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。     

三维传播环境天线阵列空域相关性研究

针对任意三维传播环境下多天线空域相关性求解复杂的问题,提出一种基于角度域脉冲采样的高效近似计算方法。针对均匀角度谱分布,详细推导出了天线空域相关系数的闭合表达式和近似表达式;针对非均匀任意角度谱,利用有限个均匀二维采样脉冲加权叠加进行逼近,从而将天线空域相关系数等效为多个均匀采样脉冲对应相关系数的加权之和。基于实测的Von Mises Fisher角度谱,仿真结果表明,当采样间隔小于2°时,所提方法运算量仅为数值积分方法的十分之一,而绝对误差小于0.005,可以应用于多天线分集、多输入多输出系统性能评估及天线阵列流型优化等场合。     

多天线深空中继通信系统的中断概率和信道容量

中断概率和各态历经信道容量是分析深空通信系统性能的重要指标. 针对深空通信系统中链路损耗大、时延长、频繁中断的问题,分析了多天线深空中继通信系统的中断概率和各态历经信道容量. 根据深空通信环境的特点建立了基于独立不同分布瑞利衰落信道的系统模型,推导了单支路信噪比的精确表达式,进而给出了单支路接收信噪比的概率密度函数,并推导了在选择合并方式下系统中断概率的闭合解析式以及各态历经信道容量的近似表达式. 通过对系统性能的仿真,验证了本文系统模型和理论分析的有效性.     

相关Nakagami衰落等增益分集性能分析

针对相关Nakagami衰落等增益合并(equal gain combining,EGC)分集系统性能不存在精确解析式的问题,提出一种基于矩匹配的高效近似分析方法.该方法将各支路信号等增益叠加后的复杂衰落近似等价为α-μ分布,利用α-μ变量的统计特性获得分集系统的信噪比分布、中断概率和平均误符号率等性能表达式.仿真结果表明,该方法实现简单,计算结果与理论值非常接近,可应用于多种信道衰落下EGC分集系统的参数设计和性能评估.     

不完全信道状态信息条件下Turbo-BLAST系统中注水天线选择和功率分配算法

该文针对信道估计有误差情况,在不完全信道状态信息条件下提出了一种适用于Tur-bo-BLAST系统的天线选择和功率分配算法,发送端在总功率约束条件下,依据信道状态信息进行发送天线选择,并对选择的天线进行注水功率分配,以获得最大化信道容量.在接收端,采用Turbo原理对接收信号进行迭代检测,以改善系统的误比特率性能.仿真结果表明,采用所提算法不仅可以显著提高系统的信道容量,误比特率性能也有所改善.     

基于OFDM技术的数字AM广播系统时间同步算法研究

针对基于OFDM调制技术的数字AM广播系统,研究适合中短波信道(<30 MHz)的时间同步算法.首先建立一个可以同时估计符号偏差和时钟相位偏差的两级时间同步模型.对符号偏差估计,给出一种改进的最大似然算法;对时钟相位偏差估计,给出一种利用梳状导频的估计算法.仿真和实际测试表明,这种两级同步方案能够满足OFDM系统对时间同步精度要求.     

三维场景非平稳MIMO信道构建及参数演进方法

在移动通信系统中,收发端散射环境变化将导致无线信道呈现非平稳特性,针对基站-移动台之间的三维传播场景,构建了一种非平稳多输入多输出信道模型,该模型考虑了衰落相位的连续性,从而保证输出信道多普勒频率的准确性.提出了一种针对该模型的信道参数更新算法,该算法考虑了传播路径的生灭、时延、功率、出发角和到达角分布等参数随时间变化的演进过程.数值仿真结果表明,所构建的信道模型能够直观地复现无线信道的非平稳特性,输出的各子信道衰落的时变自相关和互相关特性均与理论值吻合,提出的非平稳信道模型的平稳间隔与实测数据相符,可用于三维移动场景下无线通信系统的方案设计、性能优化和系统验证等领域.     

基于不完全信道信息的MIMO双向中继系统线性预编码算法#br#

针对配置两个通信节点的多输入多输出双向中继系统,提出一种基于不完全信道状态信息的预编码设计方案,该方案综合考虑信道估计误差与信道反馈延迟的情况。在中继发射功率受限的条件下,以最小均方误差为准则设计以预编码矩阵为变量的优化问题,提出矩阵分解和联合迭代两种线性预编码算法。矩阵分解法通过矩阵分解推导得到中继矩阵的闭式解;联合迭代法利用迭代算法交替迭代来联合优化预编码矩阵和接收端处理矩阵,直到算法收敛数。仿真结果表明,随着信噪比由0到25 dB逐渐增大,与现有方案相比,矩阵分解法能有效地降低系统的误比特率,联合迭代法能获得最佳的系统性能提升。     

天线物理特性对MIMO信道空域相关性的影响

针对天线物理特性会对MIMO信道空域相关性产生影响的问题,分析耦合和极化效应的产生及影响机理,构建非均匀散射环境下综合天线物理特性的单极化MIMO信道模型,据此导出MIMO信号的空域相关性理论表达式,并针对3GPP SCM标准信道场景参数进行仿真.仿真结果表明,耦合效应随天线间距变小而更显著,极化因子则与不同极化天线组合有关,两者在一定程度上可降低MIMO信道的空域相关性,但均不能有效提高系统容量性能.     

基于IUPF算法的三维无人机毫米波波束跟踪

由于无人机毫米波通信技术具有高速数据传输和广域网络覆盖能力, 因此在军用和民用领域中拥有广阔的应用前景。针对无人机毫米波通信需要进行精确的波束跟踪这一问题, 提出一种基于改进无迹卡尔曼粒子滤波算法的三维波束跟踪方法。该方法首先利用无迹卡尔曼滤波建立建议密度函数并更新采样粒子; 然后计算每一个采样粒子的权值, 并在归一化后再次对粒子进行重采样; 最后计算粒子均值, 得到波束跟踪角度。仿真结果表明, 该方法相较于以往毫米波波束跟踪方法大大降低了估计误差, 显著提高了波束的跟踪精度。