一种水声信道自适应均衡算法研究

由声波传播的多途效应所引起的码间干扰及信号衰落,使得水下数据传输的速率和可靠性都大大降低。针对多途干扰严重的水声信道,将一种基于最小均方误差算法的信道自适应均衡器应用于水声信号处理中。对该均衡器的基本理论及其结构进行了归纳,结合水声多途信道的基本特点,建立了仿真模型,重点分析了步长参数、信噪比等对算法收敛速度和稳态误差等方面性能的影响,为实现高质量的水下信息传递提供技术支持。     

解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术

为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术。首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中。其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解。最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果。数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms。     

解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术

为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术.首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中.其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解.最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果.数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms.     

声源位置/声速剖面对本征声线到达时延的影响

本征声线相对到达时延估计是基于声线理论信道模型的匹配场定位方法中的关键环节,该文就声源位置变化和声速剖面扰动对本征声线相对到达时延的影响进行了研究。基于Shallow Water’06实验环境模型(海底参数源于文献反演结果)和大量实测声速剖面数据,发现两者对本征声线相对到达时延的影响类似。这种相似性对基于声线理论信道模型的匹配场定位稳健方法的研究具有一定的参考意义。     

基于输出过采样的IIR信道迫零盲均衡

本文提出一种新的针对单输入单输出IIR信道的盲均衡算法.首先通过对信道输出的过采样建立特殊的多信道模型.对多信道模型的输出应用线性预测,证明了预测误差只包含多信道模型冲激响应在第一个时隙的参数,并给出最佳线性预测器的长度.通过预测误差的协方差矩阵可以求解该冲激响应参数.基于该参数可构造出不同时延的迫零均衡器.仿真结果显示了本文算法的有效性.     

基于EM-SBL迭代的稀疏SIMO信道频域盲均衡算法

针对单输入多输出系统下稀疏信道均衡问题,提出了一种新的基于最大似然准则的频域迭代均衡算法.首先将多天线联合均衡问题建模为非完整观测数据集下频域信号序列的最大似然估计问题,利用期望最大化算法进行近似迭代求解,最终得到各个单频信号加权求和形式的均衡输出表达式.在每次迭代过程中,算法依次完成均衡输出的更新和信道参数联合条件后验分布的更新.考虑到信道固有的稀疏特性,在求解信道参数联合条件后验时,引入具有稀疏促进作用的先验分布对信道系数加以约束,使用稀疏贝叶斯学习迭代求解信道参数联合条件后验.仿真结果表明,本文算法具有较好的收敛特性和稳态性能,在中高信噪比条件下可以获得接近信道已知条件下的稳态系统误符号率性能.     

基于自适应噪声抵消的无线传感网络信道优化

无线传感器网络通信技术广泛应用在物联网近场通信、水声通信等领域。无线传感网络通信信道受到多途干扰,导致信道失衡,需要进行信道均衡模型设计。提出一种基于自适应噪声抵消的无线传感器网络通信信道优化技术,首先构建了无线传感器网络通信的信道模型,对无线传感器网络信道传播过程中衰减损失和各条路径的信号进行重组,采用自适应噪声抵消算法进行信道的多途干扰滤波,结合最小二乘（ RLS）准则算法进行无线传感器网络通信信道均衡设计。仿真结果表明,采用该通信信道均衡技术能有效提高无线传感器网络通信的信道质量,降低通信传输失真和误比特率,实现信道自适应均衡,提高通信的抗干扰能力。     

超宽带系统中同步和信道参数的闭式估计算法

提出超宽带系统中同步和信道参数的新型估计算法。首先对接收信号进行傅立叶变换,由傅立叶变换系数构造两个矩阵,把信道时延估计转化成矩阵束的特征值求解问题。在求解出时延后再进一步求解信道参数。算法的最大特点是能得到多径时延和多径增益的闭式解,避免现有算法普遍存在的搜索和迭代求解。     

基于多途模型匹配的浅海噪声源聚焦定位方法

 本文在建立符合水声相干多途信道特点的阵列信号模型的基础上,提出了基于多途模型匹配的浅海噪声源聚焦定位方法.该方法在本质上利用了基于模型和数据匹配的相干处理思想,充分利用了多途信道信息,生成与实际声传播特性相匹配的空间聚焦导向矢量,从而有效克服了多途效应的影响,提高了定位精度.进而结合基于最差性能优化的稳健聚焦处理器设计方法,对空间聚焦导向矢量实施约束,并划归为具有单一非线性约束的二次最小化问题,求解最优权矢量,修正得到新的空间谱形式.通过对空间谱、定位误差、-3dB波束宽度及主峰与最大旁瓣比性能进行对比分析,讨论了约束参数选取与失配误差程度之间的关系,并证明了新算法在存在失配误差的情况下,可有效提高MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)高分辨算法的稳健性,保持较尖锐的谱峰及较强的背景起伏抑制能力.     

