非正弦短波通信方案及性能分析

为了提高短波通信容量和数据传输速率,缓减短波信道拥挤状况,提出了基于椭圆 球面波的非正弦短波通信方案。该方案利用快速设计方法设计椭圆球面波脉冲信号,利用新 方法构建椭圆球面波时域正交脉冲集,利用基于椭圆球面波的非正弦调制方法调制发送数据 ,利用基于椭圆球面波的非正弦相关解调方法解调发送数据。对基于椭圆球面波的非正弦调 制解调原理进行了推导和分析,对基于椭圆球面波的非正弦调制方法频带利用率和峰均功率 比性能进行了理论分析和仿真。在Watterson短波信道模型的基础上,仿真了基于椭圆球面 波的非正弦相关解调误码率性能。理论分析和仿真结果表明,基于椭圆球面波的非正 弦短波通信方案频带利用率高,可快速接近2 bit/s·Hz-1的理论极限值,频带利用 率、峰均功率比和误码率性能均优于OFDM技术。     

SC-FDE系统隐形训练序列信道估计算法

实现低误码率无保护间隔的数据传输可有效降低信息冗余度,对节省系统带宽和 提高数据率意义重大。将隐形训练序列直接加入传输数据中消 除保护间隔,推导循环相关信道估计算法后再进行剪贴式的干扰消 除,仿真分析了不同信道估计方法的性能,结果表明本算法可兼顾系统性能和计算复杂度。     

一种利用线性调频信号的新型扩频调制技术

根据上扫频和下扫频线性调频(LFM)信号的特性，针对传统的超宽带无线通信系统中线性调频扩频技术存在的调制效率低、误码率性能低、实现复杂高等问题，结合线性调频（Chirp）扩频以及循环移位编码(CCSK)扩频，提出了一种基于线性调频信号的循环移位线性调频扩频技术(CS-CSS)。首先，将输入数据映射在循环移位因子(CSF)上；然后，根据CSF数值对基带所产生的Chirp信号进行循环移位达到调制的目的；最后，在解调端经过加窗处理、快速傅里叶变换（FFT）得到与发射端对应的CSF，从而得到发送的数据。误符号率的仿真结果与理论推导公式相吻合，从调制效率和误码率性能上讲，该方案相比线性调频二进制正交键控(Chirp BOK)系统具有超过10 dB的误码率性能。因此，该方案具有更好的误码率性能、更高的调制效率及实现更低的复杂度。     

基于正交UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统

超宽带(UWB)系统通常使用一种UWB脉冲发送数据，本文根据正交函数的特性，提出了一种基于正交UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统，它可以在一帧内传送多个UWB脉冲，提高了系统的传输速率。本文详细说明了系统的组成及工作原理，分析了系统性能。计算机仿真和理论计算结果表明：与仅使用一种UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统相比，在相同的用户数、信噪比和跳时序列条件下，本文提出的系统具有更低的误码率(BER)、更高的传输速率。     

MIMO-OFDM系统的一种改进型LS信道估计算法

基于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统,研究了LS信道估计算法,提出了一种训练序列和块状导频联合LS信道估计算法,给出了权值的计算公式.理论推导和计算机仿真表明,这种改进型的LS信道估计方法提高了LS信道估计的误码率性能,并具有较高的灵活性和较低的复杂度增长.     

采用16QAM的GSM/EDGE调制技术

分析了GSM/EDGE信号的8PSK调制方案,在兼容现有GSM/EDGE系统、不改变该系统发送和接收滤波器的基础上,将GSM/EDGE的8PSK调制方式改进为16QAM调制方式,使得在相同的信噪比情况下,每时隙数据速率达到91.2 kbit/s,比现有的EDGE系统每时隙传68.4 kbit/s的传输速率多22.8 kbit,从而提高了数据传输速率,进一步改善了GSM/EDGE系统性能.     

