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多通道可见光通信的调制技术研究

多通道可见光通信的调制技术研究

作者：颉永发北方工业大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的快速发展,用户对无线网络的数据传输速率和稳定性要求日益提高,但可用的频谱资源极其有限,传统射频无线通信面临着紧张的频谱资源危机。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)作为一种新型的无线通信方式,具... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展,用户对无线网络的数据传输速率和稳定性要求日益提高,但可用的频谱资源极其有限,传统射频无线通信面临着紧张的频谱资源危机。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)作为一种新型的无线通信方式,具有丰富的频谱资源且无需授权,能够实现通信需求的同时兼顾照明,目前已成为射频无线通信的补充方式和竞争对手。VLC系统采用强度调制直接检测技术传输信号,要求传输的信号必须是正实数。通常情况下,传统VLC正交频分复用系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)实现正、实数信号的方法分别是直流偏置和厄米特对称,但分别导致系统的功率效率、频谱效率降低。针对上述问题,本文提出具有高功率效率和高频谱效率的VLC-OFDM系统方案。具体研究工作如下:(1)提出基于哈特莱变换的自适应偏置VLC-OFDM系统方案。首先,时、频域信息转换使用离散哈特莱变换(Discrete Hartley Transform,DHT)代替了离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)。DHT是实数三角变换,无需厄米特对称就能实现实数信号,相较于使用厄米特对称的OFDM方案频谱效率增加一倍,又因为DHT没有虚数计算,使得系统具有低的计算复杂度。其次,传统直流偏置通过引入一个恒定且高的电流值得到非负信号,导致系统功率效率降低,提出的系统方案可根据信号幅度自适应添加不同的偏置量,以达到提高系统功率效率的目的。最后仿真结果表明,所提出的设计方案能够显著提高系统功率效率。(2)提出基于连续相位调制技术(Continuous Phase Modulation,CPM)的SM-MIMO-OFDM系统方案。首先,改进的空间调制技术(Spatial Modulation,SM)利用两对发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)分别传输复数OFDM信号的实虚部分和正负符号,不需要直流偏置和厄米特对称就能实现正实数信号,使得系统的功率效率和频谱效率同时提高。此外,所提出的系统引入复数哈特莱变换解除了传统哈特莱变换OFDM只能进行实数星座映射的限制,使得系统星座映射方式更加灵活。仿真结果表明,接收端的信号检测算法使用最大后验概率算法(Maximum A Posteriori,MAP)比迫零算法和最大似然算法更适用于该系统。相比于其他几种使用SM的VLC-OFDM方案,所提出的系统在误码性能方面具有一定的优势。

关键词：可见光通信 OFDM MIMO 功率效率频谱效率误码性能

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移动WiMAX网络频谱效率和能量效率研究

高技术通讯 2013年第7期23卷 707-712页

作者：解志斌杨维许昌龙北京交通大学电子信息工程学院北京100044 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

基于IEEE802.16e协议,给出了全球微波互联接入(WiMAX)多小区/多用户情况下信干噪比(SINR)的近似计算方法,据此计算出了WiMAX的7小区模型的频谱效率和能量效率,分析了频谱效率和能量效率同小区半径、发射功率等网络参数的关系。仿真结果... 详细信息

基于IEEE802.16e协议,给出了全球微波互联接入(WiMAX)多小区/多用户情况下信干噪比(SINR)的近似计算方法,据此计算出了WiMAX的7小区模型的频谱效率和能量效率,分析了频谱效率和能量效率同小区半径、发射功率等网络参数的关系。仿真结果显示:链路的频谱效率受用户和基站之间距离的影响较大,受发射功率影响几乎可以忽略;整个小区的频谱效率在小区半径较大时,主要受噪声影响,半径较小时,主要受干扰影响;小区的能量效率随着发射功率的增大会出现一个最大值;小区能量效率随带宽的增大而增大。这些都为移动WiMAX网络的能量优化提供了依据。

关键词：移动全球微波互联接入(WiMAX) 多小区多用户频谱效率能量效率

时间相关信道下分布式大规模MIMO系统频谱效率分析

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信号处理 2016年第11期32卷 1269-1282页

作者：王毅钱叶旺林艳李春国黄永明杨绿溪东南大学信息科学与工程学院江苏南京210096 池州学院机电工程学院安徽池州247000

为了分析时变信道特性对多用户分布式大规模MIMO系统的频谱效率性能影响,通过引入一阶高斯马尔科夫过程来建模时变信道,以时间相关性系数表征时变快慢程度。当系统采用最大比合并(MRC)接收和最大比发送(MRT)预编码方案时,借助于确定性... 详细信息