平坦衰落信道下基于变分贝叶斯的多天线信号联合符号检测算法

该文针对平坦衰落信道下存在信道参数差异的多天线接收信号联合参数估计和符号检测问题,提出一种基于变分贝叶斯的联合处理算法。算法直接利用多个接收数据流进行信息符号的估计,抑制传统信号合成与解调解耦处理带来的性能损失。将问题建模为已知多组观测数据条件下发送符号、信道传输时延、信道增益和噪声功率的联合最大后验估计问题。基于变分贝叶斯理论对该最大后验进行近似求解,在相对熵最小化的准则下,推导得到了各个待估参数解析形式的近似后验分布——变分分布。所提算法无需计算各参数精确的点估计值,而是采用信道参数和信息符号变分分布迭代处理的方式进行联合求解。仿真结果表明,所提算法通过多信号、多参数的联合处理能够获得优于经典解耦处理和部分联合处理技术的系统误码率性能,且在接收天线数目较多和观测数据长度较短时性能优势体现更加明显。     

射线跟踪中三维矢量数据库建立方法

射线跟踪信道建模方法需要场景的三维矢量数据库,包括场景数据库和可见元(面、劈)数据库。本文提出了一种适用于城市微蜂窝和室内场景的三维矢量数据库建立方法。首先通过简化的三维CAD建模方法建立三维场景模型和数据库,然后使用修正的透视投影法建立视点关于场景的三维可见元数据库,并进一步分析了基于三维可见元数据库的射线跟踪模型计算复杂度。仿真结果表明,该方法能有效地降低射线跟踪信道建模方法的计算复杂度。     

塔架环境通信网络信道模型及性能研究

复杂塔架场景无线信道多径效应更为严重,本文结合射线追踪算法提出一种三维多径簇信道模型,该模型通过几何方法追踪每一条射线路径,并对大量接收射线进行分簇,获得簇时延与簇功率等模型参数,进而获得无线通信系统的误码率性能。针对真实的三维塔架分析信道模型参数,包括传播路径、时延、接收功率、误码性能等统计特性。数值仿真结果表明,本文推导理论结果与仿真结果一致,能够准确评估塔架环境的通信性能,可有效用于优化传感器网络的部署和性能评估等领域。      

基于改进射线跟踪法和BP神经网络算法的室外微蜂窝毫米波信道特性研究

在28 GHz与39 GHz毫米波频段室外微蜂窝场景下,基于改进射线跟踪法和反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对毫米波单发单收信道及单发多收信道进行建模仿真研究. 在得到的无线信道仿真数据基础上,研究分析了毫米波信道的路径损耗、均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展(delay spread, DS)、接收功率等传播特性. 通过与现有文献的测量结果对比分析验证了改进射线跟踪法的正确性与有效性. 通过BP神经网络方法拟合得到的路径损耗模型参数结果与改进射线跟踪法仿真得到的路径损耗参数结果对比发现,两者吻合程度很高,验证了BP神经网络算法能很好地对室外微蜂窝毫米波信道大尺度参数进行预测. 同时,文中给出了一种普遍适用的用来表征室外微蜂窝视距(line-of-sight, LoS)与非视距(non-line-of-sight, NLoS)场景下28 GHz与39 GHz毫米波信道的路径损耗模型. 结果表明:LoS场景下的RMS DS和接收功率都小于NLoS场景下得到的结果;LoS场景与NLoS场景下RMS DS、水平方向到达角、多径簇的个数累积分布函数均服从高斯分布;RMS DS在毫米波频段微蜂窝场景下,随着频率的升高而增大,到达接收端的多径成簇呈现稀疏性.     

