一种非线性信道MIMO-OFDM系统性能改进算法

多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)可以提高系统在频率选择性衰落信道的传输性能.与OFDM系统一样,MIMO-OFDM系统也存在高峰值平均功率比(PAPR)的问题.为此,提出了一种降低空时分组编码MIMO-OFDM系统PAPR的正交部分传输序列算法,运用这种算法,利用傅里叶变换的性质,通过调整空时编码与基带正交调制的顺序,对两天线发射端,可以降低算法近一半的复杂度,且可以减少一半的边信息.利用高功率放大器的非线性模型,得到了瑞利衰落信道下PAPR降低后系统的误码率性能.仿真结果证明了该方法的有效性.     

叠加共轭对称训练序列的OFDM系统时频同步方法

针对正交频分复用（OFDM）系统对同步错误率和频率偏移敏感的问题,提出了一种叠加共轭对称训练序列的OFDM系统时间和频率同步方法。该同步方法将快速傅里叶逆变换（IFFT）调制后的序列构成具有共轭对称特性的训练序列,并叠加到OFDM数据符号上;在接收端,利用叠加训练序列和融合循环前缀信息来获取OFDM系统同步信息。理论分析和仿真表明：在信噪比为5 dB时,该同步算法定时同步正确概率已接近100%;在信噪比为4 dB时,频偏估计精度可以达到10-4;该同步算法不仅具有更好的同步性能,而且节省系统的有效带宽以及降低系统的计算法复杂度。     

一种采用可变同步帧的OFDM符号定时同步算法

符号定时同步是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统中最为关键的同步之一。针对现有的基于数据辅助类的同步算法中帧头存在持续时间长、抗噪声性能差和对载波频偏敏感等问题，提出了一种可变长度的同步帧结构，采用滑动差分相关算法完成符号定时同步。仿真结果表明，提出的同步帧结构持续时间短于一个OFDM符号周期，并且训练序列长度可以通过估算信噪比大小而灵活控制。同时，所提算法在归一化载波频偏为12（远远超过晶振的误差范围 ±10-5）的情况下正常工作；在高斯白噪声和多径衰落信道中都有较好的性能，且其流水线结构易于硬件实现。     

用于SFBC MIMO-OFDM系统的改进SLM算法

在空频编码（SFBC）多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中传输符号存在较高峰均功率比（PAPR）问题,采用SLM算法能够有效降低系统峰均功率比,但随着发射天线数的增加,较多的快速傅里叶反变换（IFFT）会增加系统的计算复杂度,因此,构造F矩阵并提出了一种基于F矩阵SFBC MIMO-OFDM系统的改进SLM算法。采用F矩阵作为相位序列组对空频编码信号进行独立处理,获得最优相位序列取共轭,将共轭序列中每两个旋转因子为一个单位交换位置,并扰码SFBC后各天线的信号,以此减少了每根发射天线上的IFFT次数。理论和MATLAB仿真分析表明,该算法获得了良好的峰均比性能,同时也降低了系统的计算复杂度。     

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。     

一种有效降低复杂度的2×1D维纳滤波信道估计方法

在应用于正交频分复用(OFDM)系统的信道估计方法中,维纳滤波是一种估计性能较好的算法,但该方法实现时,需估计噪声方差和多普勒频率,并根据估计的这两个关键参量进行实时相关矩阵的计算,复杂度较高。为此,提出了一种基于关键参量固定值的离线产生相关矩阵来简化维纳滤波信道估计方法。仿真结果表明本方法在性能损失不大的情况下,大大地降低了实现复杂度。     

一种空频二维键移索引调制传输新方法

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM)技术因其优秀的抗符号间干扰特性被广泛应用于高速数据传输，但传统MIMO-OFDM系统的检测需要在空频域中联合搜索调幅/调相信号，复杂度高。为降低系统复杂度，将索引调制技术与MIMO-OFDM系统相结合提出了一种激活特定空频单元，利用索引传输额外信息的新方法，并通过理论分析获得了该方法的近似闭合性能表达式。此外，利用数值仿真对分析结果进行了验证。理论推导与系统仿真结果均显示了所提方法能在不增加发射天线数目的前提下提高系统的发射分集增益。上述理论结果可以为下一代低功耗低复杂度的空频系统设计提供借鉴。     

