李淑蓉[1]2002年在《VHF频段航空无线信道的估计与均衡》文中提出在保证一定可靠性的前提下进行高速的数据通信是目前设计数字通信系统中的主要目的。无线通信中，一个很基本的影响通信质量的问题就是由于Rayleigh或Ricean衰落而导致衰落影响。如在频率选择性衰落信道和时变衰落信道中由于车载运动所带来的ISI和离散多普勒频移的影响，使得接收信号的质量很差。本论文中将设计一种有效的信道估计器与均衡器来对抗无线信道衰落影响。 首先建立一个VHF频段航空信道模型，在此模型中采用典型的，情况最差情况下的衰落参数，运用这些参数就可以建立一个基于此模型上的信道估计器。在接下来信道估计中由于发送信号的格式采用TDMA突发帧格式，在每一帧中前一部分数据是训练序列，后一部分为数据序列，采用块适应的方法来进行信道估计。在每一帧开始时，由于训练序列是已知的，所以采用最优窗函数递归最小均方算法来估计训练序列期间的CIR(信道冲激响应)。这是信道估计的第一步。接下来在发送未知的数据序列时，根据在训练序列期间估计出的信道冲激响应值采用内插算法内插出发送数据序列期间的信道冲激响应值。内插器的加权系数是依赖于每个时刻的SNR值来进行最优控制的。 在获得信道估计值后，接下来的工作是设计一种算法来有效的将当前估计出的信道冲激响应值与均衡器抽头系数进行很好的映射。这儿采用T间隔的均衡器结构，并且在此算法中通过将噪声的影响最小化来进一步更正均衡器的抽头系数值。 以上算法的性能均运用MATLAB在不同SNR，不同最大多普勒频移，不同的归一化采样率的情况下进行仿真，并通过性能曲线来证明此算法的有效性。
万海[2]2012年在《VHF频段基于GMSK调制的高速数据传输系统关键技术研究》文中指出GMSK调制技术是GSM系统使用的无线传输调制技术,在GSM系统900MHz、1800MHz频段的运用都很成熟。相应的GMSK调制信号的解调技术也是非常成熟的,而且基于劳伦特分解理论,GMSK信号可以分解成为一系列时限幅度脉冲信号(time limited amplitude modulated pulses)的加和,这样,GMSK调制信号的解调就可以用解调幅度调制信号的解调方式进行,另外,对劳伦特分解后的信号进行反旋转操作后,还可以得到两路分集信号,增加了分集增益。随后,就可以用均衡技术对分集接收信号进行解调。本论文研究GMSK调制、Viterbi序列均衡在VHF频段远距离(>10km)无线传输信道下实现高速数据传输系统的性能。相对于GSM系统而言,本论文中通信系统涉及的信道为远距离传输信道,其多径时延扩展特征与GSM蜂窝信道的特征将有所不同；同时,相对UHF频段而言,VHF信号拥有更好的绕射能力,更少的反射信号干扰。本文的主要工作如下：(1)研究VHF频段远距离无线传输信道特性,基于现有文献关于VHF无线信道特征描述信息,结合通信理论知识,建立了一组典型的VHF无线传输信道；(2)研究均衡解调算法,以使得其在中低信噪比下,能达到10-1～5×10-2以下的误码率(没有信道编译码的情况下)；我们知道GMSK信号可以通过劳伦特分解成幅度调制信号,随后可用Viterbi序列均衡算法对其解调。本文研究GMSK调制方式下,Viterbi序列均衡算法在VHF频段无线传输信道下的性能；(3)研究频率偏移、相位偏移对GMSK调制、均衡解调、VHF频段远距离无线传输系统的影响；(4)研究通信系统解调算法的定点化性能,即研究在不明显降低通信系统性能的情况下,解调算法数据存储所需的最少bit位数。
