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一种新的小延时多径分集接收技术在扩频通信中的应用

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一种新的小延时多径分集接收技术在扩频通信中的应用

作者：顾志英南京航空航天大学

学位级别：硕士

扩展频谱通信系统中，由于信道的复杂性，接收端信号是具有不同延时和衰减的多径信号的叠加。当多径延时在一个码片内时，无法利用RAKE接收机的分集技术加以接收。针对这一情况，本文提出了采用模拟系统基础上的一种均衡和分集合并的算... 详细信息

扩展频谱通信系统中，由于信道的复杂性，接收端信号是具有不同延时和衰减的多径信号的叠加。当多径延时在一个码片内时，无法利用RAKE接收机的分集技术加以接收。针对这一情况，本文提出了采用模拟系统基础上的一种均衡和分集合并的算法，以解决扩频通信系统中由码片内多径延时所引起的码间干扰(ISI)问题。算法的主要思想是将信道在频域上进行功率级数形式展开，将其等效为平方频率选择性信道，并设计出相应的接收端滤波器组，从而使接收信号通过滤波器组后可等效成来自平衰落信道的多径信号，经均衡后的信号再利用最大比相干合并技术进行分集的合并。文中给出了滤波器组的设计方案，并推导出等效模型下相干检测和非相干检测接收的误比特率公式。文中采用蒙特卡罗方法建立MATLAB仿真平台，假定已知信道状态信息(CSI)情况下，即不考虑实际接收时的信道估计问题，分析了等效信道对实际信道的逼近程度，并与线性频率选择性信道等效模型下的接收机进行了性能比较。理论和仿真结果均表明，采用这种等效模型的接收机比采用线性频率选择性信道等效模型的接收机获得了更小的等效误差和更大的分集增益，从而更好地解决了RAKE接收机所不能区分的码片内延时的问题。

关键词：多径分集码片内延时码间干扰

放大转发异步协作通信系统中的差分空时频传输方案

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西安交通大学学报 2009年第6期43卷 62-66,112页

作者：高贞贞朱世华徐静西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

针对频率选择性信道下的异步协作分集系统中信道估计复杂度高及中继传输异步问题,提出了一种采用放大转发协议的异步差分空时频编码传输方案(ADSTF).该方案首先在源节点对数据符号进行满分集旋转、Cayley变换及正交频分复用(OFDM)调制,... 详细信息

针对频率选择性信道下的异步协作分集系统中信道估计复杂度高及中继传输异步问题,提出了一种采用放大转发协议的异步差分空时频编码传输方案(ADSTF).该方案首先在源节点对数据符号进行满分集旋转、Cayley变换及正交频分复用(OFDM)调制,然后在中继节点将接收符号放大转发,构造了一种分布式差分空时频编码.在目的节点未知信道状态信息、中继节点非完全同步的情况下,ADSTF方案能够同时获得空间分集和多径分集.与采用差分正交空时分组码的OFDM传输方案相比,ADSTF方案能够获得更高的分集.仿真结果表明,与采用BPSK调制的DOSTBC-OFDM方案相比,ADSTF方案仅以0.25 b/(***)的速率损失为代价,就能在误比特率为10-3时获得3 dB的信噪比增益.

关键词：差分空时频编码 Cayley变换多径分集

多径信道下基于OFDM的DSTBC异步协同系统传输结构设计

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信号处理 2011年第1期27卷 27-36页

作者：成文婧裴敏艳马东堂魏急波国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

协同的基本思想是通过无线网络中多个节点的互相协作来获得协同分集,从而提高系统的可靠性。将分布式空时块码(DSTBC)应用到协同中继系统中,可有效提高系统效率并获得协同分集。但是各中继节点的异步传输会破坏DSTBC码字的结构,严重影... 详细信息

