基于无人机的空地信道特性测量系统

随着各种飞行器和通信一体化的发展,对空地信道特性的研究变得愈发重要且迫切。针对空地通信场景,本文研制了一套由无人机发射单元和地面接收单元组成的无人机空地信道测量系统。该系统选取具有平坦功率谱特性和大动态范围的ZC序列作为测量序列,利用硬件实现实时提取信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR),并通过采样偏差恢复、系统响应校正等方式,提高信道测量系统的准确性。实测验证结果表明,本文研制的信道测量系统与信道模拟器模拟结果和射线跟踪(Ray Tracing, RT)仿真结果基本一致。最后,开展了校园场景空地实测活动,分析了该场景路径损耗(Path Loss, PL)、莱斯K因子、均方根时延扩展(Root Mean Square-Delay Spread, RMS-DS)等信道特性。     

不完全信道状态信息条件下多用户Turbo-BLAST迭代检测算法

该文将空时多用户检测技术和Turbo-BLAST方案相结合,构造了基于CDMA技术的多用户Turbo- BLAST系统模型,提出了不完全信道状态信息条件下的解相关算法和迭代检测算法。在发送端将V-BLAST结构与CDMA技术相结合实现多路复用,在接收端利用空时多用户检测算法去除用户间干扰,得到期望用户的接收信号,然后采用考虑信道估计误差的软干扰抵消迭代检测算法,对期望用户的接收信号进行检测以去除天线间干扰。仿真结果说明,所提算法对于多用户Turbo-BLAST系统是有效的,可在不增加复杂度的条件下达到良好的迭代效果。     

多输入多输出信道空域相关性评估简化模型

针对任意散射环境的多输入多输出(MIMO)信道,提出一种基于角度域脉冲采样的空域相关性评估简化模型,推导常见采样脉冲空域相关系数的近似简化解析式,并详细分析简化模型中采样脉冲数目和加权系数的选取依据,大大降低MIMO衰落信号空域相关性分析的复杂度.仿真结果表明:当到达波角度扩展为5到20度且采样脉冲数目大于36时,本文...     

无人机毫米波信道测量与建模研究综述

无人机毫米波通信具有灵活性高、传输速率快、频谱资源丰富等优点,在军用和民用通信领域拥有广阔的应用前景。信道实际测量和精确构建符合真实场景的信道模型是无线通信技术的理论基础,也是无人机毫米波通信系统的优化设计和性能评估的关键。首先总结了无人机毫米波信道测量与建模面临的新需求和挑战,并对当前国内外最新研究进展进行分类阐述和分析比较,最后讨论了无人机信道模型未来发展的趋势和潜在的应用场景。     

存在反馈延迟时V-BLAST系统的功率分配算法

针对信道反馈有延迟条件下的垂直贝尔实验室分层空时(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time,V-BLAST)系统,提出基于最小均方误差检测(Minimize Mean Square Error,MMSE)的自适应功率分配算法.通过系统建模和性能分析,推导出系统瞬时信干噪比的条件概率密度函数,并得到V-BLAST系统的平均BER表达式.发 送端在总功率约束条件下,以瞬时BER为优化目标,利用拉格朗日极值法求解自适应功率分配矩阵.仿真结果表明,在信道反馈有延迟时,与等功率分配相比,采用所提算法可显著改善系统的BER性能.     

面向无人机毫米波高效波束搜索的码本优化设计

针对无人机(UAV)动态环境下,波束无法实时匹配这一问题,结合毫米波数字-模拟混合波束形成系统,提出采用一种低复杂度的码本设计方法,以提高波束搜索效率。该方法首先建立了分层波束搜索模型并提出以扇形波束作为训练波束;其次将扇形波束的阵列响应改写为傅里叶级数形式,并利用傅里叶反变换得到扇形波束的理想数字码本;最后通过几何贪婪(Greedy Geometric, GG) 算法设计数字基带预编码器和射频预编码器,得到了具有快速搜索能力的优化波束。仿真结果表明,该码本优化方法具有较低的复杂度,有效地提高了波束搜索效率,满足了无人机实时波束匹配需求。     

基于FPGA的数字基带信号源设计

本文提出并实现了一种基于现场可编程门阵列FPGA的通用数字基带信号源实验演示系统。该系统采用正交调制方式,利用m序列作为信息源,星座映射后进行脉冲成形滤波,最终输出数字基带波形。教学实践表明,该综合实验演示系统可加强学生对数字基带的星座映射和成形滤波等概念的理解,为进一步学习数字通信理论奠定了基础。     

信道噪声实时产生算法及改进研究

针对经典的逆变换和舍弃法模拟信道噪声硬件实现复杂的问题,开发了一种基于谐波叠加(Sum of Sinusoids,SoS)中心极限理论和Hadamard矩阵变换相结合的改进方法实时产生高斯噪声,推导了该方法输出随机变量幅值的理论分布,分析了利用可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现时,定点化位宽和查找表深度对输出精度和周期的影响。数值仿真表明,本文改进方法输出的幅值统计分布精度优于传统SoS方法,尾巴精确度有所提高,重复周期也大大扩展,可以满足实际中信道噪声硬件模拟的需求。      

基于射线跟踪的空地毫米波传播损耗预测

传播毫米波传播损耗模型假设收发端天线高度比较低,不直接适用于空地传输场景,本文基于射线跟踪原理提出了一种空地场景下毫米波通信的传播损耗统计模型。该模型推导分析了视距、反射、绕射和无信号四种不同传播情况的路径概率,并综合考虑了环境、频率、距离和天线高度等因素对路径损耗的影响。仿真分析结果表明,本文模型对不同场景和传播高度都具有良好的适用性,对于非视距情况的细化分类使其计算结果,比传统模型更为精确且与射线跟踪仿真结果更为吻合,可用于空地毫米波通信系统设计和算法优化等领域。      

面向5G/6G大规模MIMO信道实时模拟研究

针对FPGA平台模拟大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)信道存在资源消耗大及实时性差的问题,基于谐波叠加结构的非平稳MIMO 离散信道模型,提出了一种高效的迭代算法,实时产生多支路复指数信号。引入定点化误差补偿算法和时分复用结构,保证了输出信道衰落的精度并优化了硬件资源消耗。采用所提方法实现单通道信道衰落的模拟,与传统LUT 方法和CORDIC 方法相比,资源消耗率分别降低了6.64%和3.4%。将所提算法应用于3GPP标准扩展车载A(Extended Vehicular A model, EVA)信道场景,实测结果表明,信道输出的统计特性如时延功率谱和多普勒功率谱密度与理论结果吻合。经分析和验证,所提算法可用于大规模信道实时模拟研究、验证等领域。