变换域通信系统及抗干扰性能仿真

基于变换域通信系统(TDCS)收发两端联合干扰感知、自主躲避干扰的基本思想,首先分析了TDCS发射机和接收机的工作原理,在给出了采用对称频谱的TDCS的发射和接收基函数模型之后,通过数学推导得到了TDCS采用MPSK调制时的系统抗干扰误比特率性能公式;其次分析了TDCS的抗干扰机理,发现收发基函数不一致时系统性能将遭受两个方面的损失:一是发射功率损失;二是接收了额外的白噪声和干扰功率;最后,基于MATLAB,仿真了基函数不一致及单音、多音、窄带干扰条件下TDCS的抗干扰性能,仿真结果与理论结果一致;通过仿真比较发现:相同工作带宽下的TDCS抗单音、多音、窄带干扰的性能要好于直接序列扩频系统.     

基于FRFT_LFM信道探测的TDCS系统衰落信道抑制技术

利用分数傅里叶变换(FRFT)对线性调频信号(LFM)检测的优势,提出一种基于FRFT_LFM的变换域通信系统(TDCS)衰落信道探测技术;该技术利用FRFT算法对预先发射的LFM信号进行检测,以估计信道的衰落特征,并采用预均衡的方法对TDCS系统基函数幅度谱函数进行预修正,以提高TDCS系统对信道衰落特性的抑制能力.理论分析和仿真结果证明,FRFT_LFM技术可有效探测信道的衰落特性,基于预均衡的TDCS系统的信道衰落特征抑制性能明显提升.     

基于自适应多门限的基函数生成算法

变换域通信系统（TDCS）具有对环境感知的能力,可以躲避干扰,具有优异的抗干扰性能。基函数生成算法是TDCS的核心算法。通过分析现有基函数生成算法存在的问题,提出了一种采用自适应多门限的基函数生成算法。该算法在传统二元判决的基础上,引入多元结构,对传统判决结果进一步细化,更加准确地反映了信道质量差别。理论分析表明。采用本文所提出的基函数生成算法产生的基函数,能够较好地克服传统门限估计算法对于信道环境自适应性不强等缺点,并且算法的门限设计简单。获得了较好的干扰抑制性能。     

变换域通信系统抗干扰编码幅度谱成型算法

针对变换域通信系统收发双方电磁环境不一致、频谱失配导致有用信号能量损失和降低系统抗干扰性能的问题,提出接收端多元编码幅度谱成型算法。首先,在发送信号频谱组成未知的条件下,采用变换域技术对接收端干扰和噪声进行处理,由于干扰会在变换域能量聚焦,而噪声没有能量聚焦特性,因此变换域处理能够有效的将干扰和噪声进行分离;然后,对分离后的干扰和噪声幅度谱进行归一化处理;最后,对归一化处理的幅度谱进行多元编码,无干扰的频点幅度谱设置为1,有干扰的频点幅度谱设置为归一化幅度谱最大值与该点的差值。采用该算法生成的基函数能够有效降低有用信号能量的损失并躲避干扰。仿真结果表明,相比接收端直接生成基函数和基于类似等增益合并的算法,在信噪比为-8~8dB的条件下,多元编码幅度谱成型算法能够有效形成接收端幅度谱,基函数误差分别降低了16.2%和13.1%,提高了系统的抗干扰性能。     

基于多级门限判决的TDCS基函数生成及性能分析

针对变换域通信系统传统固定门限判决不能体现频谱的使用程度的问题,提出一种多级门限判决的基函数生成算法。分析了变换域通信系统（transform domain communication system,TDCS）电磁环境频谱的特性和窄带高斯信号的特征,建立了一种二元假设检验,在传统二元判决的基础上引入多元判决,能对电磁环境频谱进行多级量化,体现出不同频段的不同使用程度。仿真结果表明,采用多级门限判决的TDCS基函数误码率性能优于传统固定门限判决的TDCS基函数,抗干扰性能更好。     

一种TDCS自适应粒子群导频优化设计算法

为了解决变换域通信系统(transform domain communication system,TDCS)基函数存在不可用频带而产生的导频优化设计问题,提高TDCS的信道估计精度,提出了基于自适应粒子群算法的TDCS导频优化设计.构建TDCS信道估计模型,分析不可用频带对信道估计性能的影响并建立导频优化模型,设计导频优化的适应值函数和自适应惯性权重,通过粒子群算法对导频的位置和功率进行优化.在不同干扰环境下的仿真结果表明,新算法较传统粒子群算法收敛速度更快,优化能力更强,其信道估计精度和误码率性能接近最优导频.与等间隔等功率导频相比,在单干扰和多干扰频带下误码率分别有2.6 dB和2.2 dB的性能增益.     

