自适应OFDM系统中调制识别算法研究

提出了一种适用于快衰落信道下自适应OFDM系统的调制识别算法。在信道估计和频域补偿的基础上,利用子载波组样本的6阶和8阶累积量识别5种调制信号。仿真结果表明,该算法具有良好的识别性能和稳健性,在SNR=16 dB,移动台速度小于40 km/h的条件下,调制方式的正确识别率可在到95%以上。     

基于贝叶斯序贯推理的自适应调制识别算法

提出了一种时变衰落信道下的自适应调制识别算法,设计出一种新的动态状态空间模型,来刻画信号调制方式与时变信道增益的时变特性,并引入一阶有限状态马尔可夫(finite state Markov channel,FSMC)模型来描述衰落信道;基于上述,新算法采用贝叶斯序贯推理法,充分发掘利用了其中所隐含的信道动态相关特性,实现对调制方式和时变信道增益的联合估计。仿真结果表明,新算法性能相比于传统ALRT算法有极大提升,且增加采样点数或者降低多普勒频移值都会使算法性能得到改善。     

衰落信道中基于累积量的QAM信号分类

针对在瑞利和莱斯慢衰落信道下的QAM信号的调制分类问题,提出一种新的基于四阶累积量的调制分类算法。归一化四阶累积量由接收QAM信号的基带信号估计出,与不同星座的理论值比较得到分类准则,其计算复杂度仅为N阶(N为样本个数)。数值仿真实验结果以及与已有方法的比较证明了理论分析的正确性和算法的实用性。     

非正交码移键控和码索引调制算法

针对正交码移键控(code shift keying, CSK)误比特率(bit error rate, BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation, N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation, N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时, N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。     

基于联合特征参数的数字调制识别优化算法

针对数字调制识别在低信噪比下的应用,提出了一种基于联合特征参数的数字调制识别优化算法。该算法利用调制信号的高阶累积量和时域瞬时信息,并结合星座图特征进行特征提取,采用弹性反向传播（resilient back-propagation, RPROP）算法训练的反向传播（back propagation, BP）神经网络对多进制数字幅度调制（M-ary amplitude shift keying, MASK）、多进制数字频率调制（M-ary frequency shift keying, MFSK）、多进制数字相位调制（M-ary phase shift keying, MPSK）、多进制正交幅度调制（M-ary quadrature amplitude modulation, MQAM）共4类12种信号进行分类识别。仿真结果表明,当信噪比低至-2 dB时,提出的调制识别优化算法可使12种数字调制信号的正确识别率均达97%以上,极大地改善了低信噪比下的识别性能。     

卫星导航信号设计中调制方式的新选择

针对在拥挤的L频段设计更高性能卫星导航信号体制的问题,提出该频段部分信号采用最小频移键控(minimum shift keying, MSK)调制。首先建立最小频移键控-二进制偏移载波（minimum shift keying binary offset carrier, MSK-BOC）调制的通用数学模型,然后以典型的GPS L1-CA、GPS L1-P(Y)和GPS L1-M信号为例,仿真并对比讨论了这3种信号分别采用MSK调制和二相移相键控（binary phase shift keying, BPSK)调制时的码跟踪误差、多径误差包络、自相关函数和功率谱密度。分析结果表明,当卫星导航信号满足一定条件时,采用MSK调制能够获得比BPSK调制更好的性能,论证了在卫星导航系统L频段采用MSK调制的可能性。     

新型正交降噪CDSK通信系统

针对置换相关键控(permutation correlated shift keying, PCSK)存在信号间干扰且误码率(bit error rate, BER)较高的问题, 对其进行改进并提出了新型正交降噪相关延迟移位键控(quadrature noise reduction correlation delay shift keying, QNR-CDSK)通信系统。通过设计一种新的正交混沌信号发生器, 产生两路严格正交的混沌信号, 将这两路信号分别作为参考信号和信息承载信号并复制P次后叠加传输, 从而消除信号间干扰。随后使用滑动平均滤波器对接收信号进行滤波处理, 降低系统BER。最后在加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下推导了系统的BER, 并进行蒙特卡罗仿真验证其性能。结果表明, 与PCSK系统相比, 该系统具有更好的BER性能, 为混沌通信的实际应用提供了参考价值。     

