基于Kronecker法的MIMO信道模拟及硬件实现

针对多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）无线通信系统,在基于Kronecker 的MIMO信道模型中综合考虑了路径损耗、阴影衰落和多径衰落等因素,实现了基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的MIMO信道模拟器,并分析了硬件设计方案以及MIMO信道模拟的实现方法。实测结果表明,设计的MIMO信道模拟器可以模拟瑞利衰落、莱斯衰落以及阴影衰落等常见的信道衰落类型,能够应用于3GPP、COST-207等标准信道模型的复现。该模拟器可作为无线通信系统研究的测试设备,辅助通信系统研究的算法验证、方案优化以及性能分析。     

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。     

无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统

针对战场环境下复杂传播环境及敌方干扰对无人机通信系统性能的影响,提出了综合信道衰落和干扰共同作用下的无人机通信信道理论模型。在此基础上,基于微波暗室设计实现了无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统。该系统利用硬件现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实时模拟无人机通信信道和干扰信号,利用微波暗室模拟外场的无线传播环境,并通过天线位置和角度调节装置模拟发射机、干扰机和接收机之间的空间位置特性。实测结果表明,该半实物仿真系统能够真实复现无人机通信干扰电磁环境,可用于无人机数据链抗干扰性能的测试和评估。     

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。     

同步捕获算法在莱斯衰落信道下的性能分析

跳频同步是跳频通信系统正常工作的重要前提,直接影响其工作性能,快速跳频通信系统实现同步更为困难,针对这个技术困难,提出了FH系统的一种基于双图案的同步捕获方法,运用理论分析并仿真验证了该同步捕获方法在各种衰落信道（其中包括Rayleigh衰落信道、Rician衰落信道、Nakagami-m衰落信道）下的捕获性能。结果表明：不同衰落信道对FFH/BFSK系统的同步捕获性能不同,在相同的同步捕获门限下,处于深度衰落的Nakagami-m衰落信道对捕获性能的影响最为显著,而就同步捕获性能对门限的敏感度而言,Rayleigh衰落信道下的影响最大。     

基于数字变带宽的雷达数字中频信道化设计

在雷达中频数字信道化中为了简化实现多种带宽的设计要求,提出了数字变带 宽设计方法改变接收信道的带宽。首先,与传统的模拟变带宽的设计方法比 较分析表明,该方法具有降低多带宽接收信道设计复杂程度的优点;然后,通过建立理论模 型,对其进行仿真和分析,理论原理可行。最后通过实测某雷达回波信号进行验证,仿真结果和实测结 果基本一致。结果表明,该方法不影响接收信道输出信噪比,同时又能简单实现接收信道的 多种带宽改变,具有可行性和工程实用性。     

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。     

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。     

应用于TTNT信号的树形信道化数字接收机

在确定频点参数的情况下，采用信道化接收机能够准确高效地实现对跳频信号的接收，其中树形结构接收机既保证信道间具有一定独立性，同时结构灵活。将该结构应用于战术目标瞄准网络技术（TTNT）数据链信号的接收，设计了TTNT信号非均匀分布的16个跳频频点的树形多级结构数字化接收机。分析了该结构的运算量大小，并通过仿真实验验证了该结构的可行性。仿真结果表明，树形多级级联结构相对于多相离散傅里叶变换（DFT）滤波器组结构运算量有所增加，但结构灵活，能够有效地分离出TTNT不同频点的信号，实用性更强。     

基于飞行轨迹的无人机通信信道仿真

通过分析无人机之间无线链路的传播损耗、多普勒频率和多径时延等特征参数,提出 一种基于三射线的无人机通信信道模型,并给出了无人机飞行轨迹在不同坐标系中的转换公 式及已知飞行轨迹求解信道模型参数的方法。最后针对两种不同的典型飞行场景,对无人机 通信链路的多径时延、传输损耗及多普勒频率算法进行了仿真验证,并获得了基于飞行轨迹 的无人机空空数据链信道模型。该模型对无人机数据链系统参数选取、物理层算法设计和性 能分析等具有重要意义。     