协同的基本思想是通过无线网络中多个节点的互相协作来获得协同分集,从而提高系统的可靠性。将分布式空时块码(DSTBC)应用到协同中继系统中,可有效提高系统效率并获得协同分集。但是各中继节点的异步传输会破坏DSTBC码字的结构,严重影响系统性能。现有文献应用OFDM技术,可以保证基于DSTBC的协同系统在中继节点异步传输时仍获得全空间分集。但是,现有传输结构是在节点间为平衰落信道的前提下设计的,且不能直接扩展到多径衰落的情况。另外,其对应的码字需要满足一定的约束条件,限制了DSTBC在该结构下的应用。本文提出了一种新的基于OFDM的DSTBC传输结构,在节点间为多径信道和存在定时误差时,可以获得全空间分集。而且,所有可应用于同步协同系统下的码字都可以应用于此传输结构中,不需要满足额外的条件。理论分析和仿真结果表明,本文的传输结构在节点间为多径信道时可获得与现有基于OFDM的DSTBC异步协同系统在平衰落信道下一致的性能。然后,针对两中继的系统,在此传输结构的基础上,在源节点进行子载波分组和线性预编码处理,可以在获得全空间分集的同时获得全多径分集。

关键词：异步协同系统多径信道分布式空时块码 OFDM 多径分集

异步协同系统频选信道下基于线性预处理的DSTC结构设计

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信号处理 2010年第12期26卷 1795-1804页

作者：成文婧王海红王欣魏急波国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

在协同中继系统中,应用分布式空时码(Distributed Space Time Coding,DSTC),可以在有效提高系统效率的同时获得全协同分集。但是,各中继节点的异步传输和节点间的多径衰落会破坏空时码字的结构,使之不能获得全分集。本文针对两中继的异... 详细信息

在协同中继系统中,应用分布式空时码(Distributed Space Time Coding,DSTC),可以在有效提高系统效率的同时获得全协同分集。但是,各中继节点的异步传输和节点间的多径衰落会破坏空时码字的结构,使之不能获得全分集。本文针对两中继的异步协同系统,提出了一种频率选择性信道下的基于线性预处理的DSTC传输结构。在此传输结构中,源节点对发送数据块进行预处理后发送给中继节点,中继节点对接收信号进行简单的共轭重排等处理,使得在目的节点形成DSTC的结构。其中,为抵抗异步传输和多径衰落引入的符号间干扰(Inter-symbol Interference,ISI),在源节点处和中继节点处均加入循环前缀(Cyclic Prefix,CP)。于是目的节点对接收到的信号进行DFT处理后,可以运用ML算法对数据信息进行检测。理论分析和仿真表明,当存在定时误差和节点间为频率选择性信道时,目的节点运用ML检测算法该传输结构可获得全空间分集和全多径分集。然后,本文考虑了信道各径延迟为整数倍符号周期的情况,并且证明了该传输结构的分集增益只与节点间信道的有效信道长度有关。

关键词：异步协同系统频率选择性信道多径分集分布式空时编码线性预处理

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基于组稀疏压缩感知的穿墙雷达成像研究

基于组稀疏压缩感知的穿墙雷达成像研究

作者：蔡杰松南京理工大学

学位级别：硕士

穿墙雷达能够对隐藏在墙体或建筑物后的目标进行探测和成像,在灾后救援、反恐作战等诸多领域都具有广泛的应用。穿墙雷达成像作为一种新的复杂环境下的雷达成像技术,在诸多方面仍面临挑战。一方面,高分辨成像需求增加了系统复杂度(如大... 详细信息

