在室内可见光通信中符号间干扰和噪声会严重影响系统性能,K均值(K-means)均衡方法可以抑制光无线信道的影响,但其复杂度较高,且在聚类边界处易出现误判。提出了改进聚类中心点的K-means(Improved Center K-means,IC-Kmeans)算法,通过随...在室内可见光通信中符号间干扰和噪声会严重影响系统性能,K均值(K-means)均衡方法可以抑制光无线信道的影响,但其复杂度较高,且在聚类边界处易出现误判。提出了改进聚类中心点的K-means(Improved Center K-means,IC-Kmeans)算法,通过随机生成足够长的训练序列,然后将训练序列每一簇的均值作为K-means聚类中心,避免了传统K-means反复迭代寻找聚类中心。进一步,提出了基于神经网络的IC-Kmeans(Neural Network Based IC-Kmeans,NNIC-Kmeans)算法,使用反向传播神经网络将接收端二维数据映射至三维空间,以增加不同簇之间混合数据的距离,提高了分类准确性。蒙特卡罗误码率仿真表明,IC-Kmeans均衡和传统K-means算法的误码率性能相当,但可以显著降低复杂度,特别是在信噪比较小时。同时,在室内多径信道模型下,与IC-Kmeans和传统Kmeans均衡相比,NNIC-Kmeans均衡的光正交频分复用系统误码率性能最好。展开更多
在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法...在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法,普遍存在着误码率及损失值偏高的问题。为了弥补上述难题,文中提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)的索引调制检测算法,即MLP-IM算法。该算法采用融合两个连接层与一个输出层的架构设计,通过挑选的激活函数实现对OFDM索引调制系统中数据比特的精准还原。首先将OFDM索引调制系统的基础理论巧妙应用于数据的预处理阶段,随后利用仿真数据集对MLP神经网络模型进行全面而深入的离线训练,确保模型的稳健性与准确性。在检测阶段,通过MLP-IM检测算法实现了对OFDM索引调制系统的高效检测。仿真结果表明,所提出的MLP-IM算法在误码率控制和损失值两个方面的性能表现与最大似然检测算法相媲美,甚至在某些场景下超越了现有DNN-IM算法的性能,其性能改善幅度在0.2~6 dB的区间内。展开更多
与线性调频连续波信号不同,采用正交频分复用调制(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)方案信号的雷达,当每个符号上调制的传输信息完全随机时,其模糊函数具有较高的旁瓣;当探测场景中存在较多较强的杂波时,目标回波对应...与线性调频连续波信号不同,采用正交频分复用调制(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)方案信号的雷达,当每个符号上调制的传输信息完全随机时,其模糊函数具有较高的旁瓣;当探测场景中存在较多较强的杂波时,目标回波对应的距离多普勒峰被淹没在脉压积累后的强杂波的旁瓣之下,导致目标无法被识别。目前已有的杂波抑制方案多面临杂波抑制度不足的问题。基于此,本文提出基于贪心策略的高效杂波处理方案,通过自适应逐点抑制强杂波,使旁瓣基底下降,目标信息浮现出来。并与实测数据进行了对比,结果表明,该方法取得了比常规方法更好的杂波抑制性能。展开更多
A power allocation scheme for multi-user multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing （MI- MO-OFDM） systems with channel state information （CSI） on transmitter and receiver is pressed....A power allocation scheme for multi-user multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing （MI- MO-OFDM） systems with channel state information （CSI） on transmitter and receiver is pressed. Multi-user lower allocation can be decoupled into single user lower allocation throughout null space mapping of multi-user channel and lower allocation can be performed throughout spatial-spectral water-filling for per user.To deal with more users in system and fading correlation,scheduling is oerformed to maintain the gain of power allocation.The proposed scheme can substantially improve system＇s spectral efficiency with low complexity.Simulation results validate the accuracy of theoretic analyses.展开更多
多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI),实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差问题。针对该问题,文中提出一种基于距离分复用(RDM)MIMO OFDM雷达的目标参数估计方法...多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI),实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差问题。针对该问题,文中提出一种基于距离分复用(RDM)MIMO OFDM雷达的目标参数估计方法。首先,建立RDM MIMO OFDM雷达信号模型,获得发射端在距离维的正交波形,使得雷达接收机的天线孔径得到明显扩展,提升角度分辨率;其次,在距离-速度处理和角度估计之间,提出一种二值掩码方法分离不同发射波形,代替了传统的带通滤波器,同时抑制噪声干扰,改善成像质量;最后,仿真验证所提方法的正确性和有效性,结果表明,与ESI相比,所提方法可以有效去除距离依赖性的角度误差,提升成像分辨率和角度参数估计精度。展开更多
