TDS-OFDM时变信道估计和均衡的BEM-LSQR方法

中国地面高清数字电视(DTMB)在高速移动环境下的应用日益广泛.利用其多载波模式下的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)帧结构,提出三种利用基展开模型(BEM)的针对不同场合的时变信道估计方法,并利用正交分解最小二乘(LSQR)对帧体进行均衡.第一种信道估计方法针对400Hz及以下多普勒频移,分别估计帧体前后帧头的一阶信道冲击响应,映射得到基展开系数,第二种方法针对400Hz以上情况,利用帧头循环结构,估计帧头内部信道的时变性,第三种方法针对945模式,对同一帧头进行两次一阶估计.由于信道矩阵使用基展开系数进行表示,因此LSQR均衡可以实现O(Nlog N)的复杂度.仿真结果显示,该方法提高了系统在高速时变下的性能.     

OFDM移动通信系统中的最大多普勒频移估计

为了估计移动正交频分复用(OFDM)系统中衰落信道下的多普勒干扰,提出了利用OFDM符号的循环前缀检测最大多普勒频移的方法.在已有的单载波系统多普勒估计算法的基础上,结合OFDM符号已有的循环前缀,通过计算循环前缀的归一化自相关函数,得到最大多普勒频移.在衰落信道下的计算机仿真结果表明,该算法可以准确地估计出最大多普勒频移.该方法只需利用OFDM符号的循环前缀,不需要其他辅助数据或者插入导频,可以方便地应用于现有OFDM系统中.     

基于电平交叉率的多普勒频移估计方法

针对在莱斯信道下对接收信号进行最大多普勒频移估计的需求,提出基于电平交叉率的传统多普勒频移估计方法,引入循环迭代的思想使得接收端的滤波器带宽达到最优,接收信号通过最优滤波后,再进行基于电平交叉率的多普勒频移估计,大大减缓了噪声对估计性能的影响.改进算法的复杂度虽然有所提高,但在莱斯信道下,其比传统的多普勒频移估计算法更能准确估计出接收信号的多普勒频移,仿真结果验证了算法的有效性和优越性.     

基于隐含导频的长距离IM/DD DFT-S-OFDM无源光网络的实验系统研究

基于隐含导频、超奈奎斯特镜像混叠和直接检测,首次在IM/DD光通信系统中使用基于隐含导频(ST)的信道估计和均衡方式,通过实验实现了速率为20 Gb/s的正交相移键控(QPSK)离散傅里叶变换扩展正交频分复用(DFT-S-OFDM)信号传输83.2 km的光通信系统.使用隐含导频信道估计(ST-CE)方法来均衡信道的线性损伤,关键是把隐含导频(ST)算术叠加在数据信号上,而不占用单独的时隙.通过对接收到的信号进行1阶统计分析估计出精确的信道.为了增加传输距离,根据超奈奎斯特镜像混叠的方法增加接收机带宽来补偿色散引起的功率衰落.结果显示,在长距离强度调制/直接检测(IM/DD)DFT-S-OFDM无源光网络(PON)系统中,采用ST-CE能得到更高的频谱效率,且其信道估计性能与TA-CE相当.该方法节省了带宽,提高了频谱利用率.     

MIMO-OFDM无线传输系统中的信道估计

以2×2多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)非盲信道估计方法为研究对象,分析了该系统中基于时域训练序列,结合空时分组码的直接判决信道估计方法和基于Wiener内插的信道估计方法仿真比较了其性能。结果表明,当多普勒频移较小时,可采用简单的直接判决方法进行信道估计;多普勒频移较大时,宜采用维纳内插方法进行信道估计,且可以提高信道估计精度。     

非静止轨道卫星信道多普勒频移特性

为了定量分析非静止轨道卫星信道的多普勒频移特性,引入一种基于地心固连坐标系的分析模型,经近似,该模型与地面接收终端的地理坐标无关.计算出了几种典型非静止轨道卫星信道的最大多普勒频移.分析表明,高仰角状态下信道中的多普勒频移较弱,而处于可视仰角状态时信道中的多普勒频移最大.应尽可能在高仰角状态下接收信号,并可将多普勒时变规律作为先验信息用于对多普勒频移进行估计与补偿,以削弱时间选择性衰落的影响.     

