正交频分复用技术卫星应用研究

研究了用"均方误差(MSE)准则"将星载放大器的非线性和正交频分复用(OFDM)信号的高峰值平均功率比(峰均比,PAPR)结合在一起,代替仅以PAPR作为衡量准则的传统方法,仿真结果表明,"MSE准则"可以有效改善OFDM卫星通信系统性能,在信道条件差改善信号的非线性畸变度的同时,能够对抗多径衰落,MSE准则的选择性映射法比PAPR准则的选择性映射法性能改善2dB。信道条件好时,单载波频分多址接入(SC-FDMA)系统性能要比OFDM系统好约0.4dB。OFDM技术的卫星应用为星地融合通信提供了技术途径。     

OFDM系统中峰均功率比抑制算法研究

针对OFDM信号峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)问题,提出一种基于对子载波信号幅度和相位同时进行加权从而降低OFDM信号峰均功率比的新算法。推导寻找最佳加权系数的迭代算法,并证明其收敛性。通过理论推导和计算机仿真分析幅度加权系数对误码率BER(Bit Error Rate)和PAPR的影响。该算法在保证一定的BER要求下,能有效抑制OFDM信号的PAPR。与通过穷举寻找最佳加权值的部分传输序列方法相比,其PAPR略小,BER略大,但计算量小,具有一定的实用价值。     

基于维特比算法的GMSK信号非相干解调技术研究

GMSK体制是深空通信中的新型体制,它具有恒定的包络、优秀的频谱利用率和功率利用率。研究基于维特比算法的GMSK信号非相干解调技术,并在高斯白噪声信道下进行性能仿真。仿真结果表明,该解调算法性能优越,在信噪比Eb/N0=9dB时,GMSK(BT=0.5)信号的误码率性能可达10-4量级,优于传统调频方式约2.4dB。该解调算法已经在某深空测控演示系统中得到了试验验证,性能良好。     

一种OFDM信号峰均比抑制算法设计

针对移动通信系统中OFDM信号峰均比抑制算法实现复杂度高等问题,提出一种低复杂度的迭代限幅滤波峰均比抑制算法。算法首先根据功率门限P0与限幅因子α对OFDM信号的实部与虚部进行限幅处理,然后将限幅处理后的信号变换到频域进行滤波和星座扩展,最后将频域信号变换到时域,完成一次迭代限幅滤波处理。通过适当选择限幅因子α,算法仅需加法运算即可实现限幅处理。在迭代运算中,算法采用高于采样率的工作时钟复用FFT/IFFT变换单元,减少了发射机中峰均比抑制的资源消耗。仿真结果表明,所提出的算法在有效降低实现复杂度的同时,保持了较好的峰均比抑制和误比特率性能。     

一种改进的长码直扩信号捕获算法研究

针对直扩系统中长码直扩信号捕获问题,提出一种改进型捕获算法。算法基于扩展复制重叠法,对重叠段进行了平均化处理,采用快速傅里叶变换(FFT)算法进行相关性运算。仿真结果表明:该算法可明显缩短捕获时间,并改善了峰均比。     

OFDM系统采用自适应技术结合限幅降低PAPR的研究

针对OFDM系统峰均比PAPR（Peak—to-Average Power Ration）较大的问题，文章提出一种新的OFDM系统降低PAPR的方案，即自适应技术结合限幅Clipping。文章给出的计算机仿真结果表明，OFDM系统采用自适应技术结合Clipping进一步降低PAPR的同时又改善系统的BER性能，这就在降低PAPR和改善系统性能之间自动实现折衷。该方案实现起来简单且增加通信系统的智能化，故具有实用价值。     

干扰抑制技术辅助的直扩系统抗窄带干扰特性研究

为探索有干扰抑制技术辅助时，直扩系统抗干扰特性的新变化，文章通过蒙特卡罗仿真的方式，研究了在不同干扰带宽占比和干扰强度下，时域、频域两类干扰抑制技术的误码率性能。首先给出了窄带干扰条件下无干扰抑制技术辅助的直扩系统误码率估算方法；然后，简要介绍了时域归一化LMS（NLMS）干扰抑制技术和基于FFT变换的频域干扰抑制技术的算法原理以及工程实现方案，详细仿真比较了二者在不同干扰带宽占比、干扰强度和信噪比条件下的误码率性能；最后给出分析结果。研究表明，对于无干扰抑制技术辅助的直扩系统，干扰带宽占比越大，系统误码率则越低；对于有干扰抑制技术辅助的直扩系统，干扰带宽占比越大，系统误码率则越高，且在强干扰下误码率曲线存在明显的“错误盆底”效应。该研究对抗干扰技术选择以及干扰机的设计均有借鉴意义。     

