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基于基扩展的快时变多径信道建模与估计

数学的实践与认识 2015年第14期45卷 181-191页

作者：王开华胡雅洁胡健伟曲君跃李晓鹏解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007

建立了离散化时变信道的简化模型,能够同时反映出高速移动通信环境中的快时变与多径传播两种特性;建立了快变信道的基扩展逼近模型,同时对基函数扩展阶数和系数进行优化,以进一步降低模型算法的复杂度;建立了适用于快变信道的帧格式优... 详细信息

建立了离散化时变信道的简化模型,能够同时反映出高速移动通信环境中的快时变与多径传播两种特性;建立了快变信道的基扩展逼近模型,同时对基函数扩展阶数和系数进行优化,以进一步降低模型算法的复杂度;建立了适用于快变信道的帧格式优化模型,优化系统导频数,进一步提高系统的传输效率.对三种典型的基函数(复指数基、离散卡洛基和多项式基)进行了性能分析,并从精度、稳健性、复杂度等方面进行了比较.根据新的离散化时变信道模型,建立了基于Jakes模型的快变多径信道仿真器,搭建了一个实用的通信系统仿真平台,通过仿真系统的BER性能验证了所建模型的有效性.

关键词：基扩展快时变信道帧结构优化 Jakes信道模型误码性能

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基扩展算法在信道参数估计中的应用

电子科技 2015年第6期28卷 41-44页

作者：陈一志任正云张仁烨东华大学信息科学与技术学院上海201620

针对如何减少信道参数估计所需要的已知数据,文中在基于扩展算法的基础上,采用复指数基函数,通过获取部分信道响应数据来计算得到其他信道数据,从而减少信道的实际测量次数。重点研究了基扩展算法在不同基函数阶数和不同传输符号块采样... 详细信息

针对如何减少信道参数估计所需要的已知数据,文中在基于扩展算法的基础上,采用复指数基函数,通过获取部分信道响应数据来计算得到其他信道数据,从而减少信道的实际测量次数。重点研究了基扩展算法在不同基函数阶数和不同传输符号块采样点数的情况下,模型准确度的变化,给出了要使模型具有佳性能的参数设定方案。

关键词：基扩展复指数基 AWGN信道

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基于基扩展的快时变信道建模及仿真

佳木斯大学学报（自然科学版） 2015年第1期33卷 64-66页

作者：饶邦国徐中伟曹召义同济大学电子信息与工程学院上海201804

针对无线通信中的快时变信道建模与评估,通过已有的信道测试参数中的部分数据,采用基扩展的方法,对信道进行建模,并根据模型评价的两个指标—模型准确度和算法复杂度,对快时变信道进行综合评价,最后给出了仿真结果.

关键词：无线通信快时变信道基扩展

基于DFT-BEM模型的LOFDM系统双散射信道最大多普勒扩展估计

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信号处理 2012年第8期28卷 1069-1076页

作者：高猛沈越泓屠佳袁志钢解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007 解放军国际关系学院江苏南京210039

栅格正交频分复用(Lattice Orthogonal Frequency Division Multiplexing,LOFDM)系统凭借特殊的网格时频结构和更大的欧式距离特性,在快速移动环境下展现了卓越的抗时变、抗多径能力。最大多普勒扩展作为LOFDM系统自适应策略的重要参数... 详细信息

栅格正交频分复用(Lattice Orthogonal Frequency Division Multiplexing,LOFDM)系统凭借特殊的网格时频结构和更大的欧式距离特性,在快速移动环境下展现了卓越的抗时变、抗多径能力。最大多普勒扩展作为LOFDM系统自适应策略的重要参数之一,准确的最大多普勒扩展估计对于LOFDM系统发送信号设计以及自适应策略实现十分重要。本文针对LOFDM系统的特殊信号结构以及双散射信道的快时变特性,采用DFT-BEM信道模型近似快时变信道响应,结合快时变信道下LOFDM系统块传输接收实现,利用梳状导频辅助估计多普勒域平均信道频率响应,在此基础上利用信道响应估计值的时间相关函数实现基于F范数的信道最大多普勒扩展估计;并提出基于子空间的最大多普勒扩展估计算法,降低了噪声对最大多普勒扩展估计性能的影响,在低信噪比条件下有效改善了估计性能。

关键词：网格正交频分复用系统基扩展双散射信道最大多普勒扩展估计

一种有符号余数系统2~n缩放方法及VLSI实现

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中国科学：信息科学 2010年第6期40卷 899-908页