杨阳[3]2012年在《VHF频段高速通信系统设计及接收机FPGA实现》文中认为VHF (Very High Frequency甚高频)频段的30MHz到108MHz是军用车载电台最广泛使用的无线频段。该频段电磁波穿透能力强、绕射性好,适合与中远距离的车载电台通信。随着通信技术的迅猛发展和现实中对通信速率提高的迫切需求,该频段的传统无线电台面临着改造和升级。使用软件无线电的设计思想和数字信号处理技术可以将电台的射频单元与基带的数字信号处理单元分离,使得无线电台的结构更具灵活性,升级换代更加便捷。FPGA等可编程器可用于基带收发机的开发。Xilinx公司推出的System Generator软件具有强大和独到的FPGA开发功能。它能帮助基带算法开发人员快速的将算法在FPGA上实现和验证。System Generator的开发能力还体现在可以将设计好的硬件模块转化为所需的HDL文件,直接导入其他工程中综合使用。也可以直接生成BIT流文件下载FPGA硬件来做验证。本文主要完成了VHF频段高速通信系统基带算法的设计、定点分析和基带接收机的System Generator设计。基带算法核心是加入均衡器模块来抵消信号调制过程和多径信道传播带来的码间干扰。通过分析算法完成了算法定点化处理,并对比了算法的浮点性能和定点性能。之后主要将基带接收机的算法通过System Generator在FPGA硬件平台上开发实现。首先针对各个功能模块单独设计和验证,然后将各个模块有效的链接起来,完成整体的设计。在设计文件编译成BIT流文件,经过硬件协同仿真后,验证了硬件设计的正确性。通过最后的硬件实现,验证了基带接收算法的正确性。通过分析资源占用情况验证了算法的有效性。同时使用System Generator开发FPGA的过程验证了System Generator在迅速将算法转化到硬件上的能力。System Generator不仅可以用来单独完成某个功能模块,也可以用来完成整个系统的设计。
李窦哲[4]2016年在《基于L-DACS1数据链的航空电信网协同传输关键技术研究》文中认为航空电信网(Aeronautical Telecommunication Network,ATN)作为空中交通管理的基础结构,将在未来20年中逐步向全IP网络演进。同时,ATN的陆上无线通信子网将采用目前最具前景的L波段数字航空通信系统1(L-band Digital Aeronautical Communication System 1,L-DACS1)协议。L-DACS1利用正交频分复用技术,极大地提升了信道带宽和信息速率。但是,为节约频谱资源,L-DACS1通常采用嵌入式部署,其频段位于已有的测距机(Distance Measure Equipment,DME)频段中间,进而受到DME产生的脉冲对的严重干扰。本文在分析当前L-DACS1数据链研究基础上,结合航空信道多场景通信的特点,对L-DACS1物理层展开研究。提出了一种新的不依赖先验信息的航空信道估计、均衡方法。同时,考虑到已有的脉冲干扰抑制方法虽然应用面广泛,但并没有对DME干扰的波形特点进行针对性研究的问题,提出了一种新的时频域结合DME干扰抑制方法,以及叁种新的全时域DME干扰抑制方法,有效提高了系统误码率性能。本文研究成果及创新点如下:1、建立了航空信道性能评估模型,评估了L-DACS1在不同调制方式、飞行阶段的误码率性能。并针对现有信道估计方法通常需依赖自相关函数等先验知识的问题,提出了基于多OFDM符号勒让德多项式(Legendre polynomials)基扩展模型的航空信道估计、均衡算法。该方法不依赖于先验知识,更适用于通信场景多变的航空信道。2、提出了一种基于脉冲置零结合未受干扰子载波的DME干扰抑制方法。该方法先从未受干扰子载波获得幅值约束信息,后利用约束最小二乘估计那些受到干扰的子载波,最后采用迭代方式重构并抑制子载波间干扰。结果表明,该方法可有效抑制DME干扰,并优于已有的时-频域联合抑制DME干扰方法。3、提出了一种基于系统辨识及稀疏表示的DME干扰抑制方法。该方法假设已知DME脉冲对的复数值波形,利用有限冲激响应模型对接收机中的滤波器整体特性建模,从而获得接收机中的形变DME脉冲对波形。最后结合稀疏表示算法,将重构的每个形变DME脉冲对从受干扰的信号中减去,其性能优于已有DME干扰抑制方法。4、提出了基于非线性频率估计的DME干扰抑制方法。在仅可获得DME脉冲对的实数值波形时,通过分段线性模型逼近脉冲对的非线性载波,进而重构每个脉冲对。同时,提出了脉冲对波形自动检测方法以增强实用性。通过对接收信号中未重迭的脉冲对进行迭代加权平均,直接获得脉冲对波形,并在利用稀疏表示算法重构脉冲对后,将其从受干扰的信号中减去。
