一种新的MIMO信道模型

实际无线通信环境中发送天线之间以及接收天线之间存在相关性。针对以上特点,从 多径MIMO信道的特性出发,首先建立发射天线相关系数矩阵和接收天线相关系数矩阵,并将 它们引入无线信道的莱斯MIMO信道模型中。最后通过分析LOS MIMO信道相关模型和瑞利衰落 MIMO信道相关模型,给出了具体的建模步骤。仿真结果表明采用本文方法产生的信道模型的 MIMO系统误码率更低,从而验证了该信道模型能够较好地模拟MIMO系统的空间信道。     

一种低复杂度信道模拟器的设计

针对TD-LTE射频一致性测试系统专项的需求及通用信道模拟器设计周期长、复杂度高的现状,研究了影响无线信道特性的路径损耗、阴影衰落、多径多普勒效应和高斯白噪声等因素,并相应提出了一种新的计算正余弦函数方法和高斯白噪声产生方法。通过信道理论建模、Matlab链路搭建进行模型优化分析以及基于Xilinx公司Virtex-6芯片的模型FPGA实现,得到了一种简单有效的信道模拟器。实验表明,用TD-LTE基带信号作为激励,该信道冲激响应与Matlab理论值误差在2‰之内,且模型不涉及SCM、WINNER等模型天线方向图、多链路等高复杂度模块,说明该信道模拟器具有简便性和可靠性。     

基于虚拟仪器的数据链测试模拟器研制

针对传统数据链测试设备功能单一且不易重构的问题，借鉴虚拟仪器模块化的设计思想，设计实现了一种基于美国国家仪器公司（National Instruments，NI）通用软件无线电平台的数据链测试模拟器。该模拟器采用线性调频信号叠加（Sum of Linear Frequency Modulation,SoLFM）的方法高效产生具备连续相位的时变信道衰落，包括瑞利衰落、莱斯衰落和对数正态衰落等，并结合多相滤波思想能够精确模拟数据链长时延的多径传播场景。利用矢量网络分析仪对硬件模拟器输出的信道传递函数和信道冲激响应进行实测验证，并对各支路的随机信道衰落包络分布进行统计验证。实测结果表明，该数据链测试模拟器输出的信道函数和统计分布均与理论值吻合，因而可用于数据链装备的系统优化、验证和性能评估。     

时变多普勒衰落信道硬件模拟的FPGA实现

针对不同散射环境下衰落信道具有不同的多普勒功率谱形状,提出了一种改进的复谐波叠加模型用于时变多普勒衰落信道的模拟,仿真分析了该方法输出信道衰落的幅值及相位连续性,并据此设计了基于FPGA硬件平台的时变多普勒衰落信道模拟器。硬件实测结果表明,该模拟器输出的时变多普勒功率谱与理论仿真非常吻合,可用于实际中多普勒功率谱实时变化场景的模拟。     

基于确定性观测的压缩感知MIMO信道参数反馈

在实际资源受限（带宽受限或功率受限）的无线通信系统中,多径信道具有很强的稀疏特性,如何利用这一特点更加高效地将接收端获得的多径信道状态信息（CSI）进行压缩、反馈,是目前信道状态信息反馈技术的研究热点。针对现有多入多出（MIMO）信道状态信息反馈方法中随机观测矩阵需要较大存储空间的问题,引入了确定性Golay测量矩阵,提出了一种基于确定性观测的压缩感知MIMO多径信道参数反馈方法。在接收端对由信道估计得出的信道状态信息利用确定性Golay测量矩阵进行观测,将较少数目的观测值反馈到发送端,在发送端通过重构算法恢复出完全信道状态信息。仿真实验表明,与随机观测相比,采用确定性Golay观测矩阵的方法虽然需要的观测值数目会有所增加,但所需存储空间远小于随机观测矩阵,且利用确定性观测反馈信道状态信息的重构性能与随机观测矩阵相当。     

