自适应均衡器的LMS算法实现及其仿真

自适应均衡器已广泛应用于通信、雷达、声纳、控制和生物医学工程等许多领域,为克服多径衰落和信道失真引起的码间干扰,实时跟踪移动通信信道的时变特性,笔者设计了一个基于LMS算法的自适应线性均衡器,并通过改变步长因子Δ来分析其收敛速度和均方误差特性.     

基于统计特性均衡准则的联合盲均衡算法

研究了一种基于统计特性均衡准则的判决引导盲均衡结构,以有效克服水声信道多径衰落的不利影响,并针对水声信道的时变多普勒特性,引入数字锁相环技术,提出了一种基于统计特性均衡准则的判决引导盲均衡,与数字锁相环相结合的联合盲均衡算法,以快速纠正信道引入的载波相位旋转,加快算法的收敛速度.仿真结果证明了该算法的有效性.     

凸组合实时判决反馈稀疏水声信道盲均衡算法

针对高速水声通信信道稀疏特性,提出了一种凸组合实时判决反馈盲均衡算法。将盲均衡器分为保持均衡器支路和稀疏均衡器支路,以保持均衡器能量和权系数的瞬时梯度为判据,对稀疏均衡器支路对应抽头进行实时稀疏化处理。算法中避免设置稀疏化阈值,对不同稀疏水声信道和通信信号具有通用性,且对于时变稀疏水声信道可以利用保持均衡器支路恢复稀疏均衡器支路置零抽头系数,使算法对信道具有较强跟踪和冷启动能力。典型稀疏水声信道条件下的仿真结果证明,凸组合实时判决反馈稀疏水声信道盲均衡算法性能稳健,与全阶判决反馈盲均衡算法相比,计算简单,收敛速度快,稳态剩余误差小,有利于算法在水声通信系统中的推广应用。     

水声多径时延的自适应参数估计

从浅海声信道的特性出发，研究水下声信道的多径时延，提出自适应模型，给出水声信道自适应模拟的方法，以达到对水声多径信道的计算机模拟。模型的建立适合于自适应算法，较为简洁，在保证估计精度的情况下，可减少计算量，为水声信道的研究提供一种途径。     

基于多径参数模型和混合优化的时变水声信道跟踪

针对海洋水声信道的稀疏特性,将多径水声信道冲激响应建为一个由各多径分量的时延和幅度组成的多径参数模型.该模型中输入信号向量产生的响应与多径时延参数呈非线性关系,与多径幅度参数呈线性关系.基于此特点,针对海洋水声信道的时变特性,分别采用进化算法和LMS自适应算法对模型中的多径时延和幅度参数进行混合寻优,从而解决时变信道条件下模型参数寻优困难的问题.仿真及海试信道跟踪实验结果表明:采用多径参数模型可降低模型寻优对象的维数,减少运算复杂性,提高估计效率;采用混合优化算法可减少多径参数模型的非线性寻优的复杂度,与进化算法相比,该算法具有更优越的时变信道跟踪性能.     

非规则QC-LDPC码联合自适应均衡技术在浅海水声信道研究

浅海水声信道具有长时延、多途强、起伏快等特点,为提高数据传输可靠性,采用纠错能力强、编译码复杂度低的非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码作为信道纠错码方案,并联合自适应判决反馈均衡器(DFE)作为接收机结构以消除码间干扰(ISI).综合考虑非规则QC-LDPC码编译码参数选择、自适应均衡器中的最小均方差(LMS)、可变步长LMS(SVSLMS)和递归最小二乘(RLS)等3种算法的性能与复杂度权衡问题,结合福建泉港浅海域实测水声信道特性,研究了该接收机的性能.仿真结果表明:非规则QC-LDPC码的性能优于随机构造的规则LDPC码;联合自适应均衡的非规则QC-LDPC码可显著提高浅海水声通信系统性能,在较高信噪比(SNR)下,选用RLS算法时,误码率(BER)可降为0(15dB),选用低复杂度的SVSLMS算法BER可达到10-4(18dB).     

浅海声信道特性研究

研究了浅海声信道特性.水声信道特性直接影响水下目标探测、定位、跟踪和水声通信的性能,通过仿真研究分析了信道频率特性呈梳状结构及信道多途扩展特性,并分析了收、发节点的布放位置对声信道特性的影响.以信道的互相关函数描述不同时刻信道之间的相关性,通过湖试数据分析了信道的时变特性.     

基于Sigmoid函数的变步长自适应均衡的研究及仿真

步长因子的大小直接影响着自适应均衡系统的收敛速度、时变系统的跟踪能力和稳态失调。在利用Sigmoid函数对传统LMS算法进行优化的基础上,通过对自适应均衡算法在普通信道中进行MATLAB的仿真分析,得出改进后的算法具有收敛速度快、稳态误差低的结论。     

一种基于滤波器组的快速自适应频域均衡方法

针对宽带地空通信中多径时延较大和信道时变的特点,提出了基于滤波器组频域均衡FB-FDE(filter banks for frequency domain equalization)的高速数据通信系统方案,并对其中所用的RLS(recursive least squares)自适应算法进行了有效的改进.不仅显著地加快了收敛速度,而且大幅度降低了计算复杂度.分析比较了FB-FDE和基于循环前缀的单载波频域均衡SC-FDE(single carrier-frequency domain equalization)两种抗多径衰落技术的主要性能特点,发现在信道利用率和信道时变的适应能力方面,前者都明显优于后者.理论分析和仿真试验均验证了该方案的可行性及其关键技术的正确性和有效性.     