巴少晶[5]2014年在《多进制CPM调制在VHF频段高速无线数据传输系统中的均衡技术研究》文中认为随着无线通信技术的不断发展,无线频谱资源的使用率不断升高,可用频段的范围越来越少。面对日益拥挤复杂的电磁环境,具有高频谱利用率,高传输速率,低功耗,抗干扰能力强的无线通信系统成为人们研究的热点。本文在前期已经完成的甚高频VHF (Very High Frequency)频段单路GMSK (Gaussian Filtered Minimum Shift Keying:高斯滤波最小移频键控)高速数据传输系统以及同频双路GMSK调制传输系统的基础上,研究连续相位调制CPM (Continuous Phase Modulation)方式带来的性能提升。CPM是一种恒包络的非线性调制方式,具有较高的频带和功率利用率,在无线通信环境中具有很好的应用前景。CPM是将数字信息调制到相位上,使得相位是时间的连续函数,相比于其他具有相位突变的线性调制方式,如移相键控PSK、频移键控FSK, CPM信号在码元切换时刻不会产生相位突变,因此在频谱上具有较窄的主瓣和较低的旁瓣。另外,CPM信号还具有包络恒定的特点,对于功率放大器的非线性不敏感,在接收端就可以使用工作在饱和状态的非线性功率放大器。最优的CPM检测方法是最大似然序列检测MLSD (Maximum Likelihood Sequence Detection)算法,但随着关联长度、调制阶数的增大,算法复杂度呈指数增长,因此本文重点进行了不同均衡算法的性能对比,旨在找到以最低的复杂度实现最高传输性能的均衡算法。本文主要研究CPM调制、各种均衡算法在VHF频段远距离(>10km)无线传输信道下实现高速数据传输系统的性能。在此基础上分析了特定信道条件下本系统相较于同频双路GMSK传输系统带来的性能提升。
李梦如[6]2016年在《L-DACS1系统的OFDM时频同步算法研究》文中提出L波段数字航空通信系统(L-band Digital Aeronautical Communication System,L-DACS)是未来航空通信地空数据链路的重要候选技术,因采用正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM),在地空链路中面临大时延和大多普勒等问题,其同步技术是需要着重解决的问题。L-DACS1系统对符号定时和频率偏移非常敏感,导致系统性能急剧下降,加之航空通信传输距离远、信道条件复杂和多普勒频移较大等因素,系统对同步要求更高。本文基于ZC序列(Zadoff-Chu,ZC)构建训练序列,提出的算法更为精确的实现了符号定时同步和载波频率同步,解决了L-DACS1系统中大时延与大多普勒频移问题,主要研究内容如下:(1)分析定时偏差和频偏对L-DACS1系统的影响。针对符号定时偏差和频率偏移对系统产生的影响进行了详细的理论研究,并对其进行了仿真分析,以进一步说明精准的符号定时和频率同步对L-DACS1系统的重要性,并给出了系统对符号定时和载波频率同步的影响。(2)提出了一种基于ZC序列的定时同步算法。该算法通过与传统符号定时同步算法对比,仿真结果表明所提出的算法在航空信道下性能有所提升,在较低的信噪比下也能达到精确定时,能够满足L-DACS1系统的要求,节省了系统带宽资源开销,提高了定时精度,从而更为准确地实现了符号定时同步。(3)提出了一种基于ZC序列的频偏估计算法。该算法采用ZC序列构建训练序列,实现了小数倍和整数倍频偏估计。通过与具有代表性的频偏估计算法进行对比仿真,结果表明该算法不仅增大了频偏估计范围,弥补了最大似然频偏估计算法的频率估计范围小的不足,而且提高了低信噪比下的频偏估计精度。