为了分析时变信道特性对多用户分布式大规模MIMO系统的频谱效率性能影响,通过引入一阶高斯马尔科夫过程来建模时变信道,以时间相关性系数表征时变快慢程度。当系统采用最大比合并(MRC)接收和最大比发送(MRT)预编码方案时,借助于确定性等价原理以及Gamma分布随机变量的性质,推导出了含有信道时变信息的上行和下行频谱效率闭合表达式。同时,给出了当基站总发送天线数与用户个数之比趋于无穷大时,频谱效率的极限表达式。分析表明,频谱效率随时间相关系数减小而降低,但并不影响系统所获得的发射功率增益。数值仿真验证了所推导的频谱效率闭合表达式和极限值的有效性和精确性,并比较得出时变信道下分布式大规模MIMO比集中式大规模MIMO具有更好的性能。

关键词：分布式大规模多输入多输出多用户时间相关信道频谱效率

多载波码分多址两跳放大转发中继系统的能量效率与频谱效率关系

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信号处理 2013年第10期29卷 1283-1293页

作者：刘婷婷杨晨阳北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

本文研究了多载波码分多址两跳放大转发中继系统的能量效率与频谱效率关系,利用随机矩阵理论的渐近分析推导了系统分别采用协作式和分布式放大转发中继时,系统能量效率与频谱效率关系的显式表达式。分析了不同系统参数对能量效率的影响... 详细信息

本文研究了多载波码分多址两跳放大转发中继系统的能量效率与频谱效率关系,利用随机矩阵理论的渐近分析推导了系统分别采用协作式和分布式放大转发中继时,系统能量效率与频谱效率关系的显式表达式。分析了不同系统参数对能量效率的影响。此外,还分析了系统要使频谱效率最优和能量效率最优时使用系统资源的区别。最后,通过仿真验证了理论分析的有效性。结果表明,能量效率与负载因子和中继个数的关系不是单调的,存在一个使能量效率最优的负载因子和中继个数,此外,使能量效率最优的负载因子和中继个数总小于或等于使频谱效率最优的负载因子和中继个数。

关键词：两跳放大转发中继能量效率频谱效率多载波码分多址

网络编码双向机会协作系统无线传输方案频谱效率比较分析

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信号处理 2012年第10期28卷 1475-1482页

作者：欧阳玉花贾向东傅海阳兰州交通大学数理与软件工程学院兰州730070 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003 西北师范大学计算机科学与工程学院兰州730070

文章对放大转发双向机会协作通信系统(OR-TW-AFNC)的频谱效率进行了详细地研究,运用适当的数学证明和近似分析获得了OR-TW-AFNC系统两时隙、三时隙和四时隙传输方案平均"和速率"的近似封闭解析解。数值分析结果表明,对于OR-TW-AFNC系统... 详细信息

文章对放大转发双向机会协作通信系统(OR-TW-AFNC)的频谱效率进行了详细地研究,运用适当的数学证明和近似分析获得了OR-TW-AFNC系统两时隙、三时隙和四时隙传输方案平均"和速率"的近似封闭解析解。数值分析结果表明,对于OR-TW-AFNC系统的三种不同传输方案,依不同的信道实现和信噪比范围,这三种系统的频谱效率是不同的;特别是在低信噪比区域,由于三时隙方案有效地利用了直径传播信号,其相应的频谱效率要高于两时隙方案。与此同时,比较分析结果也表明文章所得近似封闭解析解是正确的、可靠的。

关键词：机会协作放大转发网络编码频谱效率

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一种增强小区资源分配的频谱效率提高算法

计算机工程与应用 2017年第20期53卷 89-94页

作者：谷静王倩玉张新西安邮电大学电子工程学院西安710061

两层异构网络中小区增强技术在减轻宏小区负载同时也引起严重跨层干扰问题。针对增强小区跨层干扰问题,提出一种动态资源分配调度方案,以减小系统干扰提高系统频谱效率为目的,通过设定校验系数,平衡两层网络负载;通过动态调整增强小区... 详细信息