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究

针对直接序列扩频通信系统中的窄带强干扰信号,研究了基于即时干扰频率估计与陷波滤波器的自适应开环干扰抑制方法。重点比较了2阶IIR,3系数FIR与5系数FIR陷波滤波器对扩频信号波形畸变和系统误码率的不同影响。探讨了使用此3种干扰抑制方法构建一个抗窄带干扰能力达60dB以上的扩频通信系统的可行性。研究结果表明在具有成形滤波器的直扩通信系统模型下,与RS(255,223)码结合使用,2阶IIR陷波滤波器的处理增益为1023的单纯直接序列扩频系统在信噪比-10dB 及系统误码率10 -6 的条件下具有60dB以上的抗窄带干扰能力;而使用3系数或5系数FIR陷波滤波器的扩频通信系统不可能达到60dB的抗窄带干扰能力。     

卷积码盲识别技术研究

针对卷积码的盲识别问题,总结了现有识别方法的实现原理及过程,并用Matlab进行了仿真分析。对于码长、码率及编码记忆长度等参数,利用接收码字构造矩阵并进行变换,从而达到识别的目的。针对生成多项式的识别,给出了四种常用的方法,并比较了各方法的性能和计算复杂度。结果表明,在低误码率低于10-2情况下,采用欧几里德算法最佳;当误码率为10-2量级时,基于Walsh-Hadamard变换的方法更能保证识别的准确性。     

基于OFDM星载交换的星地下行链路子载波分配与峰均比抑制联合优化方法

提出了一种基于OFDM的全新星载交换方案,此星载交换方案可通过星上子载波交 换实现业务交换。以点波束星地下行链路为研究对象,结合跨层设计思想,提出了一种 适用于点波束星地下行链路的子载波分配和峰均比抑制方法。此方法可根据点波束星地下行 链路信号发射功率上限、当前点波束星地下行链路信道状态、每个星地下行链路传输业务目 的地和QoS要求,并结合抑制点波束星地下行链路OFDM信号的峰均比,实现在属于不同地面 设备的各个星地下行链路传输业务之间自适应分配子载波,实现充分利用点波束星地下行链 路资源、满足传输业务的QoS要求,同时抑制星地下行链路OFDM信号的峰均比,而且不会因 抑制星地下行链路OFDM信号的峰均比而增加额外的边带信息和传输功率。
     

DVB-T/H调制器中多模式OFDM的FPGA设计与实现

阐述2K、4K和8K三种模式兼容的正交频分复用(OFDM)的实现方法,给出综合与仿真验证结果。核心模块快速傅立叶逆变换(IFFT)采用基于16位定点运算的基-2时间抽取算法和流水线结构。为防止定点溢出,提高精度,采取位扩展、输出数据统计定标等措施,在三种工作模式下,IFFT的输出信噪比均达到74dB。在OFDM实现过程中提出一种新算法,将频谱调整转移到IFFT中处理,减少延时,节省存储资源约109Kbit。提出多级CORDIC运算结构,在每级单元中实现一定次数的迭代,以满足更小硬件开销的FFT/IFFT需要。上述新算法和运算结构已成功应用于实际系统中。     

频域块LMS算法在直扩系统抗干扰中的应用研究

针对直接序列扩频(DSSS)通信系统中窄带干扰抑制问题,研究频域块最小均方误差(LMS)算法。首先对传统LMS算法、符号LMS算法、归一化LMS算法和频域块LMS算法进行理论分析和性能对比,然后建立基于频域块LMS算法的DSSS抗干扰系统仿真模型。先通过信噪比改善因子仿真来验证算法有效性,再仿真比较不同信噪比和信干比条件下窄带干扰抑制效果。理论分析和仿真结果表明,频域块LMS算法不仅比前三种LMS算法有更精确的梯度向量估计和更低的计算复杂度,而且可以有效滤除窄带干扰,抗干扰性能能够达到或优于前三种LMS算法,滤除干扰后的误码率曲线接近无干扰系统。     

MIMO系统中迭代捕获算法的性能分析

基于迭代消息传递的伪码捕获方法能够在复杂度较低的情况下,极大的提高捕获速度,但在低信噪比下捕获性能下降很快。多输入多输出 (MIMO) 系统可以在不增加频谱资源和发射功率的条件下,削弱多径衰落,改善通信系统的性能。本文提出将迭代捕获算法应用于MIMO系统中,在接收端采用分集技术,运用最大比合并方法进行信号合并,然后用迭代算法进行捕获。仿真结果表明：将迭代捕获算法与MIMO系统结合,在不影响捕获速度的前提下能够有效提高信号的捕获概率,信噪比在-22dB条件下捕获概率达到90%以上,性能优于现有的迭代捕获算法。     

