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.     

基于TD-NLMS的航空移动通信OFDM系统载波频率偏移消除

针对航空移动通信中时变的信道环境和多普勒频移造成的子载波间干扰(ICI),提出了一种时域自适应归一化最小均方误差算法(TD-NLMS)来消除航空移动信道正交频分复用(OFDM)系统中载波频率偏移引起的干扰.该算法首先对接收的时域信号进行频偏预估计和预补偿,然后对剩余载波频移进行消除.仿真结果表明:在航空移动信道环境中,新算法可以很好的对旋转相位进行补偿,与最小二乘算法相比,误码率性能有明显提高,可以实现对载波频率偏移的消除.     

跳频系统的OFDM调制实现

根据OFDM调制将频域数据调制到相互正交的子载波上的基本原理,可以以OFDM调制为基础,从OFDM的子载波中按照跳频图案动态地选择某个载波用于信息传输,从而实现跳频通信。     

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.     

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．     

水下混叠广义频分复用多载波调制方法研究

为提高水声通信系统的频谱效率及误码率性能,将混叠的概念引入了广义频分复用技术(GFDM)中,提出了混叠广义频分复用(O-GFDM)新型多载波调制方案.O-GFDM的发送矩阵及接收矩阵不再是传统的方阵,通过混叠系数来改变矩阵形状,从而提高频谱效率.给出了O-GFDM系统方案模型,并比较了几种主要调制方案的频谱效率分析及水声信道下误码率性能.结果表明,O-GFDM相对于正交频分复用(OFDM)、滤波器组多载波(FBMC)和GFDM表现出了更好的误码率特性和频谱效率.     

对流层散射信道下多天线分集OFDM系统研究

将OFDM技术应用于对流层散射通信可以提高散射通信容量,但子载波间干扰(ICI)成为降低系统性能的主要因素,为此引入天线分集技术以抑制ICI的影响。在建立散射信道模型基础上,分析与求解了OFDM系统的ICI数学统计特性,然后引入天线分集技术,分析与推导了系统的误码率,通过仿真,对比了采用天线分集技术前后OFDM系统的误码率性能。结果表明:ICI随归一化多普勒扩展的增大而迅速增加,从而使OFDM系统产生误码平台,分集技术可以克服以上问题,在归一化多普勒频移0.02,信噪比20dB时,2重分集能使误码率降低2个数量级以上,3重分集使误码率降低4个数量级。     

对流层散射信道下多天线分集OFDM系统研究

将OFDM技术应用于对流层散射通信可以提高散射通信容量,但子载波间干扰(ICI)成为降低系统性能的主要因素,为此引入天线分集技术以抑制ICI的影响。在建立散射信道模型基础上,分析与求解了OFDM系统的ICI数学统计特性,然后引入天线分集技术,分析与推导了系统的误码率,通过仿真,对比了采用天线分集技术前后OFDM系统的误码率性能。结果表明:ICI随归一化多普勒扩展的增大而迅速增加,从而使OFDM系统产生误码平台,分集技术可以克服以上问题,在归一化多普勒频移0.02,信噪比20 dB时,2重分集能使误码率降低2个数量级以上,3重分集使误码率降低4个数量级。     

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。     

利用均匀线阵实现高移动性通信系统中的多普勒补偿

为了消除高移动性正交频分复用系统中多普勒扩展引发的子载波间干扰,提出一种利用均匀线阵同时补偿多个多普勒频率的方法.该方法首先从空域的角度区分开具有不同多普勒频率的入射径,形成多个子信道,再分别对各个子信道进行多普勒补偿,最后对补偿后的子信道最大比合并,实现多普勒分集增益.子信道的时变性在多普勒补偿后变低,因此可以避免较为复杂的信道估计和均衡算法.仿真结果表明,在阵列孔径足够的情况下,该方法能有效对抗正交频分复用系统在高移动性环境下的误码率平台效应,较单天线接收方法有6~8 dB的信干比增益.     

一个在剪波OFDM系统中估计剪波比CR的新算法(英文)

为了在被剪波的正交频分复用系统中补偿幅度衰减和缓解剪波噪声,提高系统的误比特性能,提出了一个新的剪波比估计算法.考虑正交频分复用系统中的导频子载波一般是低阶相移键控调制符号,因此这些导频子载波的解调不受幅度衰减影响但是它的误比特率却是剪波比参数的函数.通过推导导频子载波误比特率的闭合表达式,并使用该关系和解一个关于剪波比的方程给出了估计的剪波比.两种评估方法被引入以对估计准确性进行评估.两种评估仿真结果表明,在多径静态衰落信道环境下,即使信噪比很低,提出的算法也优于当前现有的算法.     

基于被动时间反转-卷积神经网络的 OFDM水声通信系统研究

水声（Underwater Acoustic，UWA）信道的多径效应和多普勒效应造成正交频分复 用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）水声通信系统接收端符号间干扰和载 波间干扰，降低系统性能 . 构造一种新型的被动时间反转-卷积神经网络（Passive Time Reversal-Convolutional Neural Network，PTR-CNN），并将其应用于 OFDM 水声通信系统接收 端 . PTR-CNN 网络的构造包括两部分，首先，基于被动时间反转理论削弱多径增强主路径信 息能量；其次，将上述输出结果转换成二维矩阵，再输入卷积神经网络中进行信号检测，同时 对抗多径和多普勒效应带来的干扰；最后，网络输出直接恢复比特流 . 仿真和试验结果表明， 与目前主流信道估计和信号检测算法相比，所提方法能够提升系统的可靠性，在不同水声信 道环境测试中均具有较好的鲁棒性.     

