检索结果-南通市图书馆

作者：吴群山东大学

学位级别：硕士

作为5G的关键技术,多输入多输出-正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO-OFDM)技术因其高系统可靠性、高信道容量和实现简单等优点被广泛研究。信号在无线信道中传播时易受环... 详细信息

作为5G的关键技术,多输入多输出-正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO-OFDM)技术因其高系统可靠性、高信道容量和实现简单等优点被广泛研究。信号在无线信道中传播时易受环境影响而失真,所以在MIMO-OFDM系统中,信道估计至关重要。另外,MIMO-OFDM系统易出现峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)过高而使信号产生互调干扰,无线频谱资源稀缺一直是无线通信系统的挑战。因此,研究降低PAPR方法,以及高谱效、实现简单、估计准确的信道估计方法,对MIMO-OFDM系统具有重要意义。本文对MIMO-OFDM系统中降低PAPR方法和高谱效、高精度的信道估计方法进行研究,主要内容如下:(1)针对现有降低PAPR的方法系统开销大,降低PAPR效果差的问题,设计了一种动态寻找限幅阈值的最优阈值动态星座图扩展(Optimal Threshold Active Constellation Extension,OTACE)算法。首先,利用星座扩展增大外部星座点与相邻星座点之间的距离,增强信号的抗干扰能力。然后,构建关于限幅阈值的函数,动态寻找每次迭代时最合适的限幅阈值,进一步降低系统的PAPR。最后,实验分析出迭代次数,实现算法性能和计算复杂度之间的均衡。仿真结果表明,该算法不仅比传统的凸集映射(Projection Onto Convex Sets,POCS)算法和智能梯度投影(Smart Gradient Projection,SGP)算法降低 PAPR的效果更好,而且还提高了系统的信道估计精度。(2)针对无线通信系统频谱效率低的问题,设计了一种基于叠加导频和加权平均(Superimposed Pilot and Weighted Averaging,SP-WA)的信道估计方法。首先,采用数据与导频叠加的方案,提高通信系统的频谱效率。然后,利用抵消的思想去除信道估计时因数据与导频叠加带来的干扰。最后,为提高信道估计精度,在最小二乘(Least Square,LS)估计的基础上,根据无线信道的时间相关性,采用加权平均来抑制加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)。仿真结果表明,该方法与多帧平均方法和LS方法相比,具有更低的归一化均方误差(Normalized Mean Square Error,NMSE)和误比特率(Bit Error Rate,BER),且其使用的叠加导频比梳状导频提高了系统的吞吐量,节省了频带资源,实现了高谱效,但该方法无法用于时变信道。(3)针对上一方法SP-WA不适用时变信道的问题,设计了一种基于Zadoff-Chu(ZC)序列的信道估计方法。为适应时变信道,利用ZC序列良好的自相关和互相关特性,将ZC序列作为导频发送到无线信道中,在接收端结合线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error,LMMSE)方法估计信道。仿真结果表明,使用ZC序列时的信道估计精度比使用随机导频时的更高,且因ZC序列具有良好的相关性,可在插入较少ZC序列时得到较高的信道估计精度,从而提高了系统的频谱效率。

关键词：多输入多输出-正交频分复用峰均功率比信道估计高谱效叠加导频加权平均 Zadoff-Chu序列

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高谱效导航信号调制及伪码设计

高谱效导航信号调制及伪码设计

作者：夏轩华中科技大学

学位级别：硕士

伴随位置服务(LBS)的快速发展及用户对性能需求的提升,全球卫星导航系统(GNSS)不断向前演进,信号数量及占用带宽逐步增加。目前,已分配给GNSS的L频段频率资源基本被四大GNSS耗尽,新的信号逐渐向S频段、C频段延伸。然而,这些新近分配给... 详细信息