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。     

原发式动态目标综合检测系统设计

传统动态目标模拟器采用存储转发模式工作,具有接口复杂、造价偏高、稳定性差等问题。基于原发式设计思想,利用现行综合基带全数字化、大容量优势,在设计测控系统时,将飞行目标信号的动态特性模拟、遥测遥控及话音信息通过系统的传输特性模拟考虑进去,设计了一种原发模式的动、静态综合目标检测系统,既可以作为测控系统联调时验证系统性能指标的平台,也为设备日常操作训练提供了手段,还可以作为卫星地检设备使用。原发式动态目标综合检测系统可以模拟多个假定目标,静态距离模拟精度优于1.0 m,静态速度模拟精度优于1.0 mm/s,是检测测控系统性能的有效技术手段。     

常见分集合并系统的性能分析

在移动通信中,分集技术是一种最有效的抗衰落技术。本文对3种常见的线性合并分集技术进行简要分析,给出它们的基带表示和合并器输出信噪比的概率密度函数(pdf),由此给出它们的合并增益。针对系统采用MPSK调制的情况,对瑞利衰落信道的3种合并分集系统的比特误码率(BER)性能进行理论研究,分别给出选择性合并(SC)和最大比率合并(MRC)系统的理论比特误码率表达式;对于等增益合并(EGC)分集,给出了一种近似的EGC系统的输出信噪比的pdf,由此导出EGC的一种近似的BER表达式,由蒙特卡罗仿真结果可以看出此近似的BER数值结果是准确的。数值结果显示:MRC性能最好,EGC性能稍差,而SC性能较差。文中给出的分析方法对于实际分集系统的理论研究具有普遍的指导意义。     

新型船舶自动识别系统设计及其同步算法分析

为了提高船舶自动识别系统（AIS）的容量，提出了基于正交频分复用技术（OFDM）的新型AIS系统设计方案。新系统设计主要包括系统参数设计、系统帧结构设计。新系统链路容量和信道传输速率均较传统AIS系统提高了6倍，实现了频域资源的有效利用。该系统对符号定时偏差和载波频率偏差特别敏感，因此对接收信号的同步处理必不可少，在设计的新系统基础之上提出了一种新的盲估计算法，利用包含在循环前缀内的冗余信息，在多径信道信息未知的情况下，直接通过对接收信号做相关构造一个归一化的相关特性函数，通过此函数可得到符号时延位置和多径信道长度，进而得到载波频率偏差。仿真结果表明在多径信道下该算法也具有较好的性能。     

SAR目标模拟器硬件平台设计与实现

针对当前国内大多数雷达目标模拟器不能模拟大时带宽积合成孔径雷达（SAR）目标回波问 题,提出了一种SAR目标模拟器硬件平台架构,采用FPGA控制DDRII存储器来存储和输出数字 回波,通过数模转换后可以输出带宽150 MHz以上模拟回波信号。由于主机与目标模拟板通 信采用CPCI总线,其数据吞吐率比采用USB接口的注入式SAR目标模拟器高。该平台可以3个 通道同时输出不同信号,因此可模拟聚束、条带和扫描SAR等工作模式回波。测试结果表明 该平台满足系统指标设计要求。     

基于频域块LMS算法的实时虚拟暗室测试方法

针对电磁辐射现场测试被测设备信号和干扰未知的情况,提出了一种基于频域块最小均方算法的实时虚拟暗室测试方法。该方法采用双通道接收机,根据测试通道和背景通道中干扰信号的相关性设计自适应滤波器,在频域对背景通道信号滤波以趋近测试通道中的干扰分量,采用瞬时双通道信号迭代更新滤波器系数,滤波器系数收敛后系统输出中只有被测设备信号。仿真与分析表明,该方法在背景通道有无被测设备信号泄露的情况下都能有效抑制干扰,与基于时域最小均方算法的方法相比,在滤波器长度相同的情况下其计算复杂度更低,适用于实时现场测试。     

数字并行接收机在时变信道下的信道估计与均衡方法

为了适应高速宽带无线通信的需要,本文在一种高速数字并行接收机(APRX)结构的基础上,提出了一种时变信道下的信道估计和均衡方法。使用伪随机(pseudo-randomnumber,PN)序列相关进行信道估计,将所得到的信道频率响应粗估计按照一个DFT块的长度在一帧内进行线性内插得到信道频率响应细估计,将其用来在频域进行信道均衡。这种结构能适应高速率传输的要求,并且能有效地对抗时间和频率选择性衰落。仿真结果表明,在多径衰落信道下,APRX已经无法工作,而本文提出的数字并行接收机的信道估计和均衡方法有较好的性能,并且该方法实现简单,便于应用。