时间脉冲位置调制的超宽带无线通信

超宽带 (UWB)无线通信技术是一种利用时域资源的新通信技术 ,因其具有低功耗、良好的抗干扰和抗多径的能力和高的系统容量而受到普遍关注。本文对超宽带无线通信技术的热点进行了综述 ,并重点讨论了时间脉冲位置调制超宽带无线通信的基本原理和其关键技术 :多接入技术、脉冲信号技术、调制技术、发射和接收技术 ,相关技术等 ,尤其对调制技术进行了理论分析和比较 ,并讨论了时域无线通信技术的应用。结果表明超宽带通信技术在未来的高容量无线通信具有很大的发展潜力。     

融合调频遥测和伪码测距的寄生调制技术

针对飞行器测控系统将高码率遥测数据和伪码测距信号分流传输的不足,提出一种全新遥外测体制,将测距伪码(pseudo-noise, PN)寄生在调频(frequency modulation, FM)遥测信号中,生成一种融合调频遥测和伪码测距的寄生调制信号,实现高码率遥测数据和测距信号的单流传输。研究FM+PN体制的调制、解调原理,从理论上分析信号频谱及遥外测性能,并通过仿真得到不同参数下的频谱特性、遥测解调误码率和测距精度,给出了调制参数选择建议。仿真结果表明,将FM+PN体制应用到飞行器测控系统中,可将所需带宽降低为现有测控体制的40%,大大提高带宽利用率,而遥测误码率性能损失很小。     

采用跳时扩频技术的模拟超宽带冲激无线电

概括了一种使用现存可行脉冲信号技术的跳时扩频多址系统的诸多特性 ,并对出现的设计问题进行了描述。首次提出把相移键控 (PSK)调制方式和最小频移键控 (MSK)调制方式应用于冲激无线电通信系统 ,并且在理想多址信道条件下 ,对冲激无线电系统的传输符号速率和多址性能进行了定量测量和评估。仿真结果显示 ,调制方式和脉冲宽度对该性能有显著影响。给出有关使用PSK及MSK调制方式的冲激无线电通信系统设计的折衷方法 ,并得出不同比特差错率条件下系统支持的用户数量和传输符号速率的最大值     

脉冲位置调制组合雷达信号研究

组合雷达信号通过几种调制方式相结合得到更大的时间带宽积,以同时获得较高的距离、速度分辨率。时间脉冲位置调制(PPM)技术在超宽带无线数字通信领域得到了广泛应用。在时间脉冲位置调制和编码频率信号(FSK)的基础上,提出了一种新的PPM FSK组合雷达信号,研究了其模糊函数及其分辨性能,并与PPM信号及FSK信号进行了比较。结果表明,PPM FSK组合雷达信号具有更大的时间带宽积,其模糊图分辨性能更佳,说明PPM FSK具有比PPM和FSK信号更高的距离、速度分辨率。     

基于超宽带能量检测方案的数字脉冲间隔调制

将数字脉冲间隔调制（digital pulse interval modulation, DPIM）引入到基于能量检测方案的超宽带（ultra wideband, UWB）通信系统中,详细研究了DPIM的性能。给出了适合于脉冲UWB信道的DPIM方案,定义了该调制方式的传输容量并与开关键控（on off keying, OOK）和脉冲位置调制（pulse position modulation, PPM）做比较。推导出该调制方式的误时隙率和误包率。给出了不同调制方式在IEEE 802.15.3a信道环境下的数值结果,结果表明存在某些调制阶数（如4-DPIM对2-PPM）,能够使得DPIM在传输容量和包差错性能上均优于PPM。另外与OOK相比,高阶DPIM可以在损失一些传输容量条件下取得更好的包差错性能。     

高速目标的相位编码步进频率信号分析

首先分析用步进频率雷达信号实现高分辨率的优缺点,给出了利用相位调制子脉冲来提高性能的相位编码步进频率信号形式;然后分析了其信号处理过程。与步进频率信号在高速目标下成像失真相比,相位编码步进频率信号的多普勒性能有很明显改善。同时,结合相位编码步进频率信号形式提出在高速目标情况下实现精确速度测量的两步估计方法。     

