60 GHz芯片间无线互连系统的MMSE-RAKE接收机误码性能分析

针对60 GHz芯片间无线互连信道中存在的多径衰落问题,将匹配滤波器和最小均方误差算法应用到60 GHz脉冲通信系统,重点分析多径信道下采用最小均方误差合并算法的RAKE接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型的基础上,对采用不同合并方式、不同干扰用户数目下的RAKE接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明,随着干扰芯片数量的增加,引入匹配滤波器和最小均方误差算法的RAKE接收机不仅降低了接收机的采样率,而且有效提高了系统抗多用户干扰的能力,为芯片间无线互连系统的RAKE接收机设计提供了技术参考。     

高速铁路场景下环境反向散射辅助的无线传输方案

将反向散射技术引入到高铁场景的无线通信系统中，提出一种反向散射辅助无线传输方案（Backscatter Aided Wireless Transmission,BAWT），并针对BAWT和传统无线传输方案（Direct Wireless Transmission,DWT）进行了收发信机设计，包括信道估计以及信号检测。与传统无线传输方案相比，证明了在固定的火车天线和不变的轨道情况下，BAWT可以获得信道统计信息为信道估计提供助力。通过仿真对比两种方案的信道估计均方误差，BAWT方案相较DWT方案的信道估计准确性明显提高；对比BAWT、传统中继技术以及DWT方案，当信噪比为20 dB时，对应的BAWT方案和中继技术、DWT方案的误码率分别为1%和2%和12%，BAWT方案误码检测性能获得明显提升。此外，针对广域环境下的环境反向散射通信，推导了高铁场景下使用蜂窝移动通信信号作为RF信源的无线链路预算，反向散射信号在车厢内的覆盖范围内可以满足接收机的灵敏度要求，从链路预算角度论证了BAWT方案实现的可行性。     

基于低峰均比最优导频序列的MIMO-OFDM信道估计

信道估计是多输入多输出-正交频分复用（MIMO-OFDM）系统接收机进行信号相干解调的关键。针对最优导频序列（OPS）在进行信道估计时存在峰均比（PAPR）较高这一问题,设计了一种低PAPR的OPS用于对MIMO-OFDM系统进行信道估计。在建立系统模型基础上,对MIMO-OFDM系统的OPS进行了设计,并利用部分传输序列（PTS）思想设计出低峰均比最优导频序列（EOPS）;将设计的EOPS用于对MIMO-OFDM系统进行信道估计,并对复杂度较高的步骤进行了算法简化,在此基础上分别对各发射天线上信号PAPR的互补累积分布函数（CCDF）和OPS改进前后的均方误差（MSE）、误码率（BER）性能进行了仿真分析。结果表明,分布在多个OFDM符号上的EOPS能够有效降低系统PAPR;同时,与原来的OPS相比,保持了MSE和BER的最优性能。     

MB—OFDM UWB系统中基于信道缩短的信道估计

在MB-OFDM超宽带(UWB)系统中,针对循环前缀(CP)长度小于信道最大多径延迟时难于估计信道参数的问题,提出一种基于信道缩短的信道估计方法。首先采用发送信号插入梳状导频的方式,利用无约束最优准则,在接收机前端设计信道缩短均衡器,然后根据均衡器输出序列估计出复合信道,最后通过反卷积解出原信道参数。仿真结果表明,在信道最大多径延迟大于CP长度时,该算法具有更优的性能。     

60 GHz芯片间无线互连系统中的Rake接收性能

在60 GHz芯片间无线互连信道中存在着多径干扰问题,采用Rake接收是提高系统性能的重要手段。针对脉冲超宽带（IR-UWB）的芯片间无线互连系统,分析了多径信道下Rake接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型基础上,对不同分支数以及不同合并方案下的选择Rake（S-Rake）和部分Rake（P-Rake）接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明采用支路数为2的P-Rake在数据速率为10 Gb/s时仍具有良好的抗多径性能,这为芯片间无线互连系统的Rake接收方案提供了技术参考。     

接收前端信道设计中的一些考虑

介绍了接收信道前端在微波转发设备中的重要性，给出了信道前端设计的框图，介绍了各部分电路在接收信道中起的作用，讨论了接收机中混频器／本振、放大器性能和系统噪声系数设计、组合干扰产生等方面对接收机性能的影响，同时强调了设计中应该注意和兼顾考虑的地方。     

