非平稳信道下极化码的评估

极化码是基于信道极化现象的一种新的信道编码方法。直到现在,许多研究极化码的学者仍致力于在平稳信道下对极化码进行应用研究。在此,主要研究将极化码应用于非平稳信道,此研究需要利用蒙特卡洛方法来进行。将一个特殊二进制对称信道(BSC)的交叉概率的变化视为服从正弦函数分布。根据大量的实验结果发现,当极化码应用于非平稳信道下时,仍然存在信道极化现象,但是其极化现象并没有像极化码应用于平稳信道那样的显著。     

基于改进的差分混沌键控（DCSK）保密系统

差分混沌键控(differential chaos shift keying,DCSK)利用了混沌信号类噪声的特性,采用非相干接收,避免了混沌同步问题。针对DCSK的保密性问题,提出一种改进的DCSK方案,通过仿真验证该方案的可行性,并对其性能进行深入分析。结论:改进的DCSK系统与传统的DCSK系统相比,误码率更低,保密性也更好。     

非平稳环境下混沌信号的小波去噪方法

针对传统的去噪方法对混沌信号除噪的盲目性,及往往仅对平稳环境或缓慢变化的噪声有效的局限性,本文提出根据信号与噪声在小波域的分布特性及信号和噪声的模极大在细尺度下收敛的横坐标点来检测信号的奇异性,以分形维树理论为依据决定阈值,得到噪声在小波域中的位置以及小波系数大小实现去噪。实验结果证明此法有效可行。     

一种提高调频差分混沌移相键控调制传输效率方法

本文针对调频差分混沌移相键控FM-DCSK数字通信中误比特率问题进行了研究,通过分析相邻两比特间的调制信息与符号函数的关系,提出了一种改进的相关估算解调方法.仿真结果表明,在不降低传输速率的前提下,较以前调频差分混沌移相键控调制方式,误比特率有明显改善.     

一种改进的DCSK保密图像传输方案

差分混沌键控(DCSK)采用非相干解调技术,不必在接收端生成混沌同步信号,结构简单,并具有很好的抗噪性能,但保密性不足,较易破解.针对DCSK保密性差的问题,提出了一种改进的DCSK方案,在保证其性能的同时大大提高保密性.且对此系统进行了深入的理论分析,对误码率、扩频系数和信噪比之间的关系进行了深入研究,并将其运用到图像保密传输中,通过仿真验证该方案的可行性.仿真结果表明,改进的DCSK系统在误码性能和保密性上都较原系统有极大提高,因此对实际应用具有重大意义.     

非平稳信道衰落FPGA实时模拟方法

针对由于收发端的高速移动导致信道衰落呈现的非平稳特性,提出了一种基于线性调频信号叠加的非平稳信道衰落产生方法,并对输出信道衰落的幅值分布和平均增益进行了详细分析,据此设计了基于FPGA硬件平台的非平稳信道衰落模拟器。硬件实测结果表明,该模拟器输出信道衰落分布、自相关函数和多普勒功率谱等均与理论结果非常吻合,可应用于针对非平稳散射环境下的下一代无线通信系统性能测试和验证。      

FM-DCSK混沌通信系统的原型设计与研究

文中设计了一个基于调频差分混沌键控通信系统的原型,并实现了部分关键电路。系统发射部分由Lorenz混沌电路和调频电路产生混沌调频载波信号,经采样后在FPGA中实现差分延时和调制;接收部分基于非相干相关法,位同步模块采用相关值与能量比值作为定时测度,通过设置门限和滑动搜索窗口寻找初始同步,而后引入数字锁相环进行相关峰值跟踪和位同步调整。建模验证结果表明,系统非相干解调的误码率指标接近理论分析值,仅相差0.2 dB。     

无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案

为解决高效差分混沌键控（HE-DCSK）系统判决变量中信号内干扰的不利影响问题,提出一种无信号内干扰的高效差分混沌键控通信方案。该方案通过改变混沌载波的构造方式,确保在相同信息时隙内传输的两路携带不同信息的已调混沌信号严格正交,彻底去除了接收机判决变量中的信号内干扰分量。分析和仿真表明,所提的新系统可以大大改善HE-DCSK系统的误码性能。     