一种适用于宽带短波通信OFDM系统符号定时同步的新方法

针对宽带短波通信正交频分复用（OFDM）系统,提出了一种不需要数据辅助的高效符号定时同步方法。该方法利用OFDM符号中的空载波不传输任何数据这一特性,通过最小化空载波上的数据能量来将符号定时点锁定在安全区域内,从而完成符号定时同步。该方法可以有效对抗多径效应,适用于短波通信系统。最后将该方法与Al-Dweik同步方案在宽带短波信道条件下进行了仿真对比,结果表明该方法有着更精确的符号定时同步性能,并且适用于各种星座图调制。     

MIMO-OFDM系统中一种改进的信道估计方法

信道的准确估计是提高MIMO-OFDM系统性能的关键.在最优导频时域信道估计的基础上,提出了一种较低复杂度的改进算法,利用时变信道的自回归(AR)模型构造卡尔曼滤波器对估计出的时域信道响应进行滤波,提高信道时域响应的估计精度.仿真结果表明,在慢时变信道环境下,改进方法可以进一步提高信道估计的精度,同时保持了较低的复杂度.     

5G系统小区搜索PSS定时同步方法

针对5G主同步信号检测对频率偏移异常敏感导致移动通信系统无法实现精确的定时同步问题，提出了差分与快速频域相关联合检测算法。该算法首先对本地信号和接收信号进行差分处理，以降低频偏影响；其次基于快速频域相关算法，将时域互相关转换为频域相乘运算，降低计算复杂度；最后通过比对相关峰值检测同步点。算法分析和仿真结果表明，在频偏较大的条件下，改进算法可精确、快速地检测同步点。相比于传统互相关算法，该算法的运算复杂度降低了89.99%，频偏值为0.6时，正确检测概率接近0.9。     

一种5G NR系统PSS叠加分段的定时同步算法

对于第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)中的5G新空口(New Radio,NR)系统,同步信号检测算法的计算非常复杂,根据主同步信号的特性,提出了分段互相关与对应叠加的联合检测算法。该算法只对接收信号进行一次与本地主同步信号(Primary Synchronization Signal,PSS)序列之和的分段相关处理,即可得到相关峰值的位置,并检测到粗同步点的位置,进一步对粗同步点做局部互相关,根据最大峰值检测出精同步点,降低了计算的复杂度。对传统互相关算法、分段互相关算法和改进算法进行了理论推导和复杂度对比分析,结果表明,相对于传统互相关算法,改进后的算法有效降低了计算量,提升了抗频偏性能。     

C-RAN协作通信系统中基于正交预编码的同步算法

在C-RAN(Centralized,Cooperative,Cloud RAN)无线网络架构中,协作多点传输受到符号定时偏差和载波频率偏差的影响。为了降低联合传输协作系统对异步信号的敏感性,将正交预编码的同步算法应用到联合传输协作系统中。首先,发射机发送经过重复编码和正交预编码矩阵处理后的数据信息;然后,接收机利用特定的接收矩阵,实现分离相互叠加的异步协作信号;最后,完成对协作信号载波频率偏差和符号定时偏差的估计和补偿。理论分析和仿真结果表明：该方法能够有效解决协作传输中信号异步问题,改善系统性能。     

一种改进的GFDM时频同步算法

针对广义频分复用（GFDM）系统对符号定时同步要求较高的问题,提出了一种新的基于前缀码的同步算法。在接收端,在获取粗略定时信息的基础上,利用前缀码前后两部分的相位差实现载波频偏估计,并对接收序列的频率偏移进行纠正,然后通过纠正后序列与已知发射前缀的互相关函数实现精确的符号定时估计。由于该前缀码具有共轭对称的特性,使其避免了“平顶效应”的出现。结合5G中低时延高可靠场景,在频率选择性信道中对其进行仿真,并通过均方误差对其性能进行了评估。理论分析及仿真结果表明,该算法相对于原算法具有更好的定时同步性能和更低的复杂度,提升了GFDM系统的整体性能。     