基于信道编码直接判决解调算法的OFDM信道估计

针对Mignone V．和Morello A．提出的正交频分复用OFDM(orthogonal frequency division multiplex)系统编码直接判决解调CD3(coded decided directed demodulation)信道估计算法在频率选择性信道下估计性能稍差,且对多普勒频移敏感的缺点,提出了两种改进算法。通过引入了LMMSE信道估计器和鲁棒滤波器进行去噪滤波,改进CD3-OFDM系统的信道估计性能。仿真表明,两种改进算法在不增加计算复杂度的情况下,提高了CD3信道估计算法的性能,而且采用鲁棒滤波器后还能增强系统抗多普勒频移影响的能力。     

放大转发异步协作通信系统中的差分空时频传输方案

针对频率选择性信道下的异步协作分集系统中信道估计复杂度高及中继传输异步问题,提出了一种采用放大转发协议的异步差分空时频编码传输方案(ADSTF).该方案首先在源节点对数据符号进行满分集旋转、Cayley变换及正交频分复用(OFDM)调制,然后在中继节点将接收符号放大转发,构造了一种分布式差分空时频编码.在目的节点未知信道状态信息、中继节点非完全同步的情况下,ADSTF方案能够同时获得空间分集和多径分集.与采用差分正交空时分组码的OFDM传输方案相比,ADSTF方案能够获得更高的分集.仿真结果表明,与采用BPSK调制的DOSTBC-OFDM方案相比,ADSTF方案仅以0.25 b/(s·Hz)的速率损失为代价,就能在误比特率为10-3时获得3 dB的信噪比增益.     

一种适于小波包多载波系统导频信道估计的方法

提出了一种适于小波包多载波系统信道估计的导频插入方法．该方法结合小波包多载波系统树型结构的分解特性以及不同频率对相干时间的影响,将子载波在树型结构的基础上分成若干个组,并结合等差原理,引入时域不等间隔的导频模式,实现导频的合理分配．在上述方法中,高频部分插入了相对较多的导频,使得总的导频数减少的同时,能够更好地估计多普勒频移的影响．仿真结果表明,在载波调制过程中,采用不等间隔导频模式与传统的等间隔块状导频模式相比,当导频个数减少14％,信噪比为20dB时,误比特率降低了19．6％;并且不论多普勒频移如何变化,系统总能在多径瑞利衰落信道中保持良好的性能．     

离散多频音调制时域均衡算法研究

讨论了离散多频音(DMT)调制系统中信道时域均衡器的训练算法,通过采用频域刷新及时域窗技术,使均衡后的信道响应均方误差最小,并给出了计算机仿真结果.     

基于LDPC编码的水声OFDM系统设计

水声信道是目前通信环境中最为恶劣的信道,只有采用强有力的调制编码方式才可能实现高速可靠的通信.笔者提出了一种水声LDPC-OFDM系统设计方案,采用LDPC码进行纠错,并用一个均衡器消除多普勒频移引发的载波间干扰,从而提高通信质量.仿真结果表明该方案能够得到理想的增益.     

基于多普勒辅助和门限定阶的LMMSE信道估计算法

基于门限定阶的LMMSE信道估计方法在高速时变环境下均方误差(MSE)较大,因此本文提出一种基于多普勒辅助和门限定阶的LMMSE信道估计算法.该方法将一种多普勒辅助的插值方法应用到基于门限定阶的LMMSE信道估计算法中,以此来降低多普勒频移对信道估计的影响,减小了MSE且并不明显增加运算量.仿真实验表明,在移动台速度达到300 km/h,信噪比为10时,本文算法比自适应定阶的MMSE算法的MSE减小26.5%;当移动台速度迭到300 km/h,误码率性能为10~(-2)时,本文算法与自适应定阶的MMSE信道估计算法相比输入信噪比有1dB的改善.     

基于前导训练序列的MB-OFDM信道估计

超宽带技术已逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一.UWB无线通信可以分成两种:无载波UWB、载波调制UWB.载波调制UWB有多种实现方案,主要有DS-CDMA UWB和MB-OFDM UWB.MB-OFDM作为UWB的一个重要候选方案,在频谱利用率、与其他窄带系统共存、抗干扰等方面有着出色的表现,而信道估计是无线通信领域的关键技术之一,是进行相关检测、解调、均衡的基础.文中在介绍MB-OFDM系统的构成、MB-OFDM系统信号结构以及超宽带信道模型的基础上,提出了一种基于前导训练系列的信道估计算法,对UWB信道条件下采用前导训练序列的LS估计和MMSE估计的性能进行了深入的分析和比较,最后给出了相关仿真结果.实验结果表明,利用前导训练系列的信道估计可以获得良好的性能.     

