receive antennas. The optimal transmitting direction which can achieve maximum channel capacity is derived using random matrices theory. In addition, the closed-form expression for the channel capacity of MIMO systems is given by utilizing the properties of Wishart distribution when SNR is high. Computer simulation results show that the channel capacity is maximized when the antenna spacing increases to a certain point, and furthermore, the larger the scattering angle is, the more quickly the channel capacity converges to its maximum. At high SNR （〉12 dB）, the estimation of capacity is close to its true wlue. And, when the same array configuration is adopted both at the transmitter and the receiver, the UCA yields higher channel capacity than ULA.     

基于几何的V2V三维MIMO信道建模及统计特性分析

为准确刻画复杂无线通信场景下车对车多输入多输出信道特征, 结合双圆柱模型和椭球模型, 提出一种改进的三维基于几何随机信道模型, 并推导了仿真模型。该模型综合考虑环境中移动和静止有效散射体的分布, 能够体现各种实际场景中散射体分布形式、天线阵列排列方式及车流量密度对空时相关函数、多普勒功率谱密度等信道统计特性的影响。仿真结果表明, 该参考模型扩展了基于几何的车对车信道建模方法, 可服务于车联网环境下车载无线通信系统的设计和性能分析; 同时验证了仿真模型的准确性。     

基于互协方差稀疏重构的MIMO雷达低仰角估计算法

针对低空目标仰角估计时, 多径信号间的混叠严重影响雷达的测角性能的问题, 基于压缩感知理论的波达方向(direction of arrival, DOA)估计算法与多输入多输出(multi-input and multi-output, MIMO)雷达体制结合起来共同进行低空目标DOA估计的研究, 提出了一种基于互协方差矩阵稀疏重构的MIMO雷达低空目标DOA估计算法。首先, 对MIMO雷达多径接收信号广义匹配滤波后的虚拟矩阵向量化处理, 并针对向量化后虚拟孔径扩展带来运算量大的缺点, 通过降维处理来减少运算量; 然后利用多快拍数互协方差矩阵中的噪声独立不相关的优点, 降低噪声影响, 提高算法估计性能; 最后转化为凸优化问题进行稀疏恢复。仿真结果表明算法在直达信号与多径反射信号相互削弱的情况下, 仍能有效估计低空目标的仰角, 较L1-SVD和L1-SRACV算法对低空目标具有更好的仰角估计性能。