阴影衰落信道下多波束卫星移动通信系统的动态信道分配策略

针对已有动态信道分配策略在阴影衰落环境中性能损失较大的问题,对卫星移动通信系统的阴影衰落信道模型进行分析,提出了一种动态信道分配策略。该策略结合用户的运动状态,通过在用户的预测运动轨迹上选取抽样点,将这些抽样点的平均干扰作为信道分配的指标,并采用链路质量约束避免了流量较大时的性能恶化。仿真结果表明提出的动态信道策略可在不增大阻塞率的前提下,在中低流量时将用户平均信噪比提高约0.5 dB。该策略可以应用于阴影衰落信道下的地面移动卫星通信系统,以提高用户的平均链路性能。     

多时间尺度短波信道模型在NS2环境下的实现

针对短波信道衰落特征复杂,难以在仿真中较为真实的重现这一问题,提出了一种基于NS2和VOACAP联合仿真的短波信道模拟方法。采用Walnut Street模型作为基础,将短波信道衰落划分为慢衰落、中等时间尺度的衰落和快衰落。在实现短波信道衰落模型时,按需在C++中调用VOACAP计算慢衰落,使用对数正态分布模拟中等时间尺度的衰落,使用瑞利分布来模拟快衰落。仿真结果表明,此模型能够较好地反映短波信道的衰落特点,不同频率的衰落随时间的变化与理论和经验相符,可以作为短波网络仿真的物理层信道模型;同时,所采取的联合仿真方法避免了事先计算链路衰落的繁琐性,更加适合于大规模的短波网络仿真。     

5G毫米波信道估计研究综述

信道估计是大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）毫米波（Millimeter Wave,mmWave）系统关键技术之一。梳理了近几年大规模MIMO毫米波的信道估计策略,重点从压缩感知（Compressive Sensing,CS）、参数估计和深度学习三个方面进行了描述与分析。通过算法性能的对比,总结了毫米波信道估计目前存在的问题以及未来发展的趋势。     

两跳MIMO中继系统通信性能分析的研究进展

描述了两跳MIMO（Multiple-input and Multiple-output）中继系统模型,概述了中继通用 的转发策略以及系统性能分析常涉及到的信道模型和信源发射方案,详细介绍了两跳MIMO 中继系统通信性能分析国内外的研究进展,通过一个具体的例子比较了不同发射策略系统的 性能,最后探讨和展望了两跳MIMO中继系统下一步的研究方向。MIMO中继系统的性能分析为 MIMO中继系统的工程应用提供了有价值的理论参考。     

一种短波MIMO系统模型及适用性分析

在现有Gesbert 多输入多输出（MIMO）系统模型的基础上,结合短波天波信道的传 播特点,建立了一种短波MIMO系统模型。所建立的模型是一种解析模型,可由接收天线相关矩阵、发射天线相关矩阵以及传播模式相关矩阵产生。通过对该模型进行适用性分析发现,其与实际HF MIMO系统的信道矩阵具有相同的秩特性。该模型避免了直接测量HF MIMO信道矩阵的复杂性和局限性,可以用于进行HF MIMO系统容量计算。     

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。     

应用于无人机测控传输系统的多元LDPC码

针对无人机巡查区域地理环境复杂、信道特性多变、突发衰减严重的问题,设计了一种基于多元低密度奇偶校验(Q-LDPC)码的无人机测控传输系统。为减小置信传播(BP)类译码算法中振荡变量节点引入的错误传播,采用加权因子校正迭代前后的变量信息,从而减小短环对遥测、遥控等中短码字译码性能的影响,提高无人机测控传输系统可靠性。基于突发衰减信道建立系统仿真模型,仿真结果表明,所提方案通过将连续的突发比特错误转换为数量较小的符号错误,能够有效抵御快速衰落,降低误码率,为无人机对地观测提供安全保障。     