水声OFDM系统多普勒频移和信道的联合估计

水声通信是近年来研究的热点,但由于水声信道本身的问题,如多径延迟、多普勒频移、信号衰减、窄带宽、时变等特点,使得水声通信传输数据速率低,传输误码率(BER)高.正交频分复用(OFDM)在水声通信中具有很大优势,但它对载波频率偏移(CFO)敏感.基于循环前缀正交频分复用(CP-OFDM)的水声通信系统,对多普勒引起的CFO进行补偿,同时利用延迟-多普勒域中的稀疏性对水声双选信道进行压缩感知信道估计.通过计算机仿真和水池实验,验证了这种双选信道估计的有效性和可靠性.     

低轨道移动卫星信道中的DDPSK调制特性

针对低轨道卫星移动通信信道的大范围快速时变的多普勒频移特性,提出并分析了双差分相位调制方式（DDPSK）。结果证明,DDPSK与相关相位调制、差分相位调制相比,对于频率变化有很好的稳定性,能够克服大频偏对于移动通信的影响。并进一步给出了它在带遮蔽效应的莱斯信道的误码特性。     

矢量多载波多元差分混沌移位键控在水声信道下的性能研究

水声信道具有严重的时频双选择衰落特性,使得设计性能稳健的水声通信系统极为困难。为了克服水声信道时频双选择衰落带来的信道难以跟踪的挑战,提出一种采用非相干检测的多载波混沌通信系统,该系统基于差分混沌移位键控,将参考信号以及经扩频调制的信息承载信号当作矢量组,对这些矢量组进行离散傅里叶逆变换(inverse discrete Flourier transform, IDFT)完成多载波调制,经串-并转换后输出。在时频双选择性衰落信道下的仿真表明该系统具有良好的抗多普勒频移的特性,此外,在仿真水声信道和实测水声信道下的实验结果表明,该系统在水声信道下能够获得稳健的性能,相对于已有的多载波多元差分混沌调制方案,具有更好的抗时频双选择衰落的性能。     

卫星移动通信多普勒频移补偿研究

针对卫星通信系统中,多普勒频移过大对通信过程造成严重影响的问题。在传统多普勒频移补偿思想的基础上,通过分析信号传输过程中影响多普勒频移估计值的因素。提出了一种改进的多普勒频移补偿方案。该方案通过使用最大似然估计法对用户链路上的收发信号进行多普勒频移估计。并使用该方案对Iridium系统,GEO（geostationary earth orbit）系统的反向通信链路上的多普勒频移进行计算,得出频率补偿误差。仿真结果表明,当统计点数N=3500,信噪比SNR=8 dB时,经改进后,频率补偿方案在Iridium系统与GEO系统中的频率估计误差与传统频率补偿方案中的频率估计误差相比较,分别降低了50%与42%。因此,改进后的频率补偿方案与传统频率补偿方案相比,多普勒频率估计精度更高,更有利于卫星信号的精确跟踪和解调。     

基于导频符号的双多进制正交扩频与MPSK复合调制系统的性能分析

提出了一种双多进制正交扩频调制与MPSK相位调制相结合的复合调制方案（DNOrth-MPSK）。该方案通过插入导频符号进行信道估计,提高了系统的误比特率性能;同时对其在加性高斯白噪声信道（AWGN）和单径瑞利衰落信道下的理论性能进行了分析,结果表明,这种正交扩频与MPSK相位调制相结合的系统方案较传统的多进制正交扩频系统大大提高了数据的传输速率,因此可适用于高速数据通信。对系统在AWGN和单径瑞利衰落信道中的性能,本文给出了理论下界和仿真结果。     

基于UKF算法的高机动机载平台多普勒频移估计

针对卫星通信在高机动状态下非线性较强,会引起较大多普勒频移的问题,提出利用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman Filter,UKF)算法进行多普勒频移估计。依据高机动飞行器飞行特点,建立直线和圆周运动中的UKF多普勒频移估计模型,并进行仿真分析。结果表明,在卫星通信信道模型中,UKF算法能够对高机动机载平台进行更精确的频率估计,实用性更强。     

基于LabVIEW FPGA模块的雷达模拟回波多普勒频移调制

目标回波的多普勒信息反映了目标与雷达之间的相对运动情况,多普勒频移的调制是雷达回波信号模拟的重要内容。利用LabVIEW FPGA模块可以用图形化的编程编译FPGA,给出了一种多普勒频移调制的方法,先利用LabVIEW FPGA模块生成带有多普勒频移的零中频信号,再上变频到需要的频率。实验结果表明,这种方法有效、可行,同时该方法还可以大大缩短系统开发时间。