OFDM技术应用于铁路频率选择性衰落信道下同步与信道联合估计的研究

正交频分复用(OFDM)作为未来移动通信的主导技术,研究将OFDM应用于铁路环境下的相关技术--在铁路无线衰落信道下的同步和信道联合估计具有重要意义.由于在OFDM系统中,定时同步、频率同步和信道估计之间存在着密切的联系,本文对此进行研究,建立了频率选择性衰落信道下的OFDM系统模型,设计估计帧结构和基于最大似然准则的定时同步、载波同步和信道参数联合估计的代价函数,进而提出联合估计算法.通过仿真验证所提算法,并得到如下结论:联合同步与信道估计,可以使系统整体性能得到优化;精确估计会改善系统性能,但多次迭代改善有限,特别是在低信噪比的情况下,所以建议采用粗估计和一次精确估计以达到较好的效果.     

LTE-R应用于铁路通信多径衰落信道下的时频同步研究

LTE-R(Long Term Evolution-Railway,长期演进)作为下一代铁路无移动通信系统,采用OFDM(正交频分复用)的调制方式来提高频谱利用率。铁路无线通信系统易受到多径衰落和突发干扰的影响,严重影响铁路的行车安全和运输效率。因此研究符号定时同步和载波频率同步对铁路无线通信系统具有很重要的意义。采用重复共轭结构训练符号的自适应符号同步算法,首先确定训练符号的符号定时同步、载波频率同步以及信道参数,再经过迭代递推把符号定时同步起始位置调到FFT窗口的理想位置和对载波频偏进行补偿。仿真结果表明,该方法在多径衰落信道下有很好的符号定时同步估计和对载波频偏的补偿,信噪比越高符号定时同步估计精度也越高。     

OFDM符号定时同步算法的研究

由于OFDM本身对定时误差比较敏感,因此定时估计是准确实现整个系统同步的关键技术之一。Schemidl＆D.Cox提出的算法是利用前导训练序列做自相关来定时同步,虽然这种算法对符号同步估计很有效,但在多径衰落和信道噪声的影响下同步性能不高。对此提出新的改善算法,设计新的训练序列作为前导字及改进自相关序列,通过MatLab模拟仿真和分析可以看出,改善的算法使同步性能得到明显提高。     

自适应子信道分配的多载波CDMA系统

多载波CDMA技术能够提供大的系统容量、对抗瑞利衰落和消除符号间干扰等优点,成为具有发展前景的调制技术之一.本文提出了一种自适应子信道分配的多载波CDMA系统.即对任一用户,根据各子载波上受到的窄带干扰和衰落大小,选择出最佳的传输子载波,则该用户的信息就通过此最佳传输子载波进行传输.通过衰落信道下（同时存在窄带干扰时）的仿真,结果表明：（1）在强的窄带干扰情形下,采用提出的自适应子信道分配算法的改进MC-CDMA系统的性能比采用并行传送方式的传统MC-CDMA系统以及直扩CDMA系统的性能有了很大程度的改善;（2）在弱的窄带干扰情形下,当子载波数目较大时,采用自适应子信道分配算法的误码率性能仍然比采用并行传送方式的传统MC-CDMA系统以及直扩CDMA系统的性能有所改善.     

直扩码分多址在Nakagami信道中误码率算法的改进

在无线移动通信中，许多实测数据表明Ｎａｋａｇａｍｉ分布较好地描述了多径衰落信道。本文研究ＤＳ－ＣＤ－ＭＡ系统在Ｎａｋａｇａｍｉ衰落信道下，应用相干接收时的误码性能基础上，对多径衰落信道中误码率算法作了改进。据理论计算和计算机仿真可以得出以下结论：（１）在多径衰落信道下，应用多径分集技术可以大大改善系统的性能；（２）在对ＤＳ－ＣＤＭＡ系统进行研究时，Ｎａｋａｇａｍｉ多径衰落信道模型可以更好地模拟都市     

基于LCCMA 的盲自适应多用户检测新算法

基于LCCMA(线性约束恒模算法)提出了一种新的盲自适应多用户检测算法。本文中提出的这种算法适用于多径衰落信道,能很好抵消多址干扰和克服多径衰落。仿真证明,这种算法的性能和基于子空间分解的多用户检测算法的性能相当,但运算复杂度低于子空间算法。因此这种算法的总体性能优于基于子空间分解的多用户检测算法,是值得进一步研究的课题,并使之推广应用。     

基于IEEE802.16d标准的信道编译码的FPGA实现

本文以FPGA为基础,针对IEEE802.16d协议,对协议规定的信道编译码的原理和FPGA实现算法进行简要说明,并对算法进行了部分优化,达到节省硬件资源、提高系统的可靠性和有效性的目的.在此基础上进行了Matlab仿真,绘出了信噪比与误码率的曲线图并与理论仿真图对比.为FPGA实现信道编译码提供了理论基础,有一定的借鉴意义.     