龙涛[7]2015年在《无人机通信信道建模及盲均衡技术研究》文中研究说明近年来,无人机技术被广泛应用于各个领域,针对无人机的研究也越来越热门。由于周围环境的干扰和无人机自身的快速运动,无人机与地面基站之间的通信会受到多径效应和多普勒频移的影响,导致通信质量严重下降。建立一个数学模型可以更方便地来研究无人机通信信道的特性、制定有效的抗干扰方案并分析其性能。本文将无人机通信信道分为叁种场景,分别建立了相应的离散时间信道模型,对无人机通信信道做了一个探索性的研究。盲均衡技术在不需要训练序列的情况下就能完成均衡,有利于提高信道利用率,是用来减轻码间干扰的一种重要手段。本文提出了基于同相和正交分量的判决引导盲均衡算法(IQDD),将此算法与CMA结合形成CMA-IQDD算法,该算法收敛速度快,收敛后剩余误差小。具体工作如下:首先介绍了无线信道小尺度衰落特性,以及在WSSUS信道下,多径信道的数学模型和其等效离散时间模型。然后将无人机通信信道分为空中飞行、起飞和降落以及任务区飞行叁种场景。分别对这叁种场景下的无人机通信信道进行研究,分析了它们的多普勒功率谱和时延功率谱特性,根据WSSUS信道建模原理,建立了不同场景下的离散时间信道模型。在Matlab中对叁种场景的信道模型进行了仿真,分析了信道模型的多普勒功率谱、散射函数、多径信道增、时域冲激响应、频域响应、误比特率等特性。仿真结果表明当采用S波段(2cf?GHz)测控,数据传输速率为2Mb/s时,叁种场景下,信道都呈现频率选择性慢衰落特性。在非时变信道下,仿真对比了各种基本盲均衡算法的性能,包括CMA、MCMA、DD以及CMA-DD算法,在信道条件较好的情况下,各个算法都能完成均衡,CMA收敛能力强,DD算法收敛后剩余误差小,CMA-DD算法结合了二者的优点。但当信道条件较为恶劣时,CMA-DD算法均衡效果较差。针对以上缺点,提出基于同相和正交分量的判决引导盲均衡算法,该算法能在初始误差较大的情况下较好地完成均衡,但其收敛速度仍然较慢。将CMA和IQDD算法结合形成CMA-IQDD算法,并在Matlab中仿真分析了该算法的均衡效果、收敛速度、误码率特性,表明该算法优于其它算法并且适用于时变信道。在无人机任务区飞行场景信道下,仿真验证了CMA-IQDD算法在时变信道中的性能,结果表明该算法能有效的减小无人机通信信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。最后在FPGA平台上实现了CMA-IQDD算法,并在硬件平台上进行实际测试,结果与理论分析一致。
李四[8]2010年在《机载视频通信系统中的信道建模及频域均衡技术研究》文中研究说明机载视频通信系统是近年专用通信系统领域的一个研究热点。信道建模对于机载视频通信系统的设计有着重要的指导意义，特别是均衡器以及交织器的设计。高速飞行和高带宽将引起无线信道的时间选择性衰落和频率选择性衰落。研究单载波频域均衡技术对于降低系统复杂度和加快均衡器的收敛速度有着重要的意义。因此本文主要对信道建模和频域均衡技术进行研究。本文首先对机载宽带无线视频通信信道进行建模，通过对机载信道的衰落特性进行理论分析和实际的信道测试两方面来进行。先对SHF波段、飞行速度达350公里/小时的机载视频数据链在正常飞行，远场盘旋，起飞和着落以及飞越基站上空过顶等不同的飞行状态下的信道衰落特性进行了理论分析。然后对机载宽带无线视频传输信道进行信道探测，通过对采集到的实测数据进行分析，得出了机载无线宽带视频传输信道的多径强度分布和多径时延分布特性。最后结合理论分析，给出了机载无线视频通信的信道参考模型以及相应的信道仿真器。机载视频通信系统中的频域均衡技术可以分为基于准静态信道和快速时变信道这两种类型。本文建立了具有频域均衡的单载波传输系统的仿真模型，先对基于准静态信道的单载波频域均衡算法进行研究与仿真分析，包括频域线性均衡，带时域判决反馈的单载波时频混合均衡器以及块迭代频域判决反馈均衡器。并对其中一种基于块迭代的频域判决反馈均衡算法进行了改进，通过改进检测信号与发送信号的相关系数的计算，大大减小了计算量，适合于硬件实现，且获得了比已有算法更好的性能。