多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI)方式,实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差和距离模糊问题。针对该问题,提出了一种基于距离分复用(RDM)的MIMO OFDM雷达距离...多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI)方式,实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差和距离模糊问题。针对该问题,提出了一种基于距离分复用(RDM)的MIMO OFDM雷达距离和角度联合估计方法。首先,建立RDM MIMO OFDM雷达信号模型,获得发射端在距离维的正交波形,同时消除了距离依赖性的角度误差;其次,在距离-速度-角度成像处理中采用改进DFT,代替传统DFT实现多普勒估计和校正;此外,在某些发射天线上额外添加相位偏移,打破目标峰值在距离维的等间距分布特性,通过搜索目标峰值距离索引差来确定模糊数,从而求解距离模糊问题。仿真结果验证了所提方法的有效性。展开更多
在带限数字通信系统中,平方根奈奎斯特(square-root Nyquist,SR-NYQ)滤波器通常同时应用于系统的发送端和接收端,可以有效减少符号间干扰(inter symbol interference,ISI)。本文提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的线性相位...在带限数字通信系统中,平方根奈奎斯特(square-root Nyquist,SR-NYQ)滤波器通常同时应用于系统的发送端和接收端,可以有效减少符号间干扰(inter symbol interference,ISI)。本文提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的线性相位SR-NYQ滤波器设计方法,其中滤波器ISI、通带和阻带波纹被融合构造为适应度函数。得益于GA强大的全局优化能力,该方法设计的原型滤波器在更加接近奈奎斯特条件的同时,提供了优于传统根升余弦滤波器的设计灵活性。此外,本文设计的SR-NYQ滤波器在正交频分复用系统中作为匹配和成型滤波器进行测试,并与传统的根升余弦滤波器进行对比。仿真对比结果表明,本文所设计的SR-NYQ滤波器具有更好的频率响应,可以显著降低符号错误率。展开更多
The Discrete Walsh Hadamard Transform(DWHT)has emerged as an efficient alternative to the Discrete Fourier Transform(DFT)for Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)implementations,particularly in handling cha...The Discrete Walsh Hadamard Transform(DWHT)has emerged as an efficient alternative to the Discrete Fourier Transform(DFT)for Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)implementations,particularly in handling channel impairments.In this article,we proposed an efficient Joint Low Complexity Regularized Zero Forcing-Wavelet Domain Equalizer(JLCRLZF-WDE)to replace the traditional Frequency Domain Equalizer(FDE)in DWHT-OFDM systems.Unlike FDE,which requires additional DFT and Inverse DFT(IDFT)computations,the proposed JLCRLZF-WDE directly operates in the Walsh domain,effectively mitigating the computational overhead.The derivation of the proposed JLCRLZF-WDE equations take the effect of the channel,Co-Carrier Frequency Offset(Co-CFO),as well as the noise into account.During the derivation of the system model equations,we assume a MultipleInput-Multiple-Output(MIMO)-OFDM communication system through a Rayleigh fading channel.The Bit Error Rate(BER)performance and computational complexity of the proposed and the conventional algorithms are compared,indicating the significance of the proposed algorithm.Simulation results confirm the superiority of the proposed equalizer,demonstrating a 23.68%±28.4%reduction in computational complexity compared to Minimum Mean Square Error(LMMSE)-FDE based on DFT,while maintaining comparable BER performance at various MIMO configuration.Furthermore,at a BER of 10^(-4),the JLCRLZF-WDE achieves performance parity with conventional Walsh domain LMMSE equalizers,whereas other equalizers require an additional Signal-to-Noise Ratio(SNR)of 3.06 d B to achieve the same performance.展开更多