TDMA信号的宽范围载波同步译码联合迭代处理

针对时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)信号提出了宽范围的载波同步译码联合迭代处理的方案。该方案主要分为三个部分,首先利用TDMA信号的同步码进行数据辅助同步,对信号中的大频偏和相偏进行粗估计和纠正;然后利用线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)算法针对整突发帧进行非数据辅助同步,精确估计和纠正信号的剩余频偏;最后通过利用译码器输出的软信息进行编码辅助同步,多次迭代得到剩余相偏的精确估计,最终实现载波的精确同步并输出译码结果。实验结果表明,所提方案具有同步捕获范围宽、参数估计精度高、译码输出误比特率低等优点,在低信噪比环境下也能表现出优良性能。     

基于线性相位近似的SOQPSK-TG信号同步算法

SOQPSK-TG （Telemetry Group version of Shaped Offset Quadrature Phase Shift Key）具有良好的频率利用率和功率利用率,广泛应用于无线通信系统当中。在连续通信模式下,SOQPSK-TG信号的同步主要采用直接判决算法。为进一步降低算法复杂度,推导了基于线性相位近似的最大似然估计误差鉴别器,理论上分析了算法估计性能,并搭建了简化的接收模型。通过仿真证明了算法在估计性能上优于脉冲幅度调制方法,算法误码率接近理论性能。     

一种改进的LTE系统下行同步算法

LTE（Long Term Evolution）系统中,作为小区搜索的第一步,符号定时算法需要具备很强的鲁棒性。为了进一步增强现有符号同步算法的抗频偏性能,提出了一种优化的符号同步算法。该算法一方面保持已有分段相关同步算法的优点,同时考虑结合预频偏处理来进行符号定时与粗频偏的联合估计,再将多个相关运算集做叠加处理。理论分析和仿真实验结果表明,在多径信道下,所提算法在完成符号定时和粗频偏估计的同时,大大提高了系统抗频偏性能。     

基于导频受限短突发通信的高精度快速频偏估计

针对导频符号辅助调制（PSAM）的导频受限短突发通信载波同步，提出了一种高精度快速的频偏估计算法。其基本原理是：利用自相关算子得到具有较大估计范围和较低信噪比门限的联合自相关算法，再利用互相关算子获得具有高精度的简化互相关算法。理论分析和仿真结果表明，提出的算法能够消除大频偏，而且还具有较低的复杂度和良好的解调性能。     

一种适用于机载MPSK数传的同步技术及FPGA实现

机载数传设备的高速运动会带来较大的多普勒频移,设计一种不受频偏影响的同步解决方案对数传性能非常重要;突发方式的数据传输也给数传设备的接收同步带来了难度.为此,对于相位调制数传,提出了基于已知相位序列的相关同步算法,可以实现相关输出与收发频偏无关,很好地解决多普勒频移下的同步问题.该算法在FPGA上实现比较简单,性能可靠.     

LTE系统中一种串行的整数倍频偏和扇区检测算法

在LTE系统中,用户终端（UE）在开机后首先会进行小区搜索。针对传统的小区搜索方案中整数倍载波频偏（ICFO）和扇区ID是通过利用主同步信号（PSS）进行联合检测这一问题,提出了一种串行的整数倍频偏和扇区ID估计算法。该算法利用PSS的对称性,将ICFO和扇区ID进行分开检测,通过对接收的频域PSS进行归一化差分相关,消除了信道的影响,从而增强了检测性能。将联合估计算法和提出的串行估计算法进行仿真对比,结果表明提出的算法相较于传统方法可以取得更好的检测精度,并且运算复杂度仅为传统方法的1/3。     

一种AD9371宽带无线同步定时模块简化方法

在满带宽100 MHz条件下,AD9371的收、发采样频偏问题严重,不采用精确的同步定时模块时,在高斯白噪声信道下测试,误码率较调制误差公式erf值偏高。传统的Gardner定时同步算法虽能降低采样频偏,但Gardner算法的实现复杂度太高。针对这对性能和复杂度间的矛盾,给出了一种同步定时模块的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)简化实现方法。简化后的Farrow滤波器的乘法器与原始的Farrow相比减少50%,环路滤波器占用FPGA资源和传输时延比原环路滤波器都减少了50%以上。将简化后的同步定时模块在AD9371板卡上进行测试,结果表明简化后的同步定时模块与传统的Gardner同步定时模块性能在-30 dBm时误码同时降低到零,性能完全一样,证明此种同步定时方法的等效简化切实有效。