伴随位置服务(LBS)的快速发展及用户对性能需求的提升,全球卫星导航系统(GNSS)不断向前演进,信号数量及占用带宽逐步增加。目前,已分配给GNSS的L频段频率资源基本被四大GNSS耗尽,新的信号逐渐向S频段、C频段延伸。然而,这些新近分配给导航业务的频带带宽比L频段更窄、传播损耗比L频段更大、带外辐射的约束更苛刻,这些因素都不利于改善导航信号性能。因此,提升频谱效率是导航信号设计必须解决的关键问题。本文从调制方式和伪码设计两个方面研究高谱效导航信号设计的方法。其中,调制方式设计的主要目标是降低带外辐射、提升带内性能,伪码设计的主要目标是减小系统内多址干扰带来的性能降级,它们相结合共同提升系统在实际场景中的频谱效率。调制方式设计方面,综合新频段对导航信号的带外辐射抑制需求及带限信号的性能评价模型,提出了一种高谱效恒包络调制方法,通过I、Q支路相对时延及码片波形联合优化,实现在不显著下降带内信号性能的前提下将带外辐射下降7.6-35.2dB,频谱效率提升7.3-34.3dB。伪码设计方面,以平衡性、奇/偶相关性、线性相关品质因数、谱线特性等关键指标为评价准则,设计了四步伪码优选和配对算法,并应用于北斗B1C伪码序列设计。结果表明,基于该方法优选的伪码性能略优于GPSL1C。在此基础上,提出一种以混沌序列为基础序列的导航信号伪码设计方法,并基于该方法获得了性能优于GPS L1C的码序列集合。与基于weil序列的GPS L1C码和北斗B1C码不同,基于混沌序列优化的伪随机码不仅可以获得良好的奇偶相关性能,还具有初值空间大、可以通过迭代方式产生等特点,便于码族扩展并降低对存储空间的需求。本文的研究工作,可为高谱效的导航信号体制设计提供有益的参考。

关键词： GNSS 信号体制高谱效调制方式伪码优化混沌序列

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多天线OTFS调制系统研究

多天线OTFS调制系统研究

作者：张春琼西安电子科技大学

学位级别：硕士

未来无线通信网络将有望为智能数字社会提供高速泛在、空天地海一体化的信息基础,实现全球覆盖的通信蓝图。面向下一代无线通信网络的全连接、全频段等通信愿景,如何实现高载波频率以及高移动场景下的可靠传输,无疑是当前通信领域发展... 详细信息

未来无线通信网络将有望为智能数字社会提供高速泛在、空天地海一体化的信息基础,实现全球覆盖的通信蓝图。面向下一代无线通信网络的全连接、全频段等通信愿景,如何实现高载波频率以及高移动场景下的可靠传输,无疑是当前通信领域发展的一大瓶颈。高载波频率和高移动通信中存在显著的多普勒效应,信道会因严重的多普勒扩展而产生快时变性,从而导致当前的信道估计技术和自适应技术失效;此外,传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术也会因严重的多普勒扩展而产生子载波间干扰,以致于系统解调性能大幅度下降。针对上述问题,正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术应运而生。作为一种二维调制方案,它主要通过时延-多普勒域进行信号复用,具有抗时延和多普勒的强鲁棒性以及获得时频全分集增益的潜力。结合未来无线通信场景多样化的需求,本文针对当前通信系统越来越高的数据传输速率要求,将多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和OTFS技术结合,深入研究了不同多天线技术下的MIMO-OTFS系统。本文的主要工作如下:(1)面向存在高多普勒扩展的高频和高移动通信,本文深入研究了OTFS调制技术的基本原理,包括OTFS系统模型及其实现、时延-多普勒域检测方案的优缺点和复杂度。仿真结果表明,相比传统的OFDM调制,OTFS调制技术凭借着抗时频偏移的强鲁棒性以及获得时频全分集的潜能,不管是在慢衰落信道还是快衰落信道、高移动还是低移动场景、低频还是高频通信,都有更加优越的系统误比特率性能。(2)为了满足超高数据传输速率需求,本文研究了基于空间复用的MIMOOTFS系统,具体分析了该系统的传输模型,针对几种典型的信号检测方案开展了深入的研究,讨论并推导了系统的遍历容量。仿真结果表明,基于空间复用的MIMO-OTFS系统会一定程度上牺牲性能来换取传输效率,但相比同条件下的传统MIMO-OFDM,MIMO-OTFS依然有明显的性能提升。(3)为了进一步提高系统的传输可靠性,本文基于发射分集研究了空时分组编码(Space Time Block Code,STBC)的OTFS(STBC-OTFS)系统,包括空时编码方案的设计、系统模型以及接收机的检测方案。研究表明,STBC-OTFS技术可以凭借提供额外的发射分集,进一步提高OTFS系统的传输可靠性。(4)针对基于空间复用的MIMO-OTFS系统因多天线间干扰造成接收机解码复杂度高,以及基于空间分集的STBC-OTFS系统每时隙仅传输1个信息符号的低谱效,提出了高谱效的基于空间调制(Spatial Modulation,SM)的MIMO-OTFS传输方案(SM-OTFS)。本文具体分析了该系统的空间映射准则以及系统结构,讨论了基于天线索引和信息符号联合检测的最大似然检测方案。仿真表明,相比STBC-OTFS系统,SM-OTFS系统通过天线索引携带信息,具有更高的频谱效率。此外,依靠接收分集,SM-OTFS系统相比单天线OTFS系统也有明显的性能提升。