采用功率倒置准则的分布式天线阵列信号合成方法

对于分布式天线系统，虽然传统迫零接收算法能够通过信道估计获得无线信道状态信息，从而取得分集增益，但对于相干信道，迫零方法因为无法准确估计信道而不再适用。为此，提出一种新方法，针对相干信道，利用功率倒置准则，并使用最小均方自适应滤波算法校正各个接收通道信号的相位差完成信号合成，最终获得阵列增益。该方法无需信道状态信息或者信号波达方向等先验信息，实现简单。计算机仿真证明了算法的有效性。     

宽带8PSK解调高速数传接收机设计

受卫星信道热噪声、多普勒、畸变影响,传统八进制相位键控（8PSK）接收机性能不 佳,速率不高,较少应用于航天测控通信系统。针对这一问题,设计并实现了一种基于FPGA 的航天测控系统宽带8PSK解调高速数传接收机,采用Gardner算法实现时钟恢复,利用基于 最大似然估计的鉴相算法完成载波同步,并用分数间隔的并行恒模均衡算法提高接收性能。 该技术已应用于某接收系统并实现了600 Mb/s 8PSK信号解调,误码率在1×10-3 ～1×10-8之间时,解调损失与理论值不超过2 dB。宽带8PSK解调高速数传接收 机可为我国二代中继系统提供支持。     

TDD系统中不准确的CSI对MISO传输的影响

在时分工(TDD)多输入单输出(MISO)系统中,发送机通过信道估计获得信道状态信息(CSI),根据信道互易性可用其计算发送波束成形(TBF)的加权向量.然而,由于信道估计和TDD的收发机时延,CSI可能会不准确.通过推导接收机误比特率(BER)与CSI的闭合表达关系,分析了不准确的CSI对接收机性能的影响.最后用数值仿真验证了性能分析的正确性.     

应用酉变换近似消息传递的大规模MIMO接收机设计

由于天线间距较近和一些非白高斯干扰，大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统的信道矩阵存在如列相关、低秩和非零均值等“病态”特征，给基于近似消息传递的迭代接收机算法造成了严重的性能损失。为此，提出了一种基于酉变换近似消息传递(Unitary Transformation Approximate Message Passing,Ut-AMP)的接收机算法。首先针对均值非零、列相关和条件数过大三种常见的病态特征，分析了酉变换的必要性；其次，利用变量间的马尔科夫特性将大规模MIMO系统进行因式分解和因子图建模，推导了联合置信传播、平均场和Ut-AMP的消息传递算法，并与现有算法的复杂度进行了对比；最后建立大规模MIMO接收机模型，对所有相关算法进行数值仿真。仿真结果表明，所提接收机算法能够以复杂度略有提升为代价，在病态信道矩阵环境中大幅提升接收机的鲁棒性，具有很高的研究和应用价值。     

不理想的信道互易性对波束成形技术的影响…

在无线通信系统中,基站可以根据信道互易性使用波束成形（Beam Forming）技术提 升系统性能。信道互易性的准确程度对性能是有影响的,因此需要对其分析以指导系统设计 。对长期演进（LTE）系统的互易性进行建模,指出了终端发送天线和接收天线数目的不对 称性,以及基站信道估计的误差对信道互易性的影响。通过数值仿真验证了不理想的信道互 易性使波束成形性能受到损失,并为系统改进提出思路。其结论容易推广到其他应用波束成 形的无线通信系统。     

基于嵌套张量模型的MIMO中继系统组合接收算法

目前在单向双跳多输入多输出（MIMO）中继系统中，基于嵌套张量模型的接收算法主要采用单步交替最小二乘（ALS）和KRF（Khatri-Rao Factorization）算法。在时变信道且实时性要求较高场景下，计算复杂度高是制约其应用的主要因素。为此，在对单向双跳MIMO中继系统建模基础上，提出了基于嵌套张量模型的双步组合接收算法。该算法通过对接收的数据张量进行重建，将符号估计和信道估计分离，充分利用ALS和KRF的算法优势，有效降低了计算复杂度。同时，对算法的可辨识性进行了分析。仿真结果表明，该算法保持了与传统嵌套PARAFAC的最小二乘（Nested PARAFAC ALS）算法的相同估计性能，在源天线个数变化时，计算复杂度降低了80%以上；在中继天线个数变化时，计算复杂度降低了50%以上。     