作者：马上胡剑浩叶燕龙张林凌翔电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731

数值缩放的高效VLSI实现是余数系统(RNS)应用于数字信号处理(DSP)系统中的关键问题之一.文中首先提出了有符号余数系统数值缩放通用算法,明确给出了在负数情况时修正常量的计算方法.在此基础上给出了一种有符号余数系统2n缩放的高效实... 详细信息

数值缩放的高效VLSI实现是余数系统(RNS)应用于数字信号处理(DSP)系统中的关键问题之一.文中首先提出了有符号余数系统数值缩放通用算法,明确给出了在负数情况时修正常量的计算方法.在此基础上给出了一种有符号余数系统2n缩放的高效实现方法,该方法利用中国剩余定理和一个较小的冗余基实现基扩展以获取RNS整数的低n比特信息,并借助所引入的冗余基用奇偶检测完成RNS整数的符号检测,同时还提出了冗余基更新方法及负数情况下冗余通道修正常量计算方法.分析结果表明所提出的RNS数值缩放方法的复杂度仅同RNS的动态范围位宽呈线性关系,并避免了使用查找表(LUT).最后,完成了此方法和基于串行方式的2n缩放算法的VLSI实现,在相同约束条件下该方法的面积和功耗均减小了35%左右,而关键路径延时则减小了12%左右,VLSI版图也表明了该方法具有更简单的芯片内联结构.

关键词：余数系统超大规模集成电路缩放中国剩余定理基扩展符号检测

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电离层散射通信系统关键技术研究

电离层散射通信系统关键技术研究

作者：仙冰冰西安电子科技大学

学位级别：硕士

电离层的抗毁特性,使利用电离层的通信在特种通信行业中具有非常重要的意义。利用电离层散射可以实现上千公里远距离的信息传输,但其信道特性直接影响信息传输的性能;为了进一步提升电离层散射通信系统的性能,本文从电离层信道测量和信... 详细信息

电离层的抗毁特性,使利用电离层的通信在特种通信行业中具有非常重要的意义。利用电离层散射可以实现上千公里远距离的信息传输,但其信道特性直接影响信息传输的性能;为了进一步提升电离层散射通信系统的性能,本文从电离层信道测量和信息传输方案设计两个方面开展了电离层散射通信系统的关键技术研究。在电离层信道测量研究中,首先考虑单收发天线的系统,设计研究了信道测量信号的波形设计,从模糊函数、互模糊函数、序列峰均比的互补累积概率函数、频率变化率和相关函数分析常用的Zadoff-chu序列。利用测量数据提取了信道特性参数,建立了信道模型,并给出了时变的信道容量。为进一步了解电离层信道多径的特点,运用基扩展模型和频域序列相关模型对电离层信道的最强径在一段时间内的变化规律进行分析。仿真结果表明基函数模型的逼近效果较优;频域序列相关模型的误差优于时域序列相关模型。针对电离层散射单天线系统信道容量低和电离层的“法拉第”效应等问题,研究基于电离层散射的2?2极化MIMO系统信道测量,选择两路相关性能优异的2?2极化MIMO系统信道测量序列,分别为Zadoff-chu序列及其共轭序列;组帧时采用时分复用和码分复用以应对电离层信道较大的频率选择性衰落;运用相关运算提取4个子信道的信道冲激响应,提取信道多径能量累积值及信道最强径能量值用来估计2?2极化MIMO系统的信道矩阵。仿真结果表明,设计的2?2极化MIMO系统得到的信道矩阵与仿真信道矩阵的估计误差满足电离层信道的测量要求。本文研究的电离层散射信息传输方案是基于连续相位调制的单载波频域均衡技术。文章首先介绍信息传输方案参数的设计依据;其次分析单载波频域均衡技术的不同均衡方式,给出电离层信道条件和高斯信道下的仿真性能;给出不同维度和不同调制指数的连续相位调制的相位轨迹转移图和状态转移图;给出基于最大似然序列估计的连续相位调制的解调制过程;高斯信道下不同参数的连续相位调制的性能对比;最后结合两种方案给出电离层散射信息传输方案的仿真性能分析。

关键词：极化MIMO 基扩展频域序列相关连续相位调制单载波频域均衡

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LTE系统中信道估计方案案例与分析

LTE系统中信道估计方案案例与分析

作者：刘晓玥南京邮电大学

学位级别：硕士

移动通信迅猛发展的今天,LTE系统已经出现在各种商用系统中。正交频分复用(OFDM)作为LTE系统的主流技术,它具有较强的抗符号间干扰(ISI)和衰落的能力等诸多优点。OFDM系统在接收端通过相干检测的技术获取数据信息,因此,为了恢复传输信号... 详细信息