两层异构网络中小区增强技术在减轻宏小区负载同时也引起严重跨层干扰问题。针对增强小区跨层干扰问题,提出一种动态资源分配调度方案,以减小系统干扰提高系统频谱效率为目的,通过设定校验系数,平衡两层网络负载;通过动态调整增强小区专用频谱资源比例,在降低跨层干扰情况下,提高了资源利用率。仿真结果表明,与现有方案相比,所提方案在保证宏小区性能稳定的同时,有效地减少了微微小区跨层干扰,提高系统总频谱效率,两层网络负载得到平衡。

关键词：异构网络小区增强干扰协调频谱资源分配频谱效率

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认知无线电中频谱效率与能量效率的折中分析

计算机工程 2017年第7期34卷 136-140,145页

作者：田家强陈勇张建照曹龙解放军理工大学通信工程学院南京210007 南京电讯技术研究所南京210007

在接收端较高的比特信噪比能够提高数据包检测率,但同时也消耗更多的能量,导致能量效率降低。为此,在认知无线电技术可灵活配置的基础上,研究频谱效率(SE)和能量效率(EE)的折中问题,提出综合指标频谱/能量效率(SEE)对SE和EE进行偏好分... 详细信息

在接收端较高的比特信噪比能够提高数据包检测率,但同时也消耗更多的能量,导致能量效率降低。为此,在认知无线电技术可灵活配置的基础上,研究频谱效率(SE)和能量效率(EE)的折中问题,提出综合指标频谱/能量效率(SEE)对SE和EE进行偏好分析的方案。对于不同的联合调制与编码方式,获取信号传输能量和每一帧信息比特长2个参数的闭式解,考虑不同情形的SE和EE,以更好地提高认知无线电的自适应性。仿真结果表明,该方案可实现SE和EE之间的均衡折中,比单纯优化其中任何指标达到的效果要更好。

关键词：频谱效率能量效率认知无线电频谱/能量效率折中分析

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基于频谱效率提升的FMT系统实现方法

中国科学：信息科学 2017年第2期47卷 235-246页

作者：邵凯秦梦瑶王光宇重庆邮电大学通信与信息工程学院 Department of Electronics and Communications Engineering Tampere University of Technology

本文基于快速卷积方案实现滤波多音调制(filtered multi-tone,FMT)系统,可以对子载波的中心频率及宽度进行灵活配置.针对传统FMT系统频谱效率低下的问题,提出以频率点为单位引入频谱重叠的新型FMT系统(overlapped FMT,O-FMT)研究方法.... 详细信息

本文基于快速卷积方案实现滤波多音调制(filtered multi-tone,FMT)系统,可以对子载波的中心频率及宽度进行灵活配置.针对传统FMT系统频谱效率低下的问题,提出以频率点为单位引入频谱重叠的新型FMT系统(overlapped FMT,O-FMT)研究方法.通过实验方法分析了O-FMT系统中重叠因子、频率点重叠点数及滚降因子与系统性能间的关系.仿真结果证明该方法可以同时处理多种波形,并能通过几个参数的最优配置满足多种业务场景对系统运算复杂度、频谱利用率、均方误差等不同的性能需求.

关键词： FMT系统重叠保留法快速卷积频谱重叠频谱效率

空间相关信道下大规模MU-MISO系统频谱效率分析

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计算机应用研究 2020年第1期37卷 263-266页

作者：胡耀文曾桂根南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学信号处理与传输研究院南京210003

针对大规模MU-MISO系统中频谱效率受信道和功率分配的影响,研究在空间相关信道下的频谱效率问题。首先通过发射信号的波程差确定导向矩阵得出用户发射相关矩阵,结合大尺度阴影衰落和具有高斯分布的散射环境建立空间相关信道;然后基于空... 详细信息

针对大规模MU-MISO系统中频谱效率受信道和功率分配的影响,研究在空间相关信道下的频谱效率问题。首先通过发射信号的波程差确定导向矩阵得出用户发射相关矩阵,结合大尺度阴影衰落和具有高斯分布的散射环境建立空间相关信道;然后基于空间相关信道,通过预编码减少多用户之间的干扰,并仿真预编码对频谱效率的影响;最后在发射功率受限、各用户接收信号具有一定信干比场景下提出一种功率分配算法,使得系统的频谱效率总和最大化。仿真结果表明,在空间相关信道下RZF预编码的频谱效率优于MRT预编码频谱效率;与平均功率分配方式相比,提出的算法在频谱效率上有了明显的提升,并具有较强的理论价值和实践意义。

关键词：频谱效率多用户空间相关信道功率分配