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.     

一种带有自适应子载波分配算法的多载波系统性能分析

近年来，多载波传输被引入无线传输系统，用来消除由于多径效应带来的符号间干扰。而传统的多载波系统就是通过所有的子载波传输相同的信息。本文提出了一种自适应子载波分配算法，此算法能够检测并兆汰传输性能差的子载波。在此方法中，每个用户的信息不是通过所有的子载波进行传输的，而是首先兆汰传输性能差的子载波后，然后通过剩余的那些性能较好的子载波进行传输。仿真结果表明，采用本文所提出的方案时，传统的MC－CDMA系统的性能将得到明显的改善。     

高速铁路中基于组导频的OFDM系统时变信道估计算法

高速铁路环境下产生的多普勒扩展现象表现为等效信道随时间变化。其破坏了正交频分复用(OFDM)系统的正交性并产生严重的子载波间干扰(ICI)。基于基扩展模型(BEM)的信道估计方法将时变信道估计转化为对基函数系数的估计,并通过导频信号进行系数估计。在高速移动环境下,严重的ICI干扰会导致基函数系数估计误差增大并造成性能恶化。该文在分析ICI功率分布的基础上,提出基于频域组导频分布的时变信道估计算法。仿真结果表明,在高速铁路中,相比较基于梳状导频的传统BEM信道估计算法,该文提出的方法能有效减小ICI,提高时变信道估计算法的性能。     

一种新的基于导频簇的OFDM系统信道估计

本文对快速移动环境下的正交频分复用系统信道估计及导频设计进行了研究。基于时变信道的线性分段模型假设,通过研究分析得出,频域信道矩阵在大子载波数下可近似为带状矩阵,且对角线元素的左右两边可近似为相反数,基于此特点提出一种新的导频簇图案,以消除子载波间干扰。理论分析和仿真实验表明,本文提出的导频图案能够在大子载波数和高多普勒频移的环境下,获取比传统方案更好的性能。     

利用OFDM技术实现车-地信息的传输

随着信息社会的到来，铁路列车自动控制系统（ATC）也面临着极大的发展空间。基于现代通信技术的列车运行控制系统是铁路信号未来的发展方向。多载波正交频分复用（OFDM）是一种无线环境下的高速传输技术，对无线高速列车控制信息传输中由多径传播引起的衰落有很强的抵抗能力，提出了OFDM技术在无线铁路列车自动控制系统中的应用框架。     

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.     

一种应用于红外无线通信的改进型互补序列键控调制

单个扩频序列的非完美自相关特性使多径信道条件下单序列扩频无线红外线通信系统中存在严重的多径干扰。互补序列键控(CSK)作为一种新的调制方式,采用二进制互补对(BCP)作为扩频序列。由于互补对具有完美的自相关特性,采用CSK的红外线系统能显著降低多径色散引入的多径干扰。然而,CSK在使用互补对时没有最大程度的利用其完美自相关特性,从而使系统的多径干扰无法完全消除。而且,CSK中BCP的选择过程极其复杂,限制了它的使用。通过对传统的CSK加以改进,互补对中的两个序列通过两个不同频率的子载波传送,从而达到完全消除多径干扰的效果,提高了系统的性能,改进型CSK中BCP的选择过程非常简单,避免了传统CSK中选择所涉及的庞大计算量,理论分析和仿真都验证了本文结论。     

铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善

传输干扰率是铁路数字移动通信系统的服务质量指标中重要的一项,其描述铁路数字移动通信系统误码性能对列车控制信息传输的影响程度.在介绍铁路数字移动通信系统传输干扰基本概念的基础上,分析影响铁路数字移动通信系统传输干扰性能的重要因素,包括列车控制系统信息传输特性、列车控制系统链路层数据传输协议、通信系统越区切换等.基于列车运行速度与传输干扰间的关系,提出采用分布式天线扩大小区覆盖范围的方案,降低数据传输与越区切换发生的碰撞概率,以改善传输干扰性能.通过对分布式天线系统覆盖范围以及对其同频干扰、载波干扰比等性能指标的理论分析,证明了分布式天线覆盖方案可以有效地扩大广义小区的覆盖面积以改善铁路数字移动通信系统传输干扰性能.     