利用联合特征参数的卫星单混信号调制识别

针对卫星通信中常见的单-混二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)、正交相移键控(quadrature phase shift keying, QPSK)、8进制相移键控(8 phase shift keying, 8PSK)、16进制正交幅度调制(16 quadrature amplitude modulation, 16QAM)信号调制识别问题,本文基于不同信号的累积量差异和方谱特性,充分利用累积量和谱线特征并构造合理的特征参数,最终构建决策树分类器,实现了这些信号的调制识别,并有效实现了混合QPSK和混合8PSK信号的识别。实验表明,该算法能够实现高斯白噪声条件下的单-混BPSK、QPSK、8PSK、16QAM信号的分类。当信噪比大于6 dB时,除混合QPSK和混合8PSK信号外,其他信号的调制识别率能达到98%,当信噪比大于10 dB时,混合QPSK和混合8PSK信号的调制识别率能达到92%。与现有算法相比,识别率更高,由此证明所提算法的有效性。     

基于Rayleigh衰落信道下MISO-MU-CSDCSK通信系统性能分析

基于传统多用户差分混沌移位键控(multiuser differential chaos shift keying, MU-DCSK)存在码间干扰而导致误码性能较高问题,提出了一种多用户循环移位差分混沌移位键控(multiuser cyclic shift differential chaos shift keying, MU-CSDCSK)通信系统。该系统根据用户数量将参考信号均分为N段并进行循环移位来传输不同用户,并利用Walsh码确保各用户传输信号严格正交。为进一步提高误码率性能,又深入分析了多输入单输出多用户循环移〖JP2〗位差分混沌移位键控(multiple input single output-MU-CSDCSK, MISO-MU-CSDCSK)。推导了在Rayleigh衰落信道下的误码率公式并进行仿真。结果表明,该系统能够有效的改善误码性能,具有应用价值。     

卫星通信信号的多普勒频率参数盲估计

用泰勒级数的展开形式表示高动态的多普勒频率参数,推导了信号非线性变换后相邻数据样本的相位差与多普勒频率、一次变化率、二次变化率等多普勒频率参数的关系,由此建立了方程组并通过解方程实现无需任何先验信息的多普勒频率参数盲估计。仿真实验验证了该方法对M进制相移键控(M-ary phase shift keying, MPSK)、M进制正交幅度调制(M-ary quadrature amplitude modulation, MQAM)等常用卫星通信信号的可行性和有效性。     

基于LDPC码的BICM系统中的迭代盲信道估计

针对传统基于导频辅助的信道估计方法频带利用率低的不足,提出一种块衰落信道下的迭代盲信道估计算法,该算法基于最大似然估计(maximum likelihood,ML),将译码产生的信息经判决、交织和映射后的符号作为发端的符号估计进行联合迭代信道估计和译码,随着迭代次数的增加,译码输出值更加精确,信道估计值也越来越精确。将之应用到基于低密度校验(low-density parity-check,LDPC)码的比特交织编码调制(bit-interleaved coded modulation,BICM)系统中,仿真结果表明,在对迭代信道估计算法性能的影响上,信噪比与衰落信道的块长之间存在着折中关系,即在低信噪比区域,块长较大时的性能要好于块长较小时的性能,而在高信噪比区域,情况正好相反。     

基于TCNN-BiLSTM网络的调制识别算法

针对传统调制识别算法在低信噪比下识别率不高的情况,提出双路卷积神经网络级联双向长短时记忆(two-way convolutional neural network cascaded bidirectional long short-term memory, TCNN-BiLSTM)网络的调制识别算法。首先,该算法并联不同尺度卷积核的卷积层,提取调制信号不同维度的特征。然后,级联BiLSTM层,对多维特征构建LSTM时间模型。最后,使用softmax分类器完成识别。仿真实验表明,所提算法结构在加性高斯白噪声和特定信道参数的瑞利衰落信道下,性能要优于基于传统特征和其他网络结构的识别算法。在特定信道参数的瑞利衰落信道下信噪比低至6 dB时,该算法对6种数字调制信号的识别率仍可达到92%以上。     

一种BICM-ID系统中的迭代盲信道估计算法

提出一种基于硬判决BICM-ID系统中的迭代盲信道估计算法.该算法基于最大似然估计(ML)同步算法,利用BICM-ID译码产生的硬判决信息,通过迭代地在信道估计和解码之间交换信息来完成联合信道估计和解码.仿真结果验证了算法的有效性,并分析了信噪比和块衰落信道的块长对迭代信道估计性能的影响.     

