正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术因其在多普勒频偏和时延条件下的适应能力,正逐渐应用于高动态场景中。作为一种多载波调制方式,尽管OTFS技术在高速移动通信中表现出色,但其高峰均比(Peak-to-Average Power R...正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术因其在多普勒频偏和时延条件下的适应能力,正逐渐应用于高动态场景中。作为一种多载波调制方式,尽管OTFS技术在高速移动通信中表现出色,但其高峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题依然亟待解决。高峰均比问题容易导致OTFS信号出现非线性失真,降低信号质量,进而影响通信系统的整体性能。为了有效降低OTFS系统信号波形的峰均比并提升系统的整体传输性能,本文提出了一种基于扩频的OTFS系统峰均比抑制方案。具体而言,通过软扩频和直接序列扩频的方式在时延-多普勒域内对OTFS信息符号进行扩展,利用Zadoff-Chu(ZC)序列良好的自相关性和恒模特性以及m序列良好的自相关性,能够显著抑制系统信号的峰均比,从而减少信号非线性失真,提升系统传输能力。进一步通过理论推导,本文说明了在相移键控(Phase Shift Keying,PSK)调制条件下,当OTFS系统符号数大于扩频因子且为其2的整数次幂倍数时,发射信号波形的峰均比更高。仿真结果表明,相较于原始OTFS系统,提出的扩频OTFS系统在峰均比方面表现出显著改善,尤其基于ZC序列的软扩频OTFS系统,其发射信号呈现出恒模特性,极大降低了对功率放大器线性度的要求。同时,基于m序列的直接序列扩频方案亦在发射信号峰均比方面实现了约8.5 dB的改善。仿真结果验证了理论分析的正确性,并且表明提出的扩频OTFS系统具有更优的传输性能。展开更多
正交时频空(orthogonal time frequency space,OTFS)调制在高多普勒环境下可实现可靠通信,适用于卫星通信等高动态场景。然而,其峰值与平均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)易超出功放线性范围,导致非线性失真。部分传输序列(p...正交时频空(orthogonal time frequency space,OTFS)调制在高多普勒环境下可实现可靠通信,适用于卫星通信等高动态场景。然而,其峰值与平均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)易超出功放线性范围,导致非线性失真。部分传输序列(partial transfer sequence,PTS)算法通过对数据符号分块再选取合适的旋转因子可以抑制PAPR。为提高PTS算法抑制PAPR的能力,提出了一种基于改进的灰狼优化(improved grey wolf optimizer,IGWO)算法的PTS算法,即IGWO-PTS算法,以适应离散组合优化问题并获得更优的子块划分方案,从而获得更好的PAPR抑制能力。推导证明了当相位旋转因子集合元素具有旋转对称性时,相位旋转因子组合空间可以收缩为原来的1 K(K为集合中元素个数),极大程度上降低了系统复杂度。仿真实验表明,IGWO-PTS算法相对于传统算法具有更好的PAPR抑制性能,并且在星地高动态场景下可以保持良好的传输可靠性。展开更多
5G技术的不断发展和普及,使得无线设备对频谱资源的需求越来越大,频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高频谱利用率,有效解决频谱资源紧张的问题,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术应运而生。在ISAC系统中...5G技术的不断发展和普及,使得无线设备对频谱资源的需求越来越大,频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高频谱利用率,有效解决频谱资源紧张的问题,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术应运而生。在ISAC系统中,通信模块和感知模块共用同一波形和硬件平台,从而提高了频谱和设备利用率。其中,基于正交线性调频分频复用(Orthogonal Chirp-Division Multiplexing,OCDM)的ISAC系统对多普勒频移的抗干扰性能更好,性能优于传统系统。但是OCDM信号的平均峰值功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)较高,这是由于其需要利用离散菲涅尔逆变换(Inverse Discrete Fresnel Transform,IDFn T)进行从chirp域到时域的转换造成的,过高的PAPR容易造成非线性失真,从而对ISAC系统的表现造成影响。针对上述问题,提出了一种基于chirp保留方法的OCDM通感一体化信号PAPR抑制方法,通过将OCDM信号的全部chirp分为两部分,一部分用来传输降低总体PAPR的信号,另一部分则正常传输通信数据,分别称为优化子载波和通信子载波。将一体化信号的PAPR与其非周期自相关函数建立联系,并利用Gerchberge-Saxton算法对优化子载波上的所得信号进行优化,以降低信号整体的PAPR,同时所有子载波均用于雷达信号处理以保证感知性能。仿真结果表明,分别利用10%、25%的子载波用于优化信号PAPR,且互补累积分布函数值为10-2时,可以使一体化信号的PAPR分别降低2 dB、3 dB左右。展开更多