一种基于差错弹性控制的联合信源信道编码算法

目的 研究视频数据在无线信道上的可靠传输问题.方法 结合差错弹性控制和信源信道联合编码技术,在网络带宽一定的情况下引入信源解码器的抗误码性能指标,根据不同的信道状态确定联合信源信道编码的具体方案.结果 提出一种基于解码器差错弹性控制的联合信源信道编码算法.结论 该算法和传统的联合信源信道算法相比可获得更高的性能增益,适合于视频数据在无线网络上传输.     

相关天线下基于波束成型多用户MIMO-OFDM系统子载波分配研究

针对波束成型多用户MIMO-OFDM系统,以优化系统性能为目标,给出一种在天线具有相关性条件下基于部分信道状态信息的子载波分配算法.该算法采用克罗内克(Kronecker)模型作为相关天线的信道模型,并用信道状态统计信息来描述该模型的传递过程,从而得到相应的子载波分配原则.实验结果表明:系统性能不仅与收发两端的天线数量有关,也与天线相关矩阵中的相关系数以及延时反馈参数有关.     

波束成型训练机制下分布式大规模MIMO系统的频谱有效性分析

为减少分布式大规模MIMO系统中信道硬化作用减弱带来的系统性能损失,用户端利用波束成型训练机制进行信道估计,并将估计的信道状态信息用于用户端数据接收,从而提高系统的频谱有效性.分别考虑用户端已知统计的信道状态信息、估计的信道状态信息以及理想的信道状态信息,推导了信道时变环境下基站端采用最大比发送预编码和迫零预编码时系统的遍历可达速率闭合表达式,并利用所推导的闭合表达式分析波束成型训练机制和信道时变对系统性能的影响.仿真结果表明,闭合表达式与数值仿真结果吻合,波束成型训练机制可以有效提高系统的频谱有效性,延迟的信道状态信息则会降低系统的频谱有效性.     

基于有限反馈的MIMO空分复用预编码优化设计

针对MIMO空分复用系统中利用信道状态信息自适应选择最佳预编码方案能有效提高系统性能,提出了一种基于有限比特反馈的预编码联合优化算法.该算法以最优化理论为基础,得出一种基于有限比特反馈的联合功率控制和空分复用预编码的最优发射机结构,并以此结构为基础提出了一种基于MMSE准则的最优预编码码本设计算法.仿真结果表明,与已有基于等功率的码本设计方法相比,所提出的设计算法在没有增加反馈开销的情况下,进一步改善了系统性能.     

胃肠动力诊查仪的无线通信系统仿真

根据胃肠动力诊查仪的无线通信特性,建立从胶囊发射器到体外数据接收存储器的无线通信信道的仿真模型.重点分析了信噪比和由于人体组织吸收所产生的损耗对通信性能的影响.把误帧率作为通信性能的评价标准,设计了动态编码协议,保证了系统通信的可靠性.仿真结果为胃肠动力诊查仪的无线通信系统的通信协议设计、信道编码设计等提供了参考依据.     

基于DSSS-LFM-FRFT的ZigBee网络中抗RFID干扰研究

针对传统解决ZigBee/RFID(radio frequency identification)2种设备的信号同频干扰问题,采用信道调度算法存在频谱资源利用率低、通信效率低等问题,量化分析了两者信号冲突成因,并提出了基于直接序列扩频再线性调频的分数阶傅里叶变换自适应抗干扰方法(direct sequence spread spectrum-linear frequency modulation-fractional Fourier transform,DSSS-LFM-FRFT)。该方法将传统的ZigBee直接序列扩频技术进行改进,当系统检测到信号干扰时,在接收机解扩之前进行干扰抑制,通过线性调频再扩频技术展宽ZigBee信道信号频谱,接收机前端利用分数阶傅里叶变换滤除掉干扰信号之后再进行分数阶傅里叶逆变换,通过解扩还原信号。实验结果表明,该方法与传统DSSS比较,不仅提高了系统的抗干扰能力,还降低了误码率,实现了ZigBee/RFID共存时高效率通信,提高了无线网络频谱资源利用率。     

基于信道状态信息反馈的特征波束形成算法

在多输入多输出通信系统中,为了有效地降低系统的误符号率,提出了一种特征波束形成算法。在假设接收端能准确地完成信道估计,并能及时将信道的互相关矩阵反馈到发射端的基础上,研究了接收和发射均采用多天线的特征波束形成算法,对其性能进行了详细的分析和推导,并在此基础上研究了波束形成与空时块码的结合以提高系统的频谱利用率。计算机仿真结果表明,在接收端采用多根天线相对于单根天线能明显降低系统的误符号率。特征波束形成算法通过同时提供波束形成增益和分集增益位置,有效地提高了系统性能。     