为解决传统海洋浮标无线通信系统在恶劣海况下码率固定与频繁反馈的缺陷,提出一种基于R10码的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)无线通信系统。设计适配海洋信道动态特性的OFDM帧结构,并结合R10码码率自...为解决传统海洋浮标无线通信系统在恶劣海况下码率固定与频繁反馈的缺陷,提出一种基于R10码的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)无线通信系统。设计适配海洋信道动态特性的OFDM帧结构,并结合R10码码率自适应特性构建机会通信策略,实现无需实时信道状态信息与频繁反馈的自适应传输。基于舰船-浮标信道模型,对不同海况等级下的系统性能进行仿真验证。相较于传统海洋浮标无线通信系统,该系统可依据信道条件动态调整码率与传输速率,在3级和5级海况下传输效率分别提升29.19%和29.54%,每个数据源块的反馈次数仅需1次,显著降低了通信暴露风险。研究结果表明:R10码与OFDM的协同设计有效解决了海洋浮标通信的可靠性与隐蔽性矛盾,为复杂海洋环境下的海洋浮标无线通信提供了技术支撑。展开更多
文摘在室内可见光通信中符号间干扰和噪声会严重影响系统性能,K均值(K-means)均衡方法可以抑制光无线信道的影响,但其复杂度较高,且在聚类边界处易出现误判。提出了改进聚类中心点的K-means(Improved Center K-means,IC-Kmeans)算法,通过随机生成足够长的训练序列,然后将训练序列每一簇的均值作为K-means聚类中心,避免了传统K-means反复迭代寻找聚类中心。进一步,提出了基于神经网络的IC-Kmeans(Neural Network Based IC-Kmeans,NNIC-Kmeans)算法,使用反向传播神经网络将接收端二维数据映射至三维空间,以增加不同簇之间混合数据的距离,提高了分类准确性。蒙特卡罗误码率仿真表明,IC-Kmeans均衡和传统K-means算法的误码率性能相当,但可以显著降低复杂度,特别是在信噪比较小时。同时,在室内多径信道模型下,与IC-Kmeans和传统Kmeans均衡相比,NNIC-Kmeans均衡的光正交频分复用系统误码率性能最好。
文摘在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法,普遍存在着误码率及损失值偏高的问题。为了弥补上述难题,文中提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)的索引调制检测算法,即MLP-IM算法。该算法采用融合两个连接层与一个输出层的架构设计,通过挑选的激活函数实现对OFDM索引调制系统中数据比特的精准还原。首先将OFDM索引调制系统的基础理论巧妙应用于数据的预处理阶段,随后利用仿真数据集对MLP神经网络模型进行全面而深入的离线训练,确保模型的稳健性与准确性。在检测阶段,通过MLP-IM检测算法实现了对OFDM索引调制系统的高效检测。仿真结果表明,所提出的MLP-IM算法在误码率控制和损失值两个方面的性能表现与最大似然检测算法相媲美,甚至在某些场景下超越了现有DNN-IM算法的性能,其性能改善幅度在0.2~6 dB的区间内。
文摘与线性调频连续波信号不同,采用正交频分复用调制(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)方案信号的雷达,当每个符号上调制的传输信息完全随机时,其模糊函数具有较高的旁瓣;当探测场景中存在较多较强的杂波时,目标回波对应的距离多普勒峰被淹没在脉压积累后的强杂波的旁瓣之下,导致目标无法被识别。目前已有的杂波抑制方案多面临杂波抑制度不足的问题。基于此,本文提出基于贪心策略的高效杂波处理方案,通过自适应逐点抑制强杂波,使旁瓣基底下降,目标信息浮现出来。并与实测数据进行了对比,结果表明,该方法取得了比常规方法更好的杂波抑制性能。
基金This project was supported bythe National Natural Science Foundation of China (60272079) the National High Technol-ogy Research and Development Plan Project of China (2001AA123014) .
文摘A power allocation scheme for multi-user multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing （MI- MO-OFDM） systems with channel state information （CSI） on transmitter and receiver is pressed. Multi-user lower allocation can be decoupled into single user lower allocation throughout null space mapping of multi-user channel and lower allocation can be performed throughout spatial-spectral water-filling for per user.To deal with more users in system and fading correlation,scheduling is oerformed to maintain the gain of power allocation.The proposed scheme can substantially improve system＇s spectral efficiency with low complexity.Simulation results validate the accuracy of theoretic analyses.