无碰撞区准同步跳频通信系统多址干扰性能分析

基于跳频通信边缘效应的多址干扰性能分析模型,即四碰撞态Markov过程模型,本文分析了基于新型无碰撞区(NHZ)跳频序列的准同步跳频通信系统用户干扰性能。当准同步跳频系统组网时工作在NHZ跳频序列集的无碰撞区内时,用户的载波频率表现为无碰撞状态;而在无碰撞区边缘的碰撞状态则可视具体情况分为无碰撞或左碰撞或右碰撞状态;对于无碰撞区外的碰撞状态则为无碰撞或左碰撞或右碰撞或左右都碰撞的状态。据此本文分析了无碰撞区准同步跳频通信系统的载波频率碰撞状态序列的特性,并提出适合无碰撞区准同步跳频通信系统的用户干扰性能分析模型。分析和数值结果表明,采用NHZ跳频码的准同步跳频通信系统的多址干扰性能优于采用随机跳频码的异步通信系统。     

城市轨道交通CBTC无线信号智能监测系统

城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统2.4 GHz频段为公用频段,存在大量外部干扰信号,影响列车正常运行。分析了影响CBTC系统车地无线通信的外部无线干扰信号的类型和外部无线信号环境的现状,介绍了CBTC无线信号智能监测系统设计方案和主要功能。该系统通过车载检测设备采集无线通信参数,对CBTC系统通信环境和外部干扰信号进行分析,后台数据处理中心采用智能分析算法进行故障源定位和预警。应用案例表明,该系统能对CBTC系统无线通信环境进行在线检测,在车地通信异常时,可以快速查找故障原因,有效提升CBTC系统的维护能力和排查干扰的能力。     

一种改进的OFDM联合时间频率快速同步算法

对文献[9]和文献[10]的算法进行修改,提出一种改进的OFDM联合时间频率快速同步算法,通过使用1个OFDM符号长度的训练符号,可以很好地完成OFDM通信系统的同步。接收端首先通过搜索1个特殊的训练符号,计算出定时同步位置和小数频偏。然后对训练符号的样点数据进行小数频偏补偿和FFT变换,再估算出整数频偏,通过定量分析得出结论,当整数频偏大于7个子载波间隔时,改进的算法具有更快的同步速度。仿真结果表明,改进的算法具有更小的频偏估计方差。     

OFDM系统中的差分调制及其性能

基于子载波采用高阶差分幅度相移键控（MDAPSK）的正交频分复用（OFDM）系统，针对其独特的数据帧结构，提出并定义了OFDM系统的几种差分调制方案，仿真了不同信道环境下各种方案的误码性能。仿真结果表明，针对时间选择性和频率选择性衰落信道衰落程度的不同，在满足一定的时间相关性和（或）频率相关性的条件下，采用相应的时域和（或）频域差分调制方案，可以保证MDAPSK—OFDM系统的误比特率（BER）维持在较低的水平。     

城市轨道交通追踪列车定时节能操纵优化

研究在给定站间运行时分前提下的城市轨道交通追踪列车节能操纵优化模型,模型以两列车在两站间运行的总能耗最小为目标,通过同时优化前行列车和追踪列车的操纵策略以提高再生制动能的利用。在一定的制动停车距离、线路平纵断面和限速条件下,将站间区间划分为若干个子区间,建立两列车在各个子区间的运行工况序列选择模型,通过遗传算法优化两列车在每个子区间的牵引力使用系数、末速度和运行时间,提高列车牵引时对再生制动能的利用率。算例表明,在给定的站间区间上,本文模型在保证正点前提下比单列车定时节能算法的能耗降低5.8%。当区间存在陡下坡时,两列车在途中运行过程中比在进出站过程中协同利用再生制动能效果更显著。     