基于同步导频复用技术的OFDM水声通信

针对正交频分复用水声通信中,为实时同步和多普勒补偿而频繁加入辅助数据使通信速率降低的问题,通过设置导频的相位和幅度,把导频转变为首尾相位连续的线性调频信号,该方法使同步与导频复用,同时可以进行多普勒估计,从而节省了额外加入线性调频信号所占用的时间.湖上试验结果表明:系统通信速率为0.25 bit/(s.Hz),未经纠错编码的最低误码率为2.68%,验证了该方法的可行性和有效性.     

一种提高低信噪比OFDM系统频谱效率的资源分配算法

为了提高OFDM系统在平均信噪比较低条件下的系统性能,提出一种新的资源分配算法.首先将子载波数作为参变量优化系统容量,分析子载波选择对系统容量的影响,计算使系统容量最优的子载波数,并且考虑系统对误比特率的限制,确定子载波的选择准则.然后,在选定的子载波上进行自适应调制,通过信道容量的近似计算为各子载波初始分配比特数,能加快收敛速度,有效降低等功率OFDM系统资源分配算法的复杂度.仿真结果表明,在接收端获得完美和非完美信道增益信息条件下,所提出的资源分配算法都可提高自适应调制OFDM系统在低信噪比条件下的系统性能.     

基于编码的OFDM系统性能仿真

OFDM在多径衰落信道中,一些子载波由于深衰落会完全被丢失,从而影响整个系统的误码性能因此,必须将OFDM系统与信道编码结合起来以提高整系统的误码性能。构建了基于编码的OFDM仿真系统,通过仿真比较了基于LDPC码、乘积积累码(PA)和卷积码的OFDM系统在多径衰落信道下的BER性能。研究了信道块衰落长度与编码性能之间的关系,仿真结果分析表明,LDPC码和PA码在不引入交织的情况下,均可获得比引入交织的卷积码更大的性能增益,表明LDPC码和PA码在无线信道环境下具有很好的适应性。     

MIMO-OFDM系统中反馈插值方法和复杂度

在多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中,为了降低每个子载波在波束形成时的高反馈开销,通过充分利用发射端在某些特定子载波上的信道信息和信道系数在频域的相关性,提出了新的3种波束插补方法,分别为三阶样条插补、变换域插补和低通插值方法.这些方法只需接收机反馈部分子载波上的波束矢量就能确定其他子载波上的波束矢量,避免了因矢量旋转带来的复杂搜索,降低了角度反馈开销.减小系统反馈量,同时保证较好的性能.仿真结果表明,在频谱利用率、误码性能和反馈量方面,所提方案均优于现有的插补方案.与现有方法相比,在同样反馈量的条件下,所提方法能够获得明显的性能增益.     

Blind Carrier Frequency Offset Estimation via Power Spectrum Analysis in MIMO OFDM Systems

As a generalization of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems,multi-input multi-output (MIMO) OFDM systems are very sensitive to carrier frequency offset (CFO).This paper proposes a blind CFO estimation method based on power spectrum analysis,which has high bandwidth efficiency and is much less complex.This method can be used to estimate the residual CFO,which is less than half of the subcarrier spacing.The method uses a cosine cost function to get a closed-form CFO estimate.Simulation results illustrate that the method is effective for MIMO OFDM systems.     

车载 OFDM 通信系统中结合后训练序列的判决反馈信道估计方法

针对具有较大多普勒扩展和时延扩展的车载通信环境,利用后训练序列信道响应携带的信道变化信息,提出一种结合后训练序列的判决反馈信道估计方法.该方法采用最小二乘算法估计后训练序列的信道响应;对前一个正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)符号和后训练序列的信道响应估计值进行系数加权求和来估计当前OFDM符号的信道响应,并利用其4个导频子载波的信道频率响应关系自动获取加权系数;最后,对获得的信道响应估计值进行判决反馈和低通滤波以降低噪声影响.仿真结果表明,与目前取得较好性能的STA(spectral temporal averaging)方法、CDP(constructing data pilot)方法和结合平滑滤波的判决反馈信道估计方法相比,所提方法具有更优的误包率性能.     

基于隐藏导频的正交频分复用信道估计

单载波系统中的隐藏导频信道估计算法不适用于正交频分复用(OFDM)系统,为此提出了一种适用于OFDM系统的隐藏导频估计算法.该算法将导频信号叠加在时域信号之上,提高了有效数据率.仿真结果表明,所提算法能够在使用相同导频功率的情况下节约系统的有效带宽.     

正交频分复用码分多址系统盲自适应频率同步算法

针对正交频分复用码分多址系统对载频偏移非常敏感的问题，在分析基于循环前缀的最大似然联合时间频率同步和基于虚拟子载波盲载频偏移估计的基础上，提出了一种用曲线拟合实现类MUSIC 快速算法。考虑信号功率曲线随载频偏移的sinc函数形式，在曲线峰值点附近选取测试点，进行近似曲线拟合，通过对曲线参数估计，得到信号功率随载频偏移的解析表达式，闭式解得到载频偏移，解决了类MUSIC估计器多项式根搜索运算量大、收敛速度慢的问题。仿真结果表明，在估计精度和载频偏移初值均相同的条件下，快速算法的运算量是类MRSIC算法的1/8.5，而系统频谱利用率则提高25%。