移动通信迅猛发展的今天,LTE系统已经出现在各种商用系统中。正交频分复用(OFDM)作为LTE系统的主流技术,它具有较强的抗符号间干扰(ISI)和衰落的能力等诸多优点。OFDM系统在接收端通过相干检测的技术获取数据信息,因此,为了恢复传输信号,信道状态信息的准确估计成了必不可少的一部分。高铁技术日趋成熟,移动用户对高速移动下的通信系统提出了更高的要求。列车高速移动下,信号严重衰落,信道变为快速时变信道,LTE系统作为目前商用的主流系统,如何给出精确的信道估计面临更严峻的挑战。因此本文研究的重点为LTE无线通信系统基于高速移动环境下的信道估计技术。首先,本文介绍了无线信道特性和仿真模型,重点分析目前主要的基于导频辅助的信道估计方法,有最小二乘(LS)、最小均方误差(LMMSE)以及改进的SVD算法,给出仿真对比。得到结论,在低信噪比时,LS算法简单,精度不够,高信噪比时,由于地板效应,LS性能反而相比之下效果很好。随后,针对高速移动下快时变信道的特点。重点介绍基扩展模型(BEM),并针对几种常见的基扩展模型以及改进的过采样复指数基(OCE-BEM)进行归一化均方误差仿真对比。得到结论,OCE-BEM模型拟合性能始终好于CE-BEM,总体来看,性能最优的为离散卡洛基(DKL-BEM)和椭圆基(DPS-BEM)两种模型。最后,考虑到复指数基扩展模型(CE-BEM)具有频谱泄漏的问题。结合加窗技术抑制多普勒泄露的影响,得到加窗复指数基(ICE-BEM)模型。再结合正交映射对估计系数转换,得到加窗离散椭圆基(IDPS-BEM)模型,更进一步改进估计精度。通过仿真比较,进一步证明加窗基扩展模型性能更优,估计精度有提高。接着,将基扩展模型应用在LTE系统中,导频OFDM符号处使用信道响应选取LS和LMMSE两种算法估计,一个子帧内的时域OFDM的时变信道响应使用基扩展模型拟合,仿真了不同移动速度下的系统误码率。得到结论,首先依赖导频位置处估计算法的选择,因此,基于LMMSE的估计方法始终好于基于LS的估计方法,同一算法下,椭圆基模型性能好于复指数基模型。

关键词： LTE 信道估计基扩展加窗算法仿真

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高速移动环境下的LTE下行信道估计

高速移动环境下的LTE下行信道估计

作者：贾政西南交通大学

学位级别：硕士

在LTE无线通信系统中,要求在20MHz带宽下,下行达到100Mbit/s和上行50Mbit/s的峰值速率,同时,由于用户终端的高速移动,使得多普勒频移增大,信道在短时间内会发生快速的变化,因此,高移动时变信道条件下的有效信道估计变得十分迫切。首... 详细信息

在LTE无线通信系统中,要求在20MHz带宽下,下行达到100Mbit/s和上行50Mbit/s的峰值速率,同时,由于用户终端的高速移动,使得多普勒频移增大,信道在短时间内会发生快速的变化,因此,高移动时变信道条件下的有效信道估计变得十分迫切。首先,介绍了3GPPLTE下行链路的物理层标准和相关协议,分析了OFDM和MIMO关键技术,无线信道传输特性,包括平坦衰落与频率选择性衰落的建模方法以及高速移动环境下对OFDM与MIMO-OFDM系统的影响,给出了本文仿真的信道模型。其次,搭建了LTE下行链路基带系统仿真平台,同时介绍了传统的LS,MMSE, SVD-MMSE等信道估计算法,时域和频域的插值方法,以及ML信道检测算法,完成了各算法的性能仿真。仿真结果表明,SVD-MMSE算法在MMSE算法基础上,降低了复杂度,系统误码率和均方误差一致,较之LS算法有一定的性能提升。ML检测算法复杂度高,但是信号检测性能最优。随后,研究了时变衰落信道的基扩展拟合模型,介绍了复指数基,多项式基,离散余弦变换基和基于均方误差最优准则的KL-BEM等常见的基扩展模型,在传统的复指数基扩展模型基础上,结合过采样技术与修正的CEBEM模型,完成了对建模基函数的改进,对各类基模型的均方误差性能进行了仿真分析。最后,在时变衰落信道条件下,将基扩展模型应用于LTE下行链路系统。导频OFDM符号处信道响应使用LS,MMSE算法进行估计,一个子帧内的时域OFDM的时变信道响应使用基扩展进行信道拟合,仿真了系统误码率和信道响应均方误差。改进的CEBEM模型在基函数构建时采用过采样技术,使得频率分辨率增加,同时,采用修正的CEBEM模型,使得拟合频率最大值与多普勒频移最大值刚好相等,降低了CEBEM拟合误差,仿真结果表明,在复杂度未提升的前提下,系统误码率以及拟合信道均方误差较之CEBEM都有较大提升。