D2D网络功率和频谱资源分配策略

针对蜂窝通信系统高能耗、 低通信资源利用率和低信道利用率的问题, 提出一种基于能量效率(energy efficiency, EE)与频谱效率（spectral efficiency, SE）联合优化的网络资源分配策略. 首先, 在保证通信用户服务质量（quality of server, QoS）的前提下, 提出一种基于启发式算法的信道选择策略, 为系统内的D2D（device-to-device）用户分配信道复用资源; 其次, 在通信系统干扰门限和回程容量限制约束下, 利用Lagrange对偶分解迭代实现系统功率和频谱资源分配. 仿真结果表明, 该算法能有效扩充系统内D2D用户的数量, 提高能量效率及信道利用率, 增加频谱利用率, 为D2D用户分配最优的功率, 增强业务承载能力, 降低通信系统能耗并减少资源浪费.     

多输入多输出系统下低复杂度的自适应预编码方法

针对多输入多输出衰落信道中存在的码间干扰和多径干扰问题，提出了一种具有低复杂度的自适应预编码方案．该方案在发送端和接收端分别放置了预编码器和基于迫零算法的接收机，这样接收机在进行均衡译码的同时，将信道信息反馈给发送端，发送端便可以随之选择发送子载波的数目以及预编码矩阵，完成自适应预编码．该方案可有效降低系统的误码率．仿真结果表明，当误码率为10^-3时，在传输信道信息未知的情况下，该方案的信噪比比信道信息已知的基于最小均方误差预编码方案高1．3dB，且复杂度大大降低．     

认知无线电网络信道分配联合策略算法

在认知无线电网络中,次级用户在保证主用户通信服务质量不受影响的前提下,可以伺机复用主用户的空闲信道进行通信,以满足次级用户自身的通信需求,充分利用系统内的信道资源,并有效提升系统的合速率。考虑接收终端干扰的影响,提出一种基于underlay机制下的全干扰系统模型,并基于该模型提出一种联合策略的信道分配算法。联合策略算法采用加入了定向变异因子的改良遗传算法为多个次级用户分配信道,之后使用拍卖算法对信道内所有的次级用户进行功率分配或者信干噪比控制。仿真实验表明,提出的联合策略算法能够明显地提升系统合速率,保证次级用户间的公平性,并且以较快的速度收敛至纳什均衡,能够有效进行信道资源优化分配。     

一种对抗强单音干扰的短波OFDM信道均衡机制

短波信道使用的频率范围较窄,频谱资源十分紧张,会出现大量的强单音干扰。因此针对存在强单音干扰的短波信道,提出了一种高效、简洁的信道均衡机制,该机制通过干扰抑制、信道估计、维纳插值等算法的有机结合,首先对接收到的信息序列硬判决,基于干扰门限对大幅度干扰进行抑制;其次,根据最小平方准则估计出导频子载波处信道传输函数;最后使用二维维纳插值工具,利用导频符号之间的相关性,计算出数据子载波处信道传输函数。并以强单音干扰下短波正交频分复用(OFDM)系统为例,对所提出的机制进行了仿真验证,结果表明,与其它均衡机制比较,所提出机制降低了接收端符号误码率,有效地提高了通信可靠性。     

联合LDPC码和网络编码的协作通信技术

结合信道编码和网络编码的思想,提出了一种在两用户协作情况下联合LDPC(low-density parity-check)码和网络编码的协作分集方案,该方案在接收端通过基于整体H矩阵的置信传播算法实现LDPC码和网络编码的联合译码,并对该方案在瑞利慢衰落信道下的性能进行了MATLAB仿真.仿真结果表明:与编码协作和不协...     

联合LDPC码和网络编码的协作通信技术

结合信道编码和网络编码的思想,提出了一种在两用户协作情况下联合LDPC(low-density parity-check)码和网络编码的协作分集方案,该方案在接收端通过基于整体H矩阵的置信传播算法实现LDPC码和网络编码的联合译码,并对该方案在瑞利慢衰落信道下的性能进行了MATLAB仿真。仿真结果表明:与编码协作和不协作方案相比,所提方案在系统误码率性能上有着明显地改善。     

无线网络中基于信道速率和传输功率的MAC性能优化

目前多种无线传输标准均支持多速率的数据传送,通过对信道状况的估算设置合适的数据传输速率,有利于网络性能的优化。同时,调整无线网络中节点的发射功率可以间接改变物理载波侦听范围,从而提高网络的空间复用。本文提出了一种基于信道速率和传输功率自适应调整的PRA算法（Power and Rate Adaptation）,该算法的基本思想是发送节点根据通信距离保守计算起始速率,并根据成功和失败的状况调整传输速率和发送功率,从而有效改善介质访问控制协议的性能。仿真结果表明,该机制可以使节点在通信过程中自动调整到较高的信道速率和合适的发送功率范围,提高了网络吞吐量,降低了功耗,同时改善了公平性。