针对机载快速时变信道，分析了由多普勒频偏引起的符号间干扰(ISI)，对已有的快速时变信道下的单载波频域均衡技术进行了研究与仿真，同时提出了一种迭代判决反馈单载波频域均衡算法，该算法借鉴了多载波系统中的迭代和判决反馈干扰消除方法，先通过线性均衡来得到信号的初始估计，然后从接收信号中消除由于快速衰落引起的符号间干扰，然后再进行迭代操作。同时将由于信道时变造成的ISI看成等效噪声。通过对本文讨论的各种频域均衡算法和时域判决反馈均衡算法进行仿真与比较，发现在归一化多普勒频偏较大(大于0.1)的情况下，本文提出的基于快速时变信道的迭代判决反馈单载波频域均衡算法具有最佳的BER性能，而在归一化多普勒频偏不是很大的情况下，具有时域判决反馈的单载波频域均衡算法更适合。
邵启红[9]2016年在《低频段外辐射源雷达信号处理若干关键技术研究》文中研究指明外辐射源雷达因具有绿色环保、抗隐身特性、抗辐射摧毁、低成本易部署等诸多优点引起了国内外学者的关注而成为近十年来的研究热点。随着国内外研究机构对外辐射源雷达深入而广泛的研究,当前在理论研究和技术实现上已出现不少突破性进展。与此同时,新的应用场景的不断出现也带来了许多新的研究课题,亟待解决。围绕着特定应用场景中如何实现阵列排布的最优化、如何对直达波干扰进行有效抑制、如何实现信号的实时处理,本文就阵列信号处理若干关键技术进行了讨论与研究,具体工作如下：(1)针对常规阵型在外辐射源雷达特定应用场景中适应性差的问题,提出了适用于最远探测距离的方向性系数最优准则,以及适用于全方位最小定向误差的峰值旁瓣比(PSLR)准则,论证了阵列方向性系数与阵元坐标的关系、一维阵列间距微小扰动与旁瓣电平的关系,解决了两类典型场景中限定阵元数量情况下的外辐射源雷达阵列排布最优化问题。(2)基于DRM数字调幅广播的特点,提出了一种利用直达波频率导频信号的高频外辐射源雷达接收阵列幅相一致性校正新方法。首先介绍了DRM广播的信号结构,分析了其导频信号作为校正源的可行性,考虑到高频段电磁环境和传播环境的时变非平稳特性,接着提出了一种基于平移不变阵元偶在时间上优选直达波校正数据的方法,最后结合地波模式和天波传播模式高频外辐射源雷达实测多通道数据,比较了该方法与其他辅助定标源方法用于接收阵列校正的效果,分析结果证实了该方法的有效性。(3)针对常规自适应波束形成技术在外辐射源雷达强直达波干扰下效果差的问题,提出了基于线性约束最小方差(LCMV)的直达波零陷静态波束形成方案,以及利用协方差矩阵锥化(CMT)技术进行直达波零陷展宽的稳健自适应波束形成方案,在仿真分析基础上对该方案进行了实测数据处理验证,实现了外辐射源雷达对直达波干扰的有效抑制、降低了杂波谱功率、提高了系统目标检测性能。(4)针对单调频广播外辐射源雷达面临的带宽时变及RCS闪烁等问题,提出了多调频信号联合探测的实验方案,并利用武汉大学研制的多调频外辐射源雷达系统开展了外场实验验证。首先阐述了多调频广播外辐射源雷达的工作原理,在信号特性统计分析的基础上论证了多调频信号联合探测的必要性和优越性,推导了调频信号数量与目标检测概率的关系,最后展示了实测数据处理结果并对结果进行统计分析。(5)针对外辐射源雷达在使用较大带宽信号引起的处理难度增加问题,提出了基于GPU并行计算以实现DTMB信号实时处理的解决方案,分析了CUDA架构下的信号重构、杂波抑制、匹配滤波等算法的并行化处理流程,开发了模块化的程序软件,通过对不同时段多场连续数据的测试,实现8 MHz带宽信号了实时处理。
赵阳[10]2015年在《航空信道下CI/OFDM与TDCS关键技术研究》文中研究说明随着航空运输的飞速发展,航空通信在日常生活和军事应用中占据越来越重要的地位。现有的航空通信技术越来越难以满足航空通信系统对大容量、高效、高可靠性通信的需求。本文将陆地无线通信系统中较为成熟的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术引入航空通信系统,研究能较好应用于航空通信信令传输系统的基于正交频分复用的变换域通信系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Transform Domain Communication System,OFDM-TDCS)技术和应用于数据传输系统的载波干涉正交频分复用(Carrier Interferometry-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CI/OFDM)技术。