穿墙雷达能够对隐藏在墙体或建筑物后的目标进行探测和成像,在灾后救援、反恐作战等诸多领域都具有广泛的应用。穿墙雷达成像作为一种新的复杂环境下的雷达成像技术,在诸多方面仍面临挑战。一方面,高分辨成像需求增加了系统复杂度(如大带宽、多天线等),而复杂的系统导致大量的测量数据,给系统的存储、传输、处理等环节造成了很大负担。另一方面,由于墙体对电磁波的反射作用,接收机会收到来自多个传播路径的目标回波,由此形成的多径效应会在重建图像中产生不期望的虚像,从而影响成像质量。针对上述问题,本文主要研究基于压缩感知理论的穿墙雷达高分辨成像技术和多径抑制技术。本文在利用穿墙雷达接收信号所呈现的组稀疏性基础上,主要开展基于组稀疏性的穿墙雷达成像技术研究。为有效利用穿墙雷达的组稀疏性,本文采用贝叶斯压缩感知实现了低数据量下的高分辨成像。穿墙雷达的多径效应同样呈现组稀疏特性,本文提出了一种基于组稀疏的多径分集穿墙雷达成像方法。本论文主要工作如下:(1)简述基于组稀疏压缩感知的穿墙雷达成像理论框架。本文在介绍穿墙雷达成像的基本原理和压缩感知理论基础上,针对穿墙雷达接收信号模型,根据其具有组稀疏性的特点,研究了基于组稀疏性的穿墙雷达成像方法,并利用两种组稀疏重构算法,可分离逼近稀疏重构法(SpaRSA)和块正交匹配追踪法(BOMP),验证了基于组稀疏性的穿墙雷达成像性能。(2)发展基于贝叶斯压缩感知的组稀疏穿墙雷达成像技术。为有效利用穿墙雷达成像的组稀疏性,本文将贝叶斯压缩感知理论应用于组稀疏穿墙雷达成像,在构建组稀疏贝叶斯模型基础上,采用复多任务贝叶斯压缩感知方法(CMT-BCS)迭代更新贝叶斯模型参数和重构图像,从而实现组稀疏穿墙雷达成像。仿真结果表明,基于贝叶斯压缩感知的穿墙雷达成像能够准确地对墙后场景图像进行重构,并且计算效率较高。(3)提出基于组稀疏贝叶斯压缩感知的多径分集穿墙雷达成像技术。针对穿墙雷达多径效应问题,本文在深入研究穿墙雷达多径传播模式基础上,揭示其同样具有组稀疏性,因此有效利用多径信号的组稀疏性,不仅可抑制多径所产生的虚像,还可提高穿墙雷达的成像性能。仿真实验结果表明基于组稀疏压缩感知的多径分集穿墙雷达成像在穿墙多径环境下仍能够准确的重构场景中的目标,同时有效地抑制了虚像,取得了高质量的成像结果。

关键词：穿墙雷达成像压缩感知组稀疏多径分集稀疏贝叶斯学习

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OFDM峰值功率抑制、均衡与分集技术

OFDM峰值功率抑制、均衡与分集技术

作者：欧阳兴大连工业大学

学位级别：硕士

正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种能有效抵抗频率选择性衰落信道中由多径时延引起的码间串扰的多载波数字调制技术。相对于单载波技术，OFDM技术利用大量相互重叠且正交的窄带载波进行数据传输... 详细信息

正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种能有效抵抗频率选择性衰落信道中由多径时延引起的码间串扰的多载波数字调制技术。相对于单载波技术，OFDM技术利用大量相互重叠且正交的窄带载波进行数据传输，其频谱利用率较高，并且能利用简单的单抽头频域均衡器进行频域信道补偿。因此，该技术目前广泛应用于宽带系统中，如有线宽带通信系统ADSL、VDSL，无线局域网WLAN以及下一代无线蜂窝系统LTE-Advance与WiMAX均采用OFDM作为其核心技术。但是，OFDM技术也存在相应的缺点，如较高的峰均功率比（PAPR，Peak-to-AveragePower Ratio）、对频率偏移较为敏感等。除此之外，近几年的研究发现，在无线多径信道中，OFDM系统不能有效地利用信道所能提供的多径分集，造成系统容量下降。针对这些问题，研究人员提出了相应的解决方案，例如，能有效利用多径分集的预编码OFDM。不仅如此，在最近两年在光纤通信的研究中，研究人员提出了Fast OFDM，与传统OFDM不同的是，它的载波间隔为传统OFDM的一半，并且使用实数调制。本论文对OFDM技术的背景与发展状况及相关问题进行了研究，并针对OFDM技术中至关重要的问题，即PAPR与PAPR抑制技术、多径分集与线性预编码OFDM以及光通信中多载波调制Fast OFDM技术，进行深入研究，并建立了数学模型。因此，本论文主要分为三部分相对独立的研究内容。针对OFDM信号的PAPR问题，利用OFDM信号的特点，本文提出了一种低复杂度的PAPR抑制算法，Partial Shift Mapping（PSM）。相对于其它算法在频域上生成备选信号，该算法在时域上将一个OFDM信号映射生成多个备选信号，然后选择其中PAPR最低的一个信号进行发送;在接收端，只需要进行逆映射对信号解调。在该算法中，只包含一次离散逆Fourier变换（IDFT，Inverse Discrete Fourier Transfrom）与加法运算，省略了以往类似技术中大量的乘法运算，有效地缓解了系统运算复杂度。针对OFDM系统在无线多径信道中不能有效地利用信道的多径分集问题，本文提出了一种简单的基于离散Hartley变换(DHT，Discrete Hartley Transform)的预编码OFDM算法与系统实现。该算法中，在发射端，利用只包含加法的一层蝶形运算代替了DHT与IDFT变换;同时在接收端，利用DHT运算省去了收发机中存在的DFT变换，大大地减小了系统的设计与运算复杂度。利用线性均衡器，该系统能有效地利用多径分集，而且，由于DHT的特殊性质，DHT预编码OFDM信号还拥有类似于单载波信号的PAPR。在论文的最后，对最近在光通信中提出的Fast OFDM技术进行了研究。在该技术中，其子载波间隔是传统OFDM系统的一半，频谱更为紧密，但是在单边带传输的FastOFDM系统中，其奇偶载波之间存在载波间干扰问题。本论文提出了一种基于离散三角变换的调制解调系统方案与算法，相比其它的方法，完全消除了该干扰，且不存在数据率损失。同时，利用大量的快速三角变换算法，能有效地对系统进行实现。