改进的线性受限共轭梯度常模算法

提出了一种改进的线性受限共轭梯度常模算法,称之为M-LCCGCMA.其核心是采用最优自适应步长的方法对已有算法进行优化,并推导出步长的解析形式,确保了算法收敛于期望用户,提高了系统性能.通过对算法代价函数的理论分析,得出了算法收敛的条件.将算法在加性白高斯和多径衰落信道的环境中进行了仿真,结果表明,该算法的信干比性能和误码率性能均比现有的自适应步长常模算法要好.     

浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

基于相空间重构和核主分量的水声信号增强

多径衰落是水声信道的主要特征,利用多径衰落信道具有的混沌行为,提出一种新的抗多径干扰的方法.建立基于混沌相空间的水声信道模型,利用核技巧φ(x)·φ(y)=k(x,y),通过核主分量分析提取相空间数据中累积贡献率达到90%的非线性核主分量,然后利用核主分量逆向投影回原相空间,通过去掉噪声干扰等次分量,提高水声衰落信号的信噪比.基于实测水声数据的仿真实验结果表明,该方法能将chirp水声信号信噪比提高7.76 dB,达到对多径衰落水声信号增强的目的.      

基于小波和分形理论的多径衰落信号分析

首次将小波理论和分形理论相结合来分析多径衰落信号，从多径衰落信号产生的动力学机制出发，指出了多径衰落信号具有分形的特征，进一步研究多径衰落信道的多重分形特性，分析并指出了多重分形维数是描述无线信道传播特性的重要参数，根据多径衰落信道参数突变，首次指出了多径衰落信号具有局部奇异性，其局部奇异性对信道参数估计和信号重构有着重要的作用，中提出了短时网格分形维数的定义和给出了其计算的详细算法，用Lipschitz指数来表征局部奇异性，利用小波检测多径衰落信号奇异性和信号重构。仿真实验结果表明：小波重构后信号具有很好去噪性能；多径衰落信号不同尺度下小波变换系数具有自相似性，论证了多径衰落信号的分形特性，不同移动速度时多径衰落信号的多重分形特性仿真实验表明：随着移动速度增大，其短时网格分形维数也变大。     

多径衰落下通信系统的分析与仿真

通过对通信系统的学习,研究了加性高斯白噪声信道、多径瑞利衰落信道和莱斯衰落信道3种信道。对不同信道下通信系统的性能情况进行了分析和仿真。通过对各种信道下的仿真结果分析和误码率的比较,得出多径瑞利衰落信道模型下的误码率要高于加性高斯白噪声信道和莱斯衰落信道,并严重降低通信系统性能的结论。对直接序列扩频系统具有抗多径衰落的情况进行仿真,指出直接序列扩频系统可以解决多径衰落对通信系统的影响。     

BFSK信号在高斯和瑞利信道中传输性能仿真分析

本文首先建立了高斯白噪声信道和瑞利衰落信道数学模型,并用MATLAB软件进行了仿真.以BFSK信号为例,对该信号在此两种信道中的性能进行了仿真分析,得出了对于相同的信噪比,信号在高斯白噪声信道中的误比特率低于瑞利衰落信道的结论.     

数字通信中的盲多径衰落信道估计与均衡

建立一个过采样的的多径衰落信道的FIR滤波器模型 ,提出了一种基于子空间过采样的多径衰落信道盲估计算法 ,并在信道估计的基础上用迫零算法实现信道均衡。试验仿真表明 ,该方法能有效地估计出信道 ,并能有效地提高系统的容量和利用率。     

基于平稳小波和重构相空间的快衰落信道预测算法

为了解决快速衰落信道的预测问题,提出了一种非线性预测算法.该算法基于多径快速衰落信道所具有的混沌行为,将快速衰落信道系数分解为与原序列等长的尺度系数和小波系数,并利用坐标延迟理论,重建尺度系数和各级小波系数的相空间,再根据混沌吸引子的稳定性和分形性,在相空间中对尺度系数和小波系数进行预测,进而通过平稳小波重构算法,实现了快速衰落信道的非线性预测.与无小波算法相比,该算法更适于对噪声环境下的较大时间范围进行预测.对时间跨度为65 9ms的衰落系数进行了预测,仿真结果表明,在信噪比为10dB时,预测结果明显优于无小波变换算法.     

OFDM系统中简单高效的时间同步算法

提出一种新的正交频分复用（OFDM）系统中的最大似然时偏估计算法．该算法在高斯加白噪声（AWGN）信道和多径衰落信道2种环境下与H．Minn的算法基于估计的均方误差进行了性能比较．提出的算法由于在高信噪比的情况下不存在性能下限,因而即便是在多径衰落环境下仍能保证较高的估计精度和较低的运算复杂度．     

多径衰落信号的多重分形谱

利用多重分形模型对多径衰落信号的分形特征进行了分析和讨论。通过分析,指出多径信号的多重分形谱特征是描述移动通信信道的重要参数,并引入了一种利用相空间重构的思想来提取信号多重分形特征的算法。结合分数布朗运动模型,对多径信号的重构进行了研究,对实测数据的分析结果表明,分形模型与传统的统计模型相比能更精确地描述多径衰落信号。     

Performance Prediction of Packet Mobile Communication through Wireless Multipath Fading Channel Modeling

This paper presents a software simulator applicable to multipath fading channels in urban environments of mobile communication networks. The simulator is constructed by a two-state Markov model and several statistical models for simulating the characterizations of different environments. A core idea of the simulator is to construct a Rice distribution-based multipath fading module produced by a modified Gans Doppler power spectrum,and in combination with a Markov model to predict the time-dependent characteristics of packet in different radio circumstances. It can simply predict the packet performance of the future channel and evaluate the relations between the radio channel and the modulation schemes,error control protocols and channel coding. Simulation results demonstrate that it is a reliable and efficient method.