首先,在第一章中简要介绍了航空通信技术的应用和研究背景,并重点阐述了OFDM技术的相关背景和技术特点,以及应用于航空通信的可行性。接下来,在第二章中,讨论了航空无线通信信道的衰落特点,介绍了信道模型。然后简要介绍了OFDM-TDCS技术和CI/OFDM技术,对发送信号波形的特点进行了分析,指出了其应用于航空通信中的优势。本文第叁章研究了将编码OFDM-TDCS系统应用到航空通信信令传输系统的关键技术,包括发送信号波形设计和接收信号检测技术。在航空信道下的详尽仿真结果表明:在极低信噪比下,编码OFDM-TDCS系统可以获得很好的误比特率性能。考虑到OFDM-TDCS系统的频谱效率较低,本文进一步比较研究了提高频谱效率的OFDM-TDCS系统,包括采用未编码OFDM-TDCS系统和采用正交循环码移键控(Quadrature Cyclic Code Shift Keying,QCCSK)调制和接收机对应检测方案的算法改进。仿真结果表明:采用QCCSK调制的编码OFDM-TDCS系统可以获得两倍于原系统的频谱效率,在相同的b0E N下,可以获得一定的误比特性能增益。最后,针对快时变的两径巡航信道,本文根据时域信道矩阵的稀疏特性,对编码OFDM-TDCS系统的接收机信号检测方案进行了改进,提出了一种基于时域接收信号的信号检测算法,仿真结果显示:这种算法在保证较低计算复杂度的前提下,能提供可靠的传输性能。本文第四章将非连续CI/OFDM(Non-Contiguous-CI/OFDM,NC-CI/OFDM)技术应用到航空通信数据传输系统,提出了一种适用于复杂干扰环境的CI扩展方式,并针对性地设计了接收机信号检测算法。该算法对数据符号的CI扩展方法逼近非干扰下的原始CI扩展,克服了现有的NC-CI/OFDM系统不适用于随机、离散分布的干扰环境,在各种干扰环境下都能保持较低的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。为了提高系统数据传输性能,本文进一步提出了一种基于迭代平均的导频设计方式,通过仿真验证了这种导频设计方式以损失部分PAPR性能为代价,获得了较大的误比特率性能增益。最后,通过在航空信道的各个场景模型和典型干扰环境下的仿真,验证了本文所提出的NC-CI/OFDM系统可以在航空信道下获得较好的传输性能。最后,论文第五章对全文进行总结,指出了下一步的有意义的研究方向。
参考文献：
[1]. VHF频段航空无线信道的估计与均衡[D]. 李淑蓉. 浙江大学. 2002
[2]. VHF频段基于GMSK调制的高速数据传输系统关键技术研究[D]. 万海. 北京邮电大学. 2012
[3]. VHF频段高速通信系统设计及接收机FPGA实现[D]. 杨阳. 北京邮电大学. 2012
[4]. 基于L-DACS1数据链的航空电信网协同传输关键技术研究[D]. 李窦哲. 天津大学. 2016
[5]. 多进制CPM调制在VHF频段高速无线数据传输系统中的均衡技术研究[D]. 巴少晶. 北京邮电大学. 2014
[6]. L-DACS1系统的OFDM时频同步算法研究[D]. 李梦如. 重庆大学. 2016
[7]. 无人机通信信道建模及盲均衡技术研究[D]. 龙涛. 重庆大学. 2015
[8]. 机载视频通信系统中的信道建模及频域均衡技术研究[D]. 李四. 上海交通大学. 2010
[9]. 低频段外辐射源雷达信号处理若干关键技术研究[D]. 邵启红. 武汉大学. 2016
[10]. 航空信道下CI/OFDM与TDCS关键技术研究[D]. 赵阳. 电子科技大学. 2015
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