双选择衰落信道下OFDM系统基于梳状导频的变换域频率分集式信道估计

由于高速铁路无线信道表现出频率选择性和时间选择性衰落(双选择性衰落),正交频分复用(OFDM)在该信道上传输,需要实时跟踪估计信道变化,降低估计噪声。由于离散傅里叶变换具有快速算法IFFT/FFT,基于变换域的信道估计技术逐渐受到关注。通常,OFDM系统的梳状导频数多于信道冲击响应长度,导致变换域信道估计方法降噪比较困难。本文提出一种梳状导频变换域频率分集式信道估计方法,它通过联合若干分组的变换域信道估计,明显降低估计噪声,从而降低信道估计的均方误差(MSE)和系统的误码率(BER)。理论分析和仿真结果表明,在时不变信道中,当分集数为L,该方法对MSE的增益是10lg(L);在时变信道中,该方法出现"错误平底",但相对于传统变换域信道估计方法,性能仍有改善。     

基于导频的OFDM信道估计

本文主要介绍了OFDM系统模型、导频分布结构、LS、ML和MMSE三种信道估计算法和插值算法,采用二维维纳滤波器进行信道估计并进行仿真。     

OFDMA多跳中继蜂窝网络的干扰协调策略

多跳中继蜂窝网络由于具有吞吐率高和覆盖性强的优点受到广泛关注。但是,中继站的引入改变了传统蜂窝网络的频率规划策略,因此如何在策略设计中对中继链路进行高效的频率资源分配成为极具挑战的问题;其次,小区频率复用越紧密,同频干扰越严重,对系统的整体性能产生影响。本文基于IEEE 802.16j/m标准,以下行链路的无线资源管理为基本手段,设计合理的资源复用策略及其对应的多跳中继下行子帧结构,在保证网络的资源利用率的同时,降低干扰给相邻小区边缘用户带来的影响;再将高效的比例公平调度算法扩展到多跳中继蜂窝网络,旨在兼顾系统整体性能和用户公平性。仿真和分析结果表明,干扰协调与资源调度策略相结合能显著提升系统吞吐率并改善用户公平性。     

一种新的基于短训练符号的OFDM联合时间频率同步算法

提出了一种新的基于短训练符号的OFDM联合时间频率同步算法,通过使用一个长度为1.5倍OFDM符号长度的训练符号,可以很好地实现突发或连续的OFDM通信系统的同步,因此,本算法具有较低的系统冗余度。首先,接收端通过搜索两个在时域相同的短符号来完成粗定时同步,并且估计出小数频偏,然后对训练符号的样点数据进行小数频偏补偿,再使用本地序列与样点数据进行相关运算,得到整数频偏以及精确的定时同步位置。所有同步过程均在时域完成,因此具有较强的抗白噪声能力。仿真结果表明,该算法具有较小的定时估计误差和频偏估计误差,并且能估计大整数频偏。     

一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法

提出了一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法,该方法利用同步序列时域相关对初始频偏进行估计,利用OFDM连续导频符号对残余频偏进行估计,并根据估计值对频偏进行跟踪。跟踪过程中无需计算连续导频互相关的相位值,大大降低了实现的复杂度;通过对多个连续导频互相关相位值的加权平均,降低了信道对频偏估计的影响;采用变步长对频偏进行跟踪,在减小捕获时间的同时减小了跟踪方差。时变多径信道下仿真结果表明,该方法能够有效地满足系统需求。     