基于Polycycle信号的UWB正交脉冲序列设计

正交脉冲的产生是超宽带无线应用中的关键技术, 采用Hermite 矩阵特征向量分解方法, 提出了一种基于Polycycle信号的UWB 正交脉冲序列设计方法. 该方法产生的正交成形脉冲功率谱密度分布符合FCC关于室内和室外UWB应用的辐射限制, 有较高的频谱利用率, 脉冲函数自相关性强, 互相关性弱, 利于多址检测. 最后, 分析了2PPM-THMA UWB系统的传输性能, 仿真结果表明正交成形脉冲抗多用户干扰能力优于Scholtz脉冲.     

一种NLFM-CPM雷达通信一体化信号设计

针对利用雷达信号调制通信信息提高雷达低占空比脉冲发射形式下的通信速率时,信号自相关旁瓣较高的问题,提出一种基于非线性调频(nonlinear frequency modulation, NLFM)信号的雷达通信一体化信号形式。首先,结合连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)建立了NLFM-CPM一体化信号模型。然后,根据雷达自相关性能准则与分辨性能准则,在匹配滤波的处理方案下,分析了一体化信号的调制参数对雷达探测性能的影响。最后,分析了调制参数对通信性能的影响。仿真结果表明,该信号在不损失雷达主瓣能量、距离与速度分辨率以及兼顾通信可靠性的前提下,可实现低于-35 dB的自相关旁瓣。     

基于IEEE 802.15.4a信道的超宽带脉冲信号仿真研究

针对超宽带通信技术在远距离、低速率、精确定位方面的应用,对超宽带脉冲信号波形设计和特性进行了研究。采用了优化组合的方法进行了超宽带脉冲信号设计并对其性能进行了研究。通过仿真计算,分析了超宽带脉冲信号在IEEE 802.15.4a信道中的传播特性,得出了信道对脉冲信号影响的相关结论。结果表明,采用优化组合方法设计的超宽带脉冲信号能满足FCC辐射掩蔽标准要求,IEEE802.15.4a信道模型能较好的反映信号传播的基本规律,多路径信道对超宽带信号功率谱影响不大,超宽脉冲带信号具有抗多径干扰能力强的特点,适合低速率无线个域网、精确定位等领域的应用。     

超宽带正交解调接收机信号采集系统设计

根据超宽带信号处理及实现目标识别的需要,设计并实现了一套超宽带脉冲体制正交解调接收机信号采集系统。介绍了系统的硬件和软件设计,提出了I/Q正交解调及脉冲体制超宽带信号幅相误差校正方案,并构建了适于超宽带信号频谱分析的双谱分析模块。实际应用表明,该系统达到了实时高速稳定数据采集的要求。     

NOMA中的SS-CPM卫星信号捕获算法

调制指数大于1的扩频连续相位调制(spread spectrum continuous phase modulation, SS-CPM)信号是一种极具潜力的卫星信号调制方案, 然而其多峰特性容易导致非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)条件下的错误捕获。针对这一问题, 本文建立基于NOMA的SS-CPM信号模型, 提出一种基于状态转换的碰撞跳跃检测算法, 分析所提算法在不同发射功率、用户数、相对时延以及调制指数下的捕获性能。仿真结果表明, 所提算法适用于NOMA条件下的SS-CPM信号捕获, 且用户数较少、发射功率相近, 相对时延较大或调制指数较小时, 具有更优的捕获性能。     

基于混合蚁群优化的天地一体化调度方法

天地测控资源一体化调度问题是一个典型的大规模组合优化问题,优化过程极其复杂,采用单一优化机制的传统蚁群算法求解这类问题时,存在求解效率低且求解性能差的缺陷。鉴于此,提出了采用两种不同融合策略的新型遗传蚁群优化方法(genetic ant colony optimization hybrid algorithm, GA-ACO)求解问题。该方法利用遗传算法的快速搜索、群体性能等优势生成初始蚁群信息素分布,提高了蚁群算法由于运行初期信息素更新较慢导致的较低求解效率和后期早熟引起的较差求解质量。仿真结果表明,相比于基本蚁群算法和遗传算法,混合蚁群算法的寻优性能更好,求解效率更高,更适合解决天地测控资源一体化调度问题。     