多径信道下FFH-FMDCSK系统的性能分析

本文提出一种基于差分混沌频率调制(FMDCSK)的快速跳频扩谱通信系统(简称FFH-FMDCSK)。它不但可以解决FMDCSK系统的抗干扰和多址接入问题,而且还可以提高其抗多径衰落的能力,同时降低对其他系统的干扰。本文比较了FFH-FMDCSK和FMDCSK在多径信道下的系统误码率,给出他们的理论公式和Monte-Carlo仿真结果。     

基于BEM的非平稳双选信道估计方法

面向高速环境下的无线通信系统,针对高速信道的双选衰落和非平稳特性,提出一种基于基扩展模型（Basis Expansion Model,BEM）的贝叶斯滤波的信道估计方法.针对双选衰落特性,采用BEM信道模型,降低估计复杂度,消除子载波间干扰;针对非平稳特性,提出一种基于贝叶斯滤波的联合估计信道冲激响应与时变的时域自相关系数的信道估计方法.仿真分析表明,所提方法相较最小二乘法等传统方法在高速环境下能够提升估计精度和误码率性能.本方法特别适用于高速铁路的无线通信系统.     

基于强化学习的多自由度智能超声机器人系统

超声机器人作为一种典型的医疗机器人,在辅助诊断与外科引导中可以有效提高超声成像效率并降低人工长时间操作导致的疲劳.为了提升超声机器人在复杂动态环境中的成像效率与稳定性,该文提出一种基于深度强化学习的超声机器人多自由度成像控制方法与系统.首先基于近端策略梯度优化的成像动作决策方法,实时生成超声探头空间动作和姿态运动决策,...     

扩容型正交抑噪多级差分混沌移位键控通信系统

针对多进制差分混沌移位键控系统传输速率较小且误码率(BER)较差的缺点,该文提出一种扩容型正交抑噪多进差分混沌移位键控(DCSK)通信系统。在该系统的发送端设计了一种改进型混沌基信号发生器,可产生4组正交的混沌基信号,使得通信容量极大提升。定义综合效用函数,并引入粒子群算法对系统各参数优化。对该系统在加性高斯白噪声(AWGN)和Rayleigh衰落信道下理论误码率公式进行推导及系统仿真同时对比不同系统的综合效用函数。结果表明,该系统具有更低的误码率和更优综合效用,具有较好的实际应用价值。     

短参考正交多用户差分混沌键控方案的性能分析

针对差分混沌移位键控(DCSK)传输率低这一缺点,以及为了进一步改善系统的误码性能,该文提出一种短参考正交多用户DCSK(SOM-DCSK)通信系统。该系统将参考信号缩短为每个信息承载信号的1/P,通过延迟时间的不同传输多个用户,然后在每个信息时隙中利用希尔伯特变换的正交性达到传输2 bit信息信号的目的。该文推导了SOM-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)和Rayleigh衰落信道下的比特误码率(BER)公式并进行了实验仿真。仿真结果表明：相同条件下,该方案相比于传统多用户系统的误码性能有了明显的改进,具有很好的实用价值。     

一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控系统

针对降噪差分混沌键控(NR-DCSK)传输速率低的缺点,该文提出一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控(QM-NRDCSK)系统。发生器产生两路混沌序列,每一路的参考信号是信息承载信号的\begin{document}$P$\end{document}次重复,不同用户信息通过不同时隙区分,两路信号使用正交调制在相同频带上传输。接收端通过滑动平均滤波器对每一路的参考信号进行次平均后与信息信号进行非相干解调。通过在AWGN和多径Rayleigh衰落信道下的仿真,验证了理论推导的正确性,并表明该系统在具有较高频谱利用率的同时,能有效提高传输速率且拥有较好的误码性能。     

正交多用户短参考差分混沌移位键控通信系统性能分析

针对差分混沌移位键控系统传输速率和能量效率低的缺点,该文提出一种正交多用户短参考差分混沌移位键控(OMU-SR-DCSK)通信系统。系统将参考信号长度缩短为每个信息承载信号长度的1/P,并在参考时隙后增加了两路连续的信息时隙,每个信息时隙内,N个用户信息在Walsh码正交特性作用下同时传输,利用Walsh码的正交特性可完全消除用户间干扰,从而改善系统误码性能。推导了OMU-SR-DCSK在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh衰落信道下的理论比特误码率(BER)公式并进行了仿真。仿真结果和理论推导的吻合证明了理论推导的正确性,从而为OMU-SR-DCSK应用于多用户串行传输系统提供了理论依据。     