无线宽带数据传输中多载波CDMA系统的性能

在分析同步多载波CDMA系统基带发射、接收模型和多径衰落信道模型的基础上,提出一种新颖的误码率分析方法。对系统在瑞利(Rayleigh)衰落信道中的误码性能进行了理论研究,得到了BPSK调制条件下的系统误码率表达式。数值分析结果表明:多载波CDMA在无线宽带数据传输中性能大大优于CDMA,具有良好的应用前景。     

广义空间调制系统的低复杂度检测算法

针对广义空间调制（GSM）系统接收端最大似然（ML）检测算法计算复杂度极高的缺点,提出了一种基于压缩感知（CS）信号重构理论的低复杂度信号检测算法。首先,在多输入多输出（MIMO）信道模型下,通过改进正交匹配追踪（OMP）算法,得到一个激活天线索引备选集;然后,利用ML算法在该备选集中进行遍历搜索,检测出激活天线索引和星座调制符号。仿真结果表明所提算法的检测性能接近于ML算法,且复杂度约为ML算法的2%。因此,所提算法在保证检测性能的同时也大大降低了计算复杂度,实现了检测性能与复杂度之间的平衡。     

JTRAS/OSTBC系统在莱斯信道下的性能分析

在莱斯衰落信道下,研究了使用联合发射/接收天线选择(JTRAS)和正交空时分组码(OSTBC)的多输入多输出(MIMO)系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法,推导出了分别使用频移键控调制(FSK)和脉冲幅度调制(PAM)的ASEP性能的精确闭合表达式。数值仿真结果与理论分析结果相吻合,验证了分析结果的正确性。仿真结果表明：随着发射天线或接收天线数的增加,JTRAS/OSTBC系统的ASEP性能得到了很好的改善,当使用2FSK调制,信噪比为8 dB时,(4,4;2)系统的误码率是1×10-2,(6,6;6)系统的误码率是2×10-4;莱斯因子对JTRAS/OSTBC系统的ASEP性能有显著影响,当使用2FSK调制,信噪比为10 dB时,在莱斯因子为0时,(4,4;4)系统的误码率是7×10-4;在莱斯因子为4时,(4,4;4)系统的误码率是1.5×10-4;在莱斯因子为100时,(4,4;4)系统的误码率是8×10-5。     

SSC-MRC混合合并接收系统在n-Rayleigh信道下的性能分析

在n-Rayleigh信道下,研究了结合切换驻留合并(SSC)与最大比合并(MRC)的混合合并接收系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于矩生成函数(MGF)方法,推导了SSC-MRC混合合并接收系统在n-Rayleigh衰落信道上采用相干检测的M进制相移键控(PSK)、正交幅度调制(QAM)、脉冲幅度调制(PAM)等几种数字调制方式的ASEP的精确表达式,然后对不同系统条件下的ASEP性能进行了数值仿真,结果表明：随着分集支路数的增大,衰弱因子的减小,系统的ASEP性能得到了很好的改善,验证了理论分析结果的正确性。     

一种组合调制的脉冲超宽带测控信号

将脉冲超宽带（IR-UWB）信号应用于航天测控领域，能够有效提高当前航天测控系统的隐蔽性、抗干扰性和测量性能，具有重要的现实意义。将DS-PAM（Direct Spread-Pulse Amplitude Modulation）调制、TH-PPM（Time Hopping-Pulse Position Modulation）调制的信号和PSM（Pulse Shape Modulation）调制技术组合起来，可构成一种新的组合调制的脉冲超宽带信号，即DS-PAM-TH-PPM-PSM-UWB（Direct Spread-Pulse Amplitude Modulation-Time Hopping-Pulse Position Modulation- Pulse Shape Modulation-Ultra Wideband）信号。利用对数正态阴影模型分析其传输性能，在单频干扰信号条件下分析其抗干扰性能，利用模糊函数分析其测量性能。仿真结果表明，相比于传统的DS-PAM-UWB信号和TH-PPM-UWB信号，该组合信号具有良好的传输性能、抗干扰性能和测量性能，为脉冲超宽带信号应用于航天测控领域提供了更多的选择。     