抗干扰型卫星导航接收机的最优前端增益

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)接收机射频前端增益大小引起的抗干扰能力与模数转换器(analog to digital converter，ADC)量化损耗之间的矛盾问题，提出一种抗干扰性能约束下的最优前端增益设计方法。首先，建立射频通道、ADC的数学模型。然后，分析在无干扰情况下前端增益对信号采样的影响、干扰条件下的抗干扰极限性能。最后，针对前端增益对信号接收与抗干扰性能之间的矛盾，以抗干扰性能为优化目标提出了最优的前端增益设计方法。仿真实测结果验证了本文分析结论的准确性和提出方法的有效性。     

基于OCML构造序列的Link16扩频方法

Link16数据链因其强抗干扰性被广泛应用于各大信息化作战平台, 但其传输速率和频带利用率并不高。针对这一问题, 提出一种基于单向耦合映像格子(one-way coupled map lattice, OCML)模型时空混沌序列的缩短码移位键控(truncated code shift keying, TCSK)方法。系统以OCML模型下的混沌序列作为扩频基码, 将每个承载信息的码片长度缩短为原来的1/P, 并将每个码片进行镜像对称, 获得一个总长度为2/P的扩频码片进行传输。相对于原循环码移位键控(cyclic code shift heying, CCSK)系统的扩频序列, 该码片长度减少一半, 从而提高系统的传输速率。OCML序列具有良好的伪随机性和自相关性, 同时该模型下能生成大量扩频序列, 各序列相互独立, 一个信道可容纳多个扩频信号, 极大地提高了频带利用率。对多径衰落信道下的误码性能进行了仿真, 结果表明, 所提方法能有效改善多径衰落下的系统性能。     

Compressive sensing based multiuser detector for massive MBM MIMO uplink

Media based modulation(MBM)is expected to be a prominent modulation scheme,which has access to the high data rate by using radio frequency(RF)mirrors and fewer transmit antennas.Associated with multiuser multiple input multiple output(MIMO),the MBM scheme achieves better performance than other conventional multiuser MIMO schemes.In this paper,the massive MIMO uplink is considered and a conjunctive MBM transmission scheme for each user is employed.This conjunctive MBM transmission scheme gathers aggregate MBM signals in multiple continuous time slots,which exploits the structured sparsity of these aggregate MBM signals.Under this kind of scenario,a multiuser detector with low complexity based on the compressive sensing(CS)theory to gain better detection performance is proposed.This detector is developed from the greedy sparse recovery technique compressive sampling matching pursuit(CoSaMP)and exploits not only the inherently distributed sparsity of MBM signals but also the structured sparsity of multiple aggregate MBM signals.By exploiting these sparsity,the proposed CoSaMP based multiuser detector achieves reliable detection with low complexity.Simulation results demonstrate that the proposed CoSaMP based multiuser detector achieves better detection performance compared with the conventional methods.     

基于改进AMC的LTE MIMO模式自适应切换算法

首先针对传统的自动调制编码（adaptive modulation coding, AMC）技术存在映射的调制编码方案等级与实际信道环境不匹配的问题,提出了一种基于ACK/NACK（acknowledge/negative acknowledgement）反馈的信道质量指示(channel quality indicator, CQI)微调技术,此方案能够使上报的CQI等级更好地适应当前环境,确保了传输的可靠性。在此基础上提出了一种基于AMC的多输入多输出模式自适应切换方案,该方案基于信噪比和速率进行自适应的模式切换,可以在不同的传输环境下达到最高系统容量。仿真结果表明,所提方案能够适应多种传输环境,可以显著提高系统容量。