突发通信中基于叠加训练的信道估计方案

针对无线突发通信中频带利用率低、信道参数获取困难等问题,提出了一种应用于突 发通信的叠加训练信道估计与检测方案。该方案将信息和训练叠加发送,通过预失真发送信 息符号使得训练与信息在频域正交,收端采用一阶统计信道估计和最大似然符号检测,并设 计了抗直流干扰的信道估计方案。仿真表明,新方案在消除训练序列的频带开销的情况下获 得了较好的信道估计和符号检测性能,与采用时分复用训练的方案相比,其有效吞吐率更优 。     

八天线TD-LTE系统的波束赋形算法分析

多天线是天线技术的发展趋势,TD-LTE引入了8发2收的天线配置。基于小间距多天 线阵列,利用TDD系统信道互易性,波束赋形技术可以根据上行导频获得信道信息,形成对基 带（中频）信号的最佳组合或者分配,补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引 入的信号衰落与失真,同时降低同信道用户间的干扰。EBB(Eigen based Beamforming)算 法是波束赋形主要算法之一,该算法中在整个波束空间中,找到使接收信号功率最大的赋形 权矢量。通过仿真,对EBB算法在各种应用场景下的性能进行了分析,结果表明八天线E BB波束赋形算法可以正确实现波束合成,在低速或上行信道信息估计误差较小情况下能够明 显提高系统性能。     

卫星信号全数字解调器的研制

全数字解调是当前数字传输领域的应用热点。本文首先对全数字解调器的概念和特点、载波和定量同步算法进行了概述，然后针对一种QPSK调制方式的卫星信号，设计并实现了零中频结构的全数字解调器。     

基于Kronecker积的无线通信系统参量分离方法

针对无线通信系统中发射机非线性与多径衰落信道问题，提出了一种根据接收无线信号联合估计无线设备功率放大器（PA）非线性与无线信道单位脉冲响应的方法。首先，根据通信帧训练符号及发射机非线性模型构造卷积矩阵；接着，采用一次最小二乘（LS），根据接收信号估计PA的非线性模型系数与实际发送符号；然后，再采用一次LS，得到无线信道的单位脉冲响应估计；两估计可迭代或直接加取平均进行积累。理论推导与实验结果显示，采用过采样技术，所提方法可应用于单载波或多载波通信，实现PA非线性与无线信道单位脉冲响应的有效分离。新方法在无线通信的物理层射频指纹认证与信号可靠传输中具有应用价值。     

几种接收机在MIMO信道下的性能比较

多入多出（MIMO）无线信道具有空间复用增益和分集增益特性，因此MIMO系统和单入单出（SISO）无线系统相比能够获得更高的频谱效率。本文在不同天线组合下分析了几种MIMO空时信号处理算法的性能，仿真结果和理论分析表明：空间复用增益和分集增益不能同时获得最大，因此在设计MIMO通信系统时可根据实际情况选择天线数，即不仅考虑系统抵抗信道衰落的分集增益，还要考虑能够提供更高的数据传输速率，通过折衷考虑空间复杂增益和分集增益，从更全面的观点评估系统的性能。     

磁浮列车无线通信系统中空间分集合并模块的设计与实现

分析了国产磁浮列车车地无线通信系统的信道特性及接收分集合并方案，给出了基于改进型选择性分集合并模块的设计和硬件实现。系统联试现场数据表明，该模块能有效改善系统的传输性能。     

基于梳状导频的OFDM分组自适应比特装载与功率控制

无线通信环境中信道信息(ChannelStateInformation,CSI)随时间变化明显,需要不断地更新自适应比特装载和功率控制的策略。现有的OFDM自适应比特装载方法需要大量的信令来传递当前比特装载的策略,不适用于无线通信的应用环境。为此,本文针对OFDM系统的特征提出了一种利用插入梳状导频的信道估计得到的带有误差的信道信息,来完成自适应比特装载的算法。首先把OFDM子载波进行分组,然后利用基于梳状导频的信道估计对信道时变进行跟踪,使用即时获得的CS完成自适应比特装载算法。仿真实验证明,在保证算法简单、实用及保证要求的误码率(BER)性能的情况下,信道信令的开销低于传统算法的10%。