基于无速率码的遥感数据自适应传输技术

基于自适应编码调制的遥感数据传输方案实现了传输速率阶梯式换挡，但未能充分利用链路余量。为进一步提高遥感卫星数据传输过程中的频谱效率，提出了基于无速率码的遥感数据自适应传输技术。将无速率码与QPSK、8PSK、16QAM、64QAM调制方式结合，通过设定译码成功概率阈值得到离散信噪比下的最佳译码开销和最佳码率值。采用多项式拟合求得卫星过境期间码率值的变化情况，进而得到有效数据率变化曲线，实现了遥感卫星过境时段内有效数据率随仰角的无缝切换。通过求解有效数据率曲线的积分值，得到了采用联合译码算法的Raptor码在4种方案下的传输数据量。分析结果表明，与第二代数字卫星电视广播标准（DVB-S2）中的自适应编码调制方案相比，所提出的传输方案使传输数据量提高了10.29%~27.65%，且在信噪比低至-5 dB的情况下也可以进行数据自适应传输。     

一种基于快跳频技术的多载波CDMA系统

为进一步提高多载波CDMA系统的频带效率与抗干扰能力，提出了一种跳频多址技术结合多载波调制的传输方案，利用跳频技术将部分子载波传输与随机交织引入到多载波传输系统中，给出了系统实现的模型，并对该传输方案的系统带宽和误码性能进行了分析。理论分析与仿真结果表明：与以往的多载波CDMA系统相比，所建议系统的结构简单，性能优异，消除了已有系统中峰均功率比高和远近效应等问题，具有较强的抗多址干扰与窄带干扰的能力，并能有效地抗信道中突发错误的能力。     

基于脉冲积累的LFM脉冲调制斜率的ML估计方法

针对以往利用单个LFM脉冲进行调制斜率估计精度不高的问题,提出了先基于脉冲 积累估计脉冲调制波形,再由调制波形估计调制斜率的方法,并且论证了这种方法是最大似 然（ML）的。仿真结果显示,在10个脉冲、信噪比为0 dB的情况下,该方法可使得调制 斜率估计方差达到克拉美-罗限。     

采用相位判决的低复杂度广义空间调制检测算法

针对广义空间调制（GSM）系统中信号检测复杂度过高的问题，提出了一种基于相位判决的低复杂度检测算法。首先根据一种排序准则对天线组合进行排序，然后将排序后的天线组合中的符号向量依次通过基于相位判决的迫零(ZF)均衡器进行检测，最终得到星座调制符号和激活天线组合。分析和仿真结果表明，该检测算法可以有效缩小接收端的搜索范围，在提供与最大似然（ML）检测算法相近的误比特率（BER）性能的同时，计算复杂度降低了98%。     

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。     

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。     

具有天线选择与中继选择的空间调制技术

针对空间调制（SM）技术存在的缺欠,提出了具有天线选择和中继选择的空间调制系统方案。首先在多输入多输出(MIMO)信道模型下,通过对发送端天线选择,将拥有最佳信道状态的天线选出进行SM,打破SM技术对发送端天线数的限制,并提升采用高阶调制的SM分集性能。然后进一步将此思想引入协作通信网络,结合传感器网络的分级观念,提出采用中继选择和空间调制的中继传输协议,并通过仿真观察系统分集性能的改善。仿真结果表明,上述中继传输协议不仅能提升系统性能,而且使系统配置更加灵活。     

无线双通道网络话音业务信道接入性能分析

无线双通道网络能够有效解决战术环境下码分组网数目过小造成的码分资源浪费问题。混合业务传输环境下,实时话音业务信道接入性能是衡量无线双通道网络性能的关键指标之一。通过使用一种理想的固定时分信道带宽分配方案,在保障话音业务传输实时性的条件下,分别从单跳网络拓扑和多跳网络拓扑结构给出了双通道网络可用信道数目。使用基于优先权的混合业务多服务台离散时间排队模型分析了双通道网络的话音业务平均数目、呼叫阻塞概率、平均网络吞吐量和信道利用率等性能。数值计算结果证明:相比传统网络,双通道网络在混合业务高负载条件下能够容纳更多的话音业务并具有更低的呼叫阻塞概率。