室内可见光LED信道特性研究

为了研究室内多个白光LED构成的室内无线信道的特性,首先分析了多LED通信系统的基本构成,然后分析了光线追迹法求脉冲响应的基本原理和基本方法,提出了用简化的光线追迹法计算信道的脉冲响应,这种方法仅仅考虑三次以下的反射情况.最后,用数值仿真方法对室内信道的脉冲响应进行了研究.仿真结果表明,系统的脉冲响应以直接响应和一阶响应为主,并随接收器和发射装置的位置不同而发生变化.     

基于射线追踪法的航空多径信道建模与仿真

针对航空通信中由于复杂地形环境引入的多径影响,介绍了一种基于射线追踪法的多径信道建模与仿真的方法。 Wireless Insite 是一种基于射线追踪法的无线信道仿真软件,采用该软件,以实际项目为例,对多径信道建模与仿真的方法进行了详细介绍,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明了提出的建模仿真方法用于分析航空飞行器多径效应的有效性。     

A new indoor VLC channel model based on reflection

In this paper the indoor visible light communication (VLC) multipath channel model is analyzed. A new reflection model based on the Lambert-Phong pattern is presented by investigation of the reflection characteristics. Through the Monte-Carlo ray tracing simulation based on the Lambert-Phong pattern, the VLC optical channel models are set up, including the single source and multiple-source systems. The simulation results show that using the Lambert-Phong reflection pattern, the calculation becomes linear to the number of reflections and the computation complexity is decreased.     

多径效应对信号接收及方向测量的影响

在论述L阵干涉仪和圆阵相关法测向体制误差形成的基础上,基于电磁波传播的多 径效应,建立了地空无线链路四径传输模型,并将单个多径分量用时延相同的多径簇来描述 ,分析了多径分量和多径簇对单个天线接收信号相位和不同天线接收信号互相关系数造成的 影响。仿真结果表明,多径条件下接收信号的波形、频谱和相位谱较直射信号都将发生显 著的变化,多径效应对俯仰角造成的测量误差要大于对方位角造成的测量误差。     

基于光线跟踪和BRDF模型的红外高光反射仿真

仿真红外高光反射现象是实现红外场景真实感的必要内容。本文从红外辐射传输过程出发,提出一种基于光线跟踪和双向反射分布函数(Bidirectional Reflection Distribution Function,BRDF)模型的红外高光反射仿真方法,该方法利用光线跟踪模型确定红外高光反射现象中起主要贡献的光线,减少计算量;同时,为了解决传统方法仅应用反射率进行仿真带来的真实感不强的问题,引入BRDF计算红外辐射反射分量,提高红外高光现象仿真的真实感。实验结果表明,本文方法通过将光线跟踪模型与双向反射分布函数相结合实现了红外仿真中真实感和计算量的统一,为红外高光反射现象仿真提供了新思路。     

A stochastic multipath channel model including path directions for indoor environments

A novel stochastic channel model for the indoor propagation channel is presented. It is especially for, but not limited to future communication systems with multiple antennas like space division multiple access (SDMA), spatial filtering for interference reduction (SFIR), or multiple-input/multiple-output (MIMO). The model is designed for indoor scenarios, straight forward extendable to urban environments. It is based on physical wave propagation. The new approach describes the channel by multipath components, each characterized by its transfer matrix (including loss), delay, direction of arrival, and departure. The appearance and disappearance of multipath components over time is modeled as a birth and death process, a marked Poisson process. This enables first-time the correct modeling of spatial and temporal correlations. In each modeling step, path properties change according to the motion of transmitter and receiver. The changing delay times of propagation paths yield a realistic Doppler behavior of the channel. Deterministic ray tracing results are used to produce the huge data sets required for the statistical evaluation of the parameters of the proposed model. This method enables an automated parameter extraction for new environments or frequencies. The ray tracing tool has been verified by narrowband, wideband, and directional channel measurements. The novel stochastic spatial channel model allows the simulation of third-generation broadband radio systems including arbitrary antenna configurations and patterns. System simulations for the bit-error rate of radio links can be performed including intelligent antenna configurations like SDMA, SFIR, or MIMO. Furthermore, the capacity of complete systems can be investigated.     

隧道无线电射线传输规律的研究

文中给出矩形隧道中无线电射线传输所遵循的规律－－帐篷定律，建立起隧道射线传输模型，介绍了各次射经传输距离的迭代算法，为隧道无线传输信道的计算机仿真提供一种系统的方法，通过实际仿真说明模型的正确性。