关键词： MIMO-OTFS 高移动时延-多普勒域分集增益高谱效

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超奈奎斯特传输技术研究

超奈奎斯特传输技术研究

作者：李倩西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着移动业务量的增长,频谱资源日益紧缺。人们需要研究一些具有较高频谱效率的传输技术,上世纪七十年代提出的超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)传输技术因此重新受到了重视。FTN传输是指符号的发送速率超过Nyquist速率的一... 详细信息

近年来,随着移动业务量的增长,频谱资源日益紧缺。人们需要研究一些具有较高频谱效率的传输技术,上世纪七十年代提出的超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)传输技术因此重新受到了重视。FTN传输是指符号的发送速率超过Nyquist速率的一种传输方式,由于FTN符号间存在符号间干扰(Intersymbol interference,ISI),传统正交传输系统中的检测方法已不再适用,因此,FTN传输系统需要研究专门的算法来检测接收到的信号。当前研究的大多数FTN信号检测算法是针对高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道的,而实际的无线传输信道往往会使信号产生衰落,因此本文首先研究了针对莱斯信道的FTN信号检测方法,同时由于无线信道具有时变特性,本文还研究了基于FTN传输系统的自适应传输技术,得出了一套谱效连续可变的自适应传输方案设计方法。本文完成的工作主要包括以下几个方面:本文首先介绍了FTN传输技术的发展历史、系统模型以及Mazo Limit等相关概念。然后从容量和峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)的角度将FTN信号和正交传输信号进行了对比,得出了当脉冲成形波形不是sinc波形时,FTN信号的容量将大于正交调制系统容量的结论。同时,从峰均比的仿真结果可以得出,当脉冲成形波形的滚降系数大于一定值时,FTN信号的峰均比将小于同等谱效率下的正交高阶调制信号。本文还研究了两种现有的FTN信号检测算法,通过仿真验证了其性能,并对两种算法的优劣性进行了分析。针对莱斯衰落信道下的FTN检测算法的研究,本文首先分析得出了经过莱斯衰落信道后的FTN信号观测模型,并根据此模型对用于AWGN信道的检测方法进行了修正,提出了针对莱斯衰落信道的FTN信号检测方法,将提出的检测方法用于实际仿真,根据仿真结果可以看出,使用本文提出的检测算法,当主径能量所占比例大于一定值时,FTN传输技术的误码率性能将优于同等谱效的正交传输技术。针对FTN自适应传输技术的研究,本文首先研究了一种新的基于叠加编码的FTN传输系统,然后提出了基于该系统的自适应传输方案,不同于传统的自适应编码调制技术,本文提出的方案通过更改叠加层数及每一层符号的发送速率来实现自适应传输,仿真结果表明,使用本文提出的设计方法得到的自适应传输方案拥有逼近正交系统受限容量的性能,甚至有时会优于正交系统受限容量。同时,本文还提出了一种通过计算估计性能来筛选自适应备选方案的方法,实际仿真表明该筛选方法具有很高的准确度。

关键词：超奈奎斯特传输高谱效莱斯衰落叠加编码自适应传输