MIMO-OFDM系统中的信道估计算法设计

MIMO-OFDM信道估计算法中,基于相位偏移导频结构的时域最小二乘算法,具有实现过程简便、精度高等特点,但是该算法需要通过复数计算完成。为了降低计算量、节省系统存储空间,对算法进行了两方面的改进:①提出一种由实数构成的新的导频结构;②根据新的导频结构,利用离散哈特莱变换提出新的信道估计算法。由于采用了离散哈特莱变换,算法只需要通过实数计算完成,能够有效降低计算复杂度。与通过复数计算的结果相比,算法没有造成计算精度的下降。采用Matlab软件进行仿真,验证了该导频结构和算法的有效性及可靠性。     

802.16e标准中FEC编码技术研究

主要研究集中在IEEE 802.16e标准的前向纠错-FEC编码及其实现.所研究的系统环境为标准中的OFDMA物理层的上行链路部分(WirelessMAN-OFDMA),所研究的编码为卷积码(CC)和卷积Turbo码(CTC),并用C语言设计这两种编码方案的实现程序.对所设计的程序进行验证测试结果表明:符合IEEE 802.16e标准的FEC编码的CC和CTC编码方案的实现设计是成功的.通过比较可以看出,虽然CC码在高码率情况下误码率明显不如CTC码,不过CC码的编码过程相对CTC码而言要简单得多.在低码率且信道情况相对尚可的情况下,可考虑采用CC码以节约信道编码的复杂度;而在码率较高或者对误码率要求严格时,应选用CTC码的方案以保证通信质量.     

DVB-S2标准的LDPC码改进

现有DVB-S2标准中LDPC码的设计未考虑其长码编解码器的实现复杂性,也未给出其缩短码的设计。本文在现有DVB-S2标准中LDPC码的设计框架下,提出具有无短环和低码重码的缩短码的设计。本文推广DVB-S2的LDPC码,将其变换为缩短的LDPC码。码长大于4 000的小幅度缩短的LDPC码可无4环和低码重码,但码长小于4 000大幅度缩短的LDPC码存在4环和低码重码。本文对大幅度缩短的LDPC码进行两方面的修改:一是修改部分子矩阵的列重,以解决4环问题;二是采用802.16e中的准双对角线子矩阵替代DVB-S2标准中LDPC码使用的双对角线子矩阵。在AWGN信道下仿真结果表明,改进后的LDPC码性能比改进前的误码率性能有较大提高。     

基于RetinaFace的人脸多属性检测算法研究

为提高铁路刷脸检票业务中人脸检测的平均精度，通过研究分析人脸检测算法RetinaFace，针对闸机应用场景制定损失函数，提出了一种基于RetinaFace的人脸多属性检测算法，实现了人脸框位置、人脸是否佩戴墨镜以及人脸遮挡程度等信息的准确输出。算法使用轻量化骨干网络MobileNet-0.25网络结构，移除非必要的分支，减少计算开销，在铁路标准人脸遮挡数据集上检出率达到95.4%，不同遮挡程度的识别准确率达到了99.2%。     

ITU-T G.975.1中EFECI.7算法的研究与实现

光通信技术向着长距离、高速度的方向发展,具有更加强大纠错能力的EFEC算法正逐渐成为人们研究的热点.本文结合BCH码的特点,对EFEC算法1.7中描述的正交级联的BCH码的帧结构进行了研究,通过MATLAB编程实现了BCH码的编码以及基于BM算法的迭代译码,并分析了不同结构的BCH码的误码性能.实验结果表明:在相同的误码信道中,1.7中介绍的基于正交级联的BCH码的帧结构相此普通的BCH码具有更加优秀的纠错能力.分析结果对进一步研究通信可靠性具有一定的参考价值.     

OFDM在轨道电路中应用的仿真研究

基于轨道电路的列控车载信息传输是目前铁路信号系统信息传输的主要方式,其中具有代表性的法国的UM2000轨道电路已经应用在我国新建的第一条铁路客运专线秦沈线上。本文针对在轨道电路带宽有限的情况下,如何提高传输速率并实现可靠传输信息这一铁路信号研究课题进行了仿真分析。提出利用正交频分复用(OFDM)多载波调制方式代替单载波调制方式对信息进行处理。在不改变带宽、符号周期和载频的情况下,将OFDM与FM(UM2000系统中所采用的调试方式)进行了分析比较,并对所传信息以OFDM调制方式进行了仿真分析。仿真结果证明,在相同的条件下,采用OFDM调制解调方式,可以大幅度地提高频带的利用效率,从而增加了传输的信息量。