文摘多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI),实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差问题。针对该问题,文中提出一种基于距离分复用(RDM)MIMO OFDM雷达的目标参数估计方法。首先,建立RDM MIMO OFDM雷达信号模型,获得发射端在距离维的正交波形,使得雷达接收机的天线孔径得到明显扩展,提升角度分辨率;其次,在距离-速度处理和角度估计之间,提出一种二值掩码方法分离不同发射波形,代替了传统的带通滤波器,同时抑制噪声干扰,改善成像质量;最后,仿真验证所提方法的正确性和有效性,结果表明,与ESI相比,所提方法可以有效去除距离依赖性的角度误差,提升成像分辨率和角度参数估计精度。
文摘多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)雷达通常采用等间距子载频交错(ESI)方式,实现不同发射天线信号在频域的正交。然而,ESI存在距离依赖性的角度误差和距离模糊问题。针对该问题,提出了一种基于距离分复用(RDM)的MIMO OFDM雷达距离和角度联合估计方法。首先,建立RDM MIMO OFDM雷达信号模型,获得发射端在距离维的正交波形,同时消除了距离依赖性的角度误差;其次,在距离-速度-角度成像处理中采用改进DFT,代替传统DFT实现多普勒估计和校正;此外,在某些发射天线上额外添加相位偏移,打破目标峰值在距离维的等间距分布特性,通过搜索目标峰值距离索引差来确定模糊数,从而求解距离模糊问题。仿真结果验证了所提方法的有效性。
文摘在带限数字通信系统中,平方根奈奎斯特(square-root Nyquist,SR-NYQ)滤波器通常同时应用于系统的发送端和接收端,可以有效减少符号间干扰(inter symbol interference,ISI)。本文提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的线性相位SR-NYQ滤波器设计方法,其中滤波器ISI、通带和阻带波纹被融合构造为适应度函数。得益于GA强大的全局优化能力,该方法设计的原型滤波器在更加接近奈奎斯特条件的同时,提供了优于传统根升余弦滤波器的设计灵活性。此外,本文设计的SR-NYQ滤波器在正交频分复用系统中作为匹配和成型滤波器进行测试,并与传统的根升余弦滤波器进行对比。仿真对比结果表明,本文所设计的SR-NYQ滤波器具有更好的频率响应,可以显著降低符号错误率。
文摘The Discrete Walsh Hadamard Transform(DWHT)has emerged as an efficient alternative to the Discrete Fourier Transform(DFT)for Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)implementations,particularly in handling channel impairments.In this article,we proposed an efficient Joint Low Complexity Regularized Zero Forcing-Wavelet Domain Equalizer(JLCRLZF-WDE)to replace the traditional Frequency Domain Equalizer(FDE)in DWHT-OFDM systems.Unlike FDE,which requires additional DFT and Inverse DFT(IDFT)computations,the proposed JLCRLZF-WDE directly operates in the Walsh domain,effectively mitigating the computational overhead.The derivation of the proposed JLCRLZF-WDE equations take the effect of the channel,Co-Carrier Frequency Offset(Co-CFO),as well as the noise into account.During the derivation of the system model equations,we assume a MultipleInput-Multiple-Output(MIMO)-OFDM communication system through a Rayleigh fading channel.The Bit Error Rate(BER)performance and computational complexity of the proposed and the conventional algorithms are compared,indicating the significance of the proposed algorithm.Simulation results confirm the superiority of the proposed equalizer,demonstrating a 23.68%±28.4%reduction in computational complexity compared to Minimum Mean Square Error(LMMSE)-FDE based on DFT,while maintaining comparable BER performance at various MIMO configuration.Furthermore,at a BER of 10^(-4),the JLCRLZF-WDE achieves performance parity with conventional Walsh domain LMMSE equalizers,whereas other equalizers require an additional Signal-to-Noise Ratio(SNR)of 3.06 d B to achieve the same performance.
文摘为解决传统海洋浮标无线通信系统在恶劣海况下码率固定与频繁反馈的缺陷,提出一种基于R10码的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)无线通信系统。设计适配海洋信道动态特性的OFDM帧结构,并结合R10码码率自适应特性构建机会通信策略,实现无需实时信道状态信息与频繁反馈的自适应传输。基于舰船-浮标信道模型,对不同海况等级下的系统性能进行仿真验证。相较于传统海洋浮标无线通信系统,该系统可依据信道条件动态调整码率与传输速率,在3级和5级海况下传输效率分别提升29.19%和29.54%,每个数据源块的反馈次数仅需1次,显著降低了通信暴露风险。研究结果表明:R10码与OFDM的协同设计有效解决了海洋浮标通信的可靠性与隐蔽性矛盾,为复杂海洋环境下的海洋浮标无线通信提供了技术支撑。