文摘正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术因其在多普勒频偏和时延条件下的适应能力,正逐渐应用于高动态场景中。作为一种多载波调制方式,尽管OTFS技术在高速移动通信中表现出色,但其高峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题依然亟待解决。高峰均比问题容易导致OTFS信号出现非线性失真,降低信号质量,进而影响通信系统的整体性能。为了有效降低OTFS系统信号波形的峰均比并提升系统的整体传输性能,本文提出了一种基于扩频的OTFS系统峰均比抑制方案。具体而言,通过软扩频和直接序列扩频的方式在时延-多普勒域内对OTFS信息符号进行扩展,利用Zadoff-Chu(ZC)序列良好的自相关性和恒模特性以及m序列良好的自相关性,能够显著抑制系统信号的峰均比,从而减少信号非线性失真,提升系统传输能力。进一步通过理论推导,本文说明了在相移键控(Phase Shift Keying,PSK)调制条件下,当OTFS系统符号数大于扩频因子且为其2的整数次幂倍数时,发射信号波形的峰均比更高。仿真结果表明,相较于原始OTFS系统,提出的扩频OTFS系统在峰均比方面表现出显著改善,尤其基于ZC序列的软扩频OTFS系统,其发射信号呈现出恒模特性,极大降低了对功率放大器线性度的要求。同时,基于m序列的直接序列扩频方案亦在发射信号峰均比方面实现了约8.5 dB的改善。仿真结果验证了理论分析的正确性,并且表明提出的扩频OTFS系统具有更优的传输性能。
文摘正交时频空(orthogonal time frequency space,OTFS)调制在高多普勒环境下可实现可靠通信,适用于卫星通信等高动态场景。然而,其峰值与平均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)易超出功放线性范围,导致非线性失真。部分传输序列(partial transfer sequence,PTS)算法通过对数据符号分块再选取合适的旋转因子可以抑制PAPR。为提高PTS算法抑制PAPR的能力,提出了一种基于改进的灰狼优化(improved grey wolf optimizer,IGWO)算法的PTS算法,即IGWO-PTS算法,以适应离散组合优化问题并获得更优的子块划分方案,从而获得更好的PAPR抑制能力。推导证明了当相位旋转因子集合元素具有旋转对称性时,相位旋转因子组合空间可以收缩为原来的1 K(K为集合中元素个数),极大程度上降低了系统复杂度。仿真实验表明,IGWO-PTS算法相对于传统算法具有更好的PAPR抑制性能,并且在星地高动态场景下可以保持良好的传输可靠性。
文摘5G技术的不断发展和普及,使得无线设备对频谱资源的需求越来越大,频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高频谱利用率,有效解决频谱资源紧张的问题,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术应运而生。在ISAC系统中,通信模块和感知模块共用同一波形和硬件平台,从而提高了频谱和设备利用率。其中,基于正交线性调频分频复用(Orthogonal Chirp-Division Multiplexing,OCDM)的ISAC系统对多普勒频移的抗干扰性能更好,性能优于传统系统。但是OCDM信号的平均峰值功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)较高,这是由于其需要利用离散菲涅尔逆变换(Inverse Discrete Fresnel Transform,IDFn T)进行从chirp域到时域的转换造成的,过高的PAPR容易造成非线性失真,从而对ISAC系统的表现造成影响。针对上述问题,提出了一种基于chirp保留方法的OCDM通感一体化信号PAPR抑制方法,通过将OCDM信号的全部chirp分为两部分,一部分用来传输降低总体PAPR的信号,另一部分则正常传输通信数据,分别称为优化子载波和通信子载波。将一体化信号的PAPR与其非周期自相关函数建立联系,并利用Gerchberge-Saxton算法对优化子载波上的所得信号进行优化,以降低信号整体的PAPR,同时所有子载波均用于雷达信号处理以保证感知性能。仿真结果表明,分别利用10%、25%的子载波用于优化信号PAPR,且互补累积分布函数值为10-2时,可以使一体化信号的PAPR分别降低2 dB、3 dB左右。