基于协作多agent机制的高速LTE-R无线网络覆盖与容量优化算法研究

为应对由于列车运行速度快而引起的通信环境恶化的现象,进一步提升高速铁路沿线覆盖与容量性能,保证列车用户在通信需求方面获得持续的优质体验,覆盖与容量优化成为LTE-R网络的一个重点研究方向。基于高速铁路环境中基站与列车位置信息可预测的优势,在传统单一调节天线下倾角的FQL算法的基础上,引入协作多agent机制,提出协作多agent FQL算法,使得LTE-R无线网络频谱效率和吞吐量性能得以提升和优化。同时通过对频谱效率CDF曲线的仿真表明随着列车运行速度的不断提高,算法对无线网络整体性能的提升越加明显,证明了在高速场景下本算法的有效性。     

基于时间敏感网络的列车通信网络实时流量调度优化

随着轨道交通智能化的发展,列车控制与监测产生的高带宽实时数据对列车通信网络提出了更高的要求。时间敏感网络可作为兼具高传输速率、高确定性和高兼容性的下一代列车通信网络解决方案。然而,实现时间敏感网络确定性通信机制的流量门控调度设计难以拓展到实际场景规模。因此,针对车载网络流量特性,提出一种基于改进增量式调度策略和改进灰狼优化算法的列车通信网络流量门控调度生成方法。首先,基于列车通信网络流量和拓扑结构建立门控调度系统模型。然后,为提高调度生成效率,提出了基于增量式调度的单帧简易调度(Single Frame Simple Scheduling,SFSS)策略,弥补了门控调度模型在计算速度方面的不足。其次,为提高灰狼优化算法的寻优性能,引入了粒子群优化算法、Logistic混沌映射策略和反正切函数,提出了改进灰狼优化(Improved Grey Wolf Optimization,IGWO)算法,改善了实时周期性流量的实时性能和带宽占用。最后,利用SFSS策略和IGWO算法对列车通信网络门控调度系统模型进行测试和求解,通过实验验证所提出调度生成方法的可行性和有效性。实验结果表明,与其他方法相...     

MC-CDMA系统的动态子载波和功率分配算法

针对MC-CDMA系统的反向链路提出了一种动态子载波和功率分配算法。与传统的多载波系统传输方案不同,信号不是通过所有的子载波进行传输的,而是动态的利用信道的频率选择特性来选择优质的传输子载波,同时采用了闭环功率控制算法。理论分析与仿真结果表明,采用动态子载波和功率分配算法后,传统的MC-CDMA系统的误码率性能得到较大程度的改善。     

基于改进的粒子群算法的地铁时刻表调整方法研究及实现

为应对突发状况下地铁列车的晚点问题,尽快消除与既定时刻表的偏移时间,采用Visual Studio 2012和SQL Server 12.0数据库搭建时刻表系统,同时建立列车运行动态调整模型,选择改进的粒子群优化算法对模型进行求解,得出消除偏离时间的最优解,完成列车的动态调整仿真。仿真结果表明,该方法通过自动调整多辆列车的站间运行时间和停站时间,能有效地消除晚点时间,恢复列车正常运行。     

基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。     

基于FAPSO的地铁列车节能运行优化研究

以地铁列车节能、准点运行为研究目标,在充分考虑实际运行线路条件下,构建满足约束条件下的多质点列车运行能耗模型,并在此基础上,将萤火虫算子引入到标准粒子群算法中,构建一种包含萤火虫算子的粒子群优化算法(FAPSO),进而提出基于FAPSO算法的双层结构一体化优化控制方法。上层结构优化通过使用FAPSO算法对获得的总冗余时间进行分配,进而得出各站间最佳运行时间,优化列车运行时刻表;下层结构优化在上层结构优化所得站间最佳运行时间下,对不同运行策略下列车运行能耗进行比较,进而优化整条线路的列车运行策略。最终,获得列车站间节能、准点运行的最优驾驶方案。以广州地铁站间线路为例,通过MATLAB进行实例仿真,仿真结果表明,经双层结构一体化优化后列车运行能耗降低10.8%,且满足列车准点运行的要求。     

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。