OFDM/OQAM系统中基于BEM信道模型的盲载波频偏估计算法

针对时频双选衰落信道下基于交错正交幅度调制的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing with offset quadrature amplitude modulation,OFDM/OQAM)系统的频率同步问题,将双选信道建模为复指数基扩展模型,证明了存在载波频偏情况下OFDM/OQAM接收信号的二阶循环平稳特性,在此基础上,提出一种OFDM/OQAM系统载波频率偏差的盲估计算法。理论分析和仿真结果表明由该方法构造的估计器不仅能够有效地抵抗双选信道引起的衰落而且具有很好的抗噪性能,从而可以实现对载波频偏的稳健估计。     

基于几何统计的无人机信道模型及硬件模拟

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)通信信号三维空间传播特点,提出了基于多圆柱体的非平稳几何统计模型(geometry-based stochastic channel model, GSCM),该模型通过引入天线位置变换矩阵,可支持UAV〖JP2〗和地面移动端(mobile terminal,MT)任意三维移动轨迹。在此基础上,构建了适合硬件模拟实现的离散化模型,并设计实现了模拟时变信道特性的随机簇生灭算法,以及基于线性调频叠加原理的非平稳衰落模拟方法。硬件实测结果表明,本文信道模拟器输出的衰落幅值分布、时延功率谱和多普勒功率谱等统计特性与理论结果比较吻合,有效复现了信道时变衰落、多径时延、多径功率和多普勒频率随着UAV的位置和速度变化而变化的过程。     

NS2中802.11Ext模块多速率选择机制研究与实现

深入分析了网络模拟器(network simulator version 2, NS2)中新开发的IEEE 802.11协议模块（简称802.11Ext）的模块化设计、累积信干噪比计算、媒体接入控制帧捕获能力、支持多种调制方式、物理层丢包跟踪机制、Nakagami衰落模型等特点,详细阐述了基于802.11Ext模块进行网络模拟时的信号流程。尽管802.11Ext模块在物理层支持多种数据发送速率,但是该模块并没有实现信道自适应的多速率选择机制,鉴于此,研究并实现了802.11Ext模块的信道自适应多速率选择机制。模拟结果表明,在802.11Ext模块中实现信道自适应的多速率选择机制后,链路吞吐量提高了4.7倍、分组时延减少88%。     

Compressed sensing based channel estimation for fast fading OFDM systems

A compressed sensing (CS) based channel estimation algorithm is proposed by using the delay-Doppler sparsity of the fast fading channel. A compressive basis expansion channel model with sparsity in both time and frequency domains is given. The pilots in accordance with a novel random pilot matrix in both time and frequency domains are sent to measure the delay-Doppler sparsity channel. The relatively nonzero channel coefficients are tracked by random pilots at a sampling rate significantly below the Nyquist rate. The sparsity channels are estimated from a very limited number of channel measurements by the basis pursuit algorithm. The proposed algorithm can effectively improve the channel estimation performance when the number of pilot symbols is reduced with improvement of throughput efficiency.     

Hybrid pilots assisted channel estimation algorithm for MIMO-OFDM systems

Abstract: A hybrid pilots assisted channel estimation algorithm for multiple input multiple output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems under low signal-to-noise ratio (SNR) and arbitrary Doppler spread scenarios is proposed. Motivated by the dissatisfactory performance of the optimal pilots (OPs) designed under static channels over multiple OFDM symbols imposed by fast fading channels, the proposed scheme first assumes that the virtual pilot tones superimposed at data locations over specific subcarriers are transmitted from all antennas, then the virtual received pilot signals at the corresponding locations can be obtained by making full use of the time and frequency domain correlations of the frequency responses of the time varying dispersive fading channels and the received signals at pilot subcarriers, finally the channel parameters are derived from the combination of the real and virtual received pilot signals over one OFDM symbol based on least square (LS) criterion. Simulation results illustrate that the proposed method is insensitive to Doppler spread and can effectively ameliorate the mean square error (MSE) floor inherent to the previous method, meanwhile its performance outmatches that of OPs at low SNR region under static channels.     

基于LDPC自适应编码调制的图像传输性能

研究了基于LDPC码的自适应编码调制技术及其在慢衰落无线信道图像传输中的应用,分析了确定最优信噪比转换门限集合的最小均方误差非线性曲线拟合法,进而得到基于LDPC码的自适应编码调制系统的最大平均吞吐量性能。仿真结果表明,在慢衰落无线信道图像传输中,系统能获得满意的图像传输质量和很高的频谱利用率。