关键词： LTE OFDM MIMO 信道估计时变信道基扩展

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基于RRNS纠错算法研究

基于RRNS纠错算法研究

作者：尹鹏胜电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代通信系统、密码系统、图像处理系统、网络处理器系统等复杂度日益增加,并行处理技术结合Very Large Scale Integration (VLSI)技术已成为各领域共同的发展方向。基于VLSI技术的专用Digital Signal Processing (DSP)芯片在完成... 详细信息

随着现代通信系统、密码系统、图像处理系统、网络处理器系统等复杂度日益增加,并行处理技术结合Very Large Scale Integration (VLSI)技术已成为各领域共同的发展方向。基于VLSI技术的专用Digital Signal Processing (DSP)芯片在完成复杂的信源编码、信道译码、解调、信号变换等高速信号处理中具有不可替代的地位,而处理速度和功耗的矛盾是VLSI设计中面临的重大问题,并行处理技术是有效的解决方式之一。而并行处理的研究方向中,余数系统Residue Number System (RNS)所代表的并行数值表征系统具有算法前端的适应性,进而成为并行处理技术的重要研究方向之一。应用RNS后将大大改善传统并行处理器中的单个处理单元的性能。与传统二进制数值表征系统相比,RNS在算法级的并行性同时也使得其基本运算,如模加法／模乘法,大小比较、符号检测、余数基构建等成为了其实际应用中的关键问题。余数系统余数基组间相互独立的特性,使得余数系统在差错控制方面必然将各个领域产生较大影响,进而推进余数系统的在并行处理技术中的应用。近年来出现的阵列软件无线电技术在多模式通信及高速信号处理中具有重要作用,同时随着集成电路制造工艺进入深亚微米阶段,芯片内噪声所带来的片上误码己成为不可忽略的问题。在信息处理速度以及功耗等控制的研究方向之外,信息的可靠传输、存储也是余数系统的重要研究方向之一。本文围绕基于RRNS的检错和纠错能力等问题,提出一种类比于信道编码中线性系统分组码的信道编码、信道译码设计方法的纠错算法结构。定义了通过基于中国剩余定理Chinese Reminder Theory (CRT)的基扩展Base Extension (BEX)计算方法得到的扩展余数xk+s,s=1,2,…,r完成信道编码的功能,并通过定义特殊校验矩阵HRRNS以完成校正子向量的计算。并通过类比线性分组码中标准阵以及校正子译码的概念,定义了基于RRNS码的检错/纠错结构。在上述RRNS码差错控制结构下,本文对前述RRNS信道编码设计进行改进,进而使得新提出的纠错算法具有良好的"time x area"性能。本文将对比国外主要的三类基于Redundant Residue Number System (RRNS)的单错误纠错算法：1.基于Mixed Radix Conversion (MRC)的基扩展计算方法以及校正子计算,通过一致性方程求解对单个错误进行定位及纠错;2.同本文提出算法中伪校正子计算部分相同,并利用伪校正子中“量值”与单个余数错误的对应关系完成对单个错误的定位及纠错;3.运用MRC方法结合数值缩放技术建立缩放值与错误向量的映射,进而完成单个错误的定位及纠错。本文在提出纠错算法的基本理论基础以及实现结构的同时给出对应的完整的验证(功能仿真、门级仿真、Field Programmable Gate array (FPGA)加速验证)以及Application Specific integrated Circuit (ASIC)设计流程。本文将从延时、资源消耗方面对比本文提出算法以及上述国外主要的三类算法,进而说明本文提出的算法更加适用于VLSI的实现,在本文的综合结果对比分析中将对本文算法的自动化设计、验证、综合平台进行实现,并采用该自动化平台,对动态范围为64位、128位的模数组的RRNS进行对比评估。

关键词：余数系统数字信号处理超大规模集成电路容错性基扩展