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。     

网络-信道联合编码的DmF协作通信技术

提出了一种采用网络-信道编码的解调前传(DmF)协作通信方案。与译码前传（DF）相比, DmF协作方式在中继处只对信号进行解调而非译码,因此,大大降低了中继节点的复 杂度。在由两个用户、一个中继节点和一个基站组成的通信模型中,采用LDPC信道编码 与网络编码结合的方式,构造了一种DmF协作传输方式。在基站处,通过构造的〖WTHX〗H〖 WTBZ〗矩阵对 来自两用户及中继的信号进行联合译码。仿真结果表明：所给方案的性能优于非协作方 式及无网络编码的协作通信方式,随着信噪比的增加这种优势会更加明显;另外,DmF的性 能与DF的非常接近,但其设备复杂度却大大降低,因此DmF比DF方式更具实用性。 同时,该方案在降低设备复杂度、减少延迟、有效对抗无线信道慢衰落、提高通信性能及频 谱利用率等方面都是非常有效的。     

基于卷积神经网络自编码器结构的空时分组传输方案

为提高现有端到端通信系统的泛化能力和可靠性，提出了一种基于卷积神经网络的空时分组码（Space-Time Block Coding，STBC）多输入多输出通信系统物理层方案。该方案将通信系统物理层表述、调制和解调过程联合起来形成端到端自编码器系统，引入多层一维卷积层，分别构建发射机和接收机，并扩展为多天线模式。为进一步提高系统可靠性，合理规划网络结构和参数，联合信号的调制和编码方案，优化了系统模型。仿真实验表明，针对瑞利相关衰落下多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）信道应用场景，训练模型可以实现传统STBC系统的误码性能，两发两收系统在发送端相关系数为0和0.9时分别优于传统系统0.5 dB和1 dB。此外，经过优化后的系统可获得采用卷积编码的性能改善效果，其两发两收不同工作方式优于传统1/2码率卷积编码STBC系统1~3 dB。     

移动通信室内外空间几何信道模型的分析与比较

针对频率非选择性无线多径衰落信道,基于室外通信环境下的空 心圆模型,提出了一种改进的适应于室内通信环境的空心圆模型。通过推导接收信号的空时 联合分布以及边缘分布概率密度函数,分析和比较了两种空心圆几何信道模型的空时统计特 性。通过空心圆的空心率以及收发机间距的信道参数变化,仿真结果阐明了空心圆模型在圆 盘模型和圆环模型之间过渡的变化机理,以及不同无线通信环境下的信道信息。     

一种深度残差网络构建的5G无线智能传播模型

为建立更为准确的全覆盖、全应用、全频谱的5G无线信道模型，提出通过认知无线电与深度神经网络相结合的方法研究无线电波传播特性。根据传统无线传播模型并考虑到不同传播环境，根据信道大尺度衰落特性（包括路径损耗、阴影衰落和小尺度衰落特性）的统计结果，通过BP算法提取特征，并应用FeatureTools进行深度特征综合建立特征方程，计算特征变量与传播损耗的相关系数，进行相关系数的置信区间及变量独立性检验，最终筛选出22个特征并排序。基于深度残差网络建立传播路径损耗的回归模型，结合批正则化过拟合测算平均接收功率，为建立更精确的无线信道模型提供了量化依据，并最终在测试数据集上取得均方根误差8.36（本地）和10.03（云端）的成绩，对工程实践具有较强的参考价值。     

直升机卫星通信系统信道模拟与通信实现

针对直升机卫星通信系统中直升机旋翼对通信信道造成的周期性衰落问题,采用射频收发器AD9361模拟了信道周期性衰落模型,基于此模型在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上优化并实现了缝隙检测算法。根据信道衰落模型和缝隙检测算法及数据链路速率和带宽的要求,提出了一套直升机卫星通信系统可靠通信方案,即前向链路采用重发和分集接收及短码LDPC编码技术,返向链路根据前向链路缝隙检测的结果在无遮挡缝隙采用突发通信和长码低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码技术,实现可靠通信。系统测试结果表明,该方案不受直升机机型限制,系统可在40%遮挡率下实现前向链路25.6 kb/s和返向链路4 Mb/s速率下的可靠通信。