短参考多用户差分混沌移位键控通信系统性能分析

短参考差分混沌移位键控(SR-DCSK)系统主要的缺陷是数据传输速率较低。为此,该文提出一种短参考多用户差分混沌移位键控(SR-MUDCSK) 通信方案。利用Walsh码的正交性传输多个用户的信息,有效提高了数据传输速率。在AWGN和多径Rayleigh衰落信道环境下,对其误码性能进行了理论分析,并进行了实验仿真。结果表明：该系统在传输速率方面有较大提升,且能量效率也得到了显著改善,因此其具有重要应用价值。

     

Erased-Chase decoding for RS-coded MPSK signaling over a Rayleigh fading channel

In this paper, a novel dual-metric, the maximum and minimum Squared Euclidean Distance Increment （SEDI） Brought by changing the hard decision symbol, is introduced to measure the reliability of the received M-ary Phase Shift Keying （MPSK） symbols over a Rayleigh fading channel. Based on the dual-metric, a Chase-type soft decoding algorithm, which is called erased-Chase algorithm, is developed for Reed-Solomon （RS） coded MPSK schemes. The proposed algorithm treats the unreliable symbols with small maximum SEDI as erasures, and tests the non-erased unreliable symbols with small minimum SEDI as the Chase-2 algorithm does. By introducing optimality test into the decoding procedure, much more reduction in the decoding complexity can be achieved. Simulation results of the RS（63, 42, 22）-coded 8-PSK scheme over a Rayleigh fading channel show that the proposed algorithm provides a very efficient tradeoff between the decoding complexity and the error performance. Finally, an adaptive scheme for the number of erasures is introduced into the decoding algorithm.     

一种面向物联网的轻量级增强型长距离物理层设计方法

为了提高LoRa在衰落信道下的误码率性能,该文设计了一种轻量级的增强型长距离(EnLoRa)物理层。首先,采用循环码移位键控(CCSK)作为纠错码,级联对角矩阵交织和啁啾扩频(CSS)调制技术,构造了一种新的比特交织编码调制(BICM)结构。然后,基于该结构,提出了一种基于比特对数似然比信息的软CSS解调和软译码算法,并将译码输出后的外信息作为先验信息反馈至解调模块,进行迭代译码。仿真结果表明,与相同码率的LoRa系统对比,EnLoRa系统在高斯信道下的编码增益提高了0.8 dB,在瑞利信道下的编码增益提高了7 dB。在此基础之上,通过多次迭代译码,还可以获得最大2.5 dB的额外收益。时间复杂度增加不到10%,空间复杂度增幅可忽略不计。该方法可望进一步降低物联网节点的功耗,在室内、市区和工业等复杂多径场景具有较大的应用价值。     

基于矩阵低秩估计的可靠多载波差分混沌键控接收机

在多载波差分混沌键控(MC-DCSK)系统中,经由无线信道传输在接收端进行检测时,参考混沌信号的传输差错将降低承载信息的检测性能,降低传输可靠性。为了提高可靠性,该文基于承载信息的调制信号因共享参考混沌信号的低秩特性,提出了一种基于矩阵低秩估计(LRAM)的MC-DCSK接收机,增强系统可靠性。该接收机将接收信号矩阵表示为秩1矩阵和噪声矩阵之和,然后对接收信号矩阵进行低秩估计,以得到参考信号的最优估计,并进而将其用于承载信息的调制信号的检测和解调,从而提升系统传输可靠性。继而,该文证明了LRAM检测可等效于最大似然估计检测,并对信息泄露率理论安全性能进行了分析,分析结果表明所提方案安全性与基准MC-DCSK系统一致。仿真结果验证了该接收机在加性高斯白噪声(AWGN)和多径衰落信道下可有效提升MC-DCSK系统的可靠性。     

非平稳信道下LDPC码低复杂度滑窗置信传播联合信道估计与译码算法

随着移动通信应用场景的持续增多,非平稳信道成为越来越常见的传输环境,而非平稳信道下的可靠传输依赖于准确的信道估计。基于信源编码中用于信源参数估计和信源相关性估计的滑窗置信传播(SWBP)算法,该文提出一种非平稳信道下LDPC码的联合信道估计与译码(JCED)算法;同时,分别基于交叉熵和离散傅里叶变换提出两种在每轮JCED迭代中自适应设置滑窗长度的快速算法。仿真结果表明,在无导频辅助的前提下,所提算法具有接近理想信道估计下置信传播译码的性能以及高效率、低复杂度、强鲁棒性和不导致错误平层等优点。