OFDM系统中TURBO码译码算法研究

研究多径衰落信道下TURBO编码OFDM系统的特性,推导出一种TURBO码在OFDM系统具体应用方式,得到OFDM系统中TURBO的译码算法。并从推导结果确定,平均信噪比和信噪比弥散度是影响系统性能的两个重要参数。仿真结果表明,与IEEE 802.11 A定义的物理层性能相比,采用提出的TURBO译码算法,可以提高整个系统性能,信噪比改善2.9DB;在大平均信噪比和小信噪比弥散度条件下,系统性能较好,误帧率较低。     

迭代伪码捕获算法的改进方法

为了解决扩频通信系统中长伪随机码的快速捕获问题,在分析现有迭代伪码捕获算法 性能的基础上,提出了该算法的改进方法,即多重迭代伪码捕获算法。给出了改进算法的迭 代流程,并与原算法进行了性能的对比分析,结果表明迭代后极大似然估计的误码率较改进 以前有了明显的降低,同时得到了多重迭代伪码捕获算法的最优算法参数。
     

空间激光通信系统中的信道纠错编码技术

由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10~(-14) m~(-2/3)、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10~(-6)时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。     

基于FPGA的FTN信号接收算法的优化

针对FTN信号接收算法复杂度高、硬件资源消耗大的问题,在FG-SS-BP算法理论模型基础上优化运算结构,提出泰勒简化-高斯近似-置信传播(TS-GA-BP)和查表-高斯近似-置信传播(CT-GA-BP)两种利于FPGA实现的设计方案。实验结果表明,在误码性能为10–4的条件下,采用4阶泰勒展开的TS-GA-BP方案和采用8bit查表的CT-GA-BP方案对比原FG-SS-BP算法性能分别损失0.2dB和0.3dB,最高吞吐率分别为139.7Mb/s和85.3Mb/s。两方案的资源消耗各有侧重,TS-GA-BP主要依赖计算资源,而CT-GA-BP主要依赖存储资源。因此,可依据不同资源环境选取合适方案,便于与其他通信模块级联。     

基于多段差频正弦信号频谱相关的频率估计算法

针对多段差频正弦信号提出一种基于频谱相关的频率估计算法,用以提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,扩展多段信号融合法的适用范围.首先,设计差频修正矩阵消除各段信号频率不等对频谱融合的影响,使同频化处理后的多段差频正弦信号频谱等同于多段同频正弦信号频谱;其次,构造加权因子消除各段信号相位不连续对频谱分析的影响,使得到的最优加权积累频谱近似于与多段差频正弦信号长度相等的相位连续信号频谱;然后,通过对最优加权积累频谱和多段差频正弦信号累加频谱的相关处理,抑制虚假谱峰和噪声干扰.最后,峰值搜索频谱相关谱,实现频率的精确估计.实验表明与现有算法相比,本文算法估计精度高、抗噪性好、普适性好,特别在低信噪比、短时时宽下性能优良.     

Viterbi译码器

本文介绍了以SDK-86单板机为基础的Viterbi译码器。采用了K=4,R=1/2卷码,信息传输率为2.5kb/s,也采用了K=5,R=1/2的卷码,但信息传输率为1.25kb/s。测试结果表明,在信道误码率为2.45×10~(-2)时,,K=4的译码器,经过译码处理可提高到7.60×10~(-5),而K=5的译码器则可以提高到7.06×10~(-5),两者在信道误码率为8.16×10~(-3)时,全部纠错     

航空航天用高频高压正弦压力发生器的设计仿真

研制高频高压正弦压力发生器,测试航空航天用压力传感器在高频高压工况下的动态性能是确保发动机优化测试和控制系统有效的关键。为解决现有平面扫掠型正弦压力发生器存在频率和压力受限的问题,提出了一种径向活塞式正弦压力发生器的原理及结构设计,并进一步基于任意拉格朗日欧拉法进行数值仿真,计算其正弦信号在不同压力和不同工作频率下的动静幅值比与失真度,以及优化压力传感器的安装位置。结果表明:设计的径向活塞式正弦压力发生器应确保0.2～8.0 MPa的工作压力和200～10 000 Hz的正弦压力工作频率,正弦压力动静幅值比优于20%,可应用于航空发动机、汽轮机等领域的动态测试。