关键词：正交频分复用峰均功率比预编码OFDM 多径分集 Fast OFDM

无线协作通信网络中差分空时频编码方法的研究

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无线协作通信网络中差分空时频编码方法的研究

作者：代恒军安徽大学

学位级别：硕士

无线协作通信网络中差分空时频编码方法是在无线协作通信网络中,中继节点和接收端信道状态信息都未知的情况下,设计合理的分布式差分空时频编码方案完成信息的编码与传输,并可以获得空间分集和频率分集,降低检测复杂度和节点功耗,增强... 详细信息

无线协作通信网络中差分空时频编码方法是在无线协作通信网络中,中继节点和接收端信道状态信息都未知的情况下,设计合理的分布式差分空时频编码方案完成信息的编码与传输,并可以获得空间分集和频率分集,降低检测复杂度和节点功耗,增强整个网络的抗干扰能力和误码性能。本文主要研究工作如下：(1)阐述了空时频编码的基本原理,介绍了空时频编码的发展历程和各种空时频频编码标准;(2)在空时频编码结构的基础上,分析了差分空时频编码方案,并仿真结果证实,与现有的空时频编码方案相比,尤其是在高频谱效率或大发射天线数目情况下,速率嵌入式差分空时频编码方案具有极为明显的高误码性能和高频谱效率优势;(3)以协作通信为基础,提出了一种放大转发协议模式下的异步差分空时频编码方案(DSTF:differential space-time-frequency)。本方案先对源节点的数据进行分组处理,从而降低编码的复杂度,同时通过满分集旋转、Cayley变换以及正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制来构造差分空时频编码。仿真结果表明,在目的地节点未知信道状态信息和中继节点非完全同步的情况下,本论文提出的方案可以同时获得空间分集和多径分集。

关键词：协作通信差分空时频编码多径分集容量

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智能天线为WLAN添精彩

电子产品世界 2005年第12A期12卷 116-119页

作者： Jack Winters

拥有固定波束和自适应天线阵的智能天线能够为WLAN(无线局域网)提供范围扩大、多径分集、干扰抑制和增加的容量等功能.

关键词： WLAN 智能天线自适应天线阵无线局域网多径分集干扰抑制波束

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码分多址数字移动通信的抗多径衰落技术

计算机与网络 1998年第1期 24-27页

作者：曾召华李白萍刘少亭西安矿业学院

移动信道的主要特征是由于移动和多径传播的多径衰落现象。本文首先概述了码分多址(CDMA)数字移动信道的数学模型,并在此基础上讨论了DS-SFH扩频多址系统在瑞利衰落信道中的多径分集接收技术的性能,推导了基于最大比合并(MRC),等增益组... 详细信息

移动信道的主要特征是由于移动和多径传播的多径衰落现象。本文首先概述了码分多址(CDMA)数字移动信道的数学模型,并在此基础上讨论了DS-SFH扩频多址系统在瑞利衰落信道中的多径分集接收技术的性能,推导了基于最大比合并(MRC),等增益组合(EGC)和选择最大(SM)多径分集接收算法下,扩频系统的平均差错概率。理论分析和数值模拟表明:扩频分集技术可以明显地提高CDMA系统的抗衰落能力,并且指出MRC优于EGC,EGC优于SM。

关键词：码分多址多径分集移动通信多径衰落信道