基于PSWF的非正弦通信系统同步方法

基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的非正弦时域正交调制信号的自相关值呈现明显的起伏震荡特性,这给同步检测带来了较大的困难。针对这一问题,提出了一种采用m序列调制基带PSWF脉冲作为同步头的同步提取方法,该同步头具有尖锐的自相关峰,有效解决了同步困难的问题。同时,给出了该同步方法的实现方式,可有效降低同步捕获过程运算量,缩短同步捕获时间,提高同步捕获精度。     

PSWF非正弦时域正交调制系统有限字长效应研究

在基于PSWF的非正弦数字通信中,二进制定点数的截尾误差与舍入误差对系统的性能影响不容忽视.首先分析了二进制定点数产生有限字长效应的原因,接着对二进制定点数的截尾误差与舍入误差进行了理论分析,同时,利用MATLAB针对PSWF通信系统中的具体参数进行了误差仿真,归纳与总结了仿真结果,可为工程应用提供参考.     

非正弦时域正交调制信号的抗定时抖动接收方法

在非正弦时域正交调制通信系统中,调制信号对定时抖动较敏感,定时抖动可使解调性能显著下降.针对该问题,提出了一种抗定时抖动接收方法.该方法从非正弦时域正交调制信号与低通信号的等效性出发,根据接收信号与等效的正余弦载波的相关运算结果来求取各路脉冲调制信号的定时抖动大小,以实时修正相关接收机中的各模板信号相位,从而消除定时抖动对解调性能的影响.仿真分析结果表明,定时抖动误差控制在1%×Ts内,即可消除对解调性能的影响.该方法既克服了已有方法的应用局限性,又保持了相关接收机的最佳输出信噪比特性.     

非正弦时域正交调制信号频域均衡算法分析

非正弦时域正交调制体制的实现依赖于脉冲组间的正交性,而传输系统的非理想幅频和相频特性会破坏该正交性,影响正确解调。针对这一问题,从系统的频率响应入手,理论分析了保持脉冲组时域正交性的条件,分别采用综合法、牛顿插值法和埃尔米特插值法对传输系统的频域特性进行均衡,并仿真比较了均衡前后系统的幅相特性及对误码率特性的影响。仿真结果表明,基于埃尔米特插值的频域均衡算法,在传输系统幅频、相频特性方面均衡效果最佳,且使系统误码率性能得到很大改善。     

PSWF非正弦时域正交调制信号短波信道研究

在基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)的非正弦时域正交调制信号的解调过程中,脉冲正交性对解调性能至关重要。在简要介绍信道模型和非正弦时域正交调制原理的基础上,对信道多径时延、衰减等因素以及调制路数对正交性的影响,进行了理论推导和仿真分析。最后提出:多径时延对正交性的干扰呈规律性起伏变化;非主径信号的强度是影响正交性的主要因素;随着调制路数增加,PSWF脉冲组正交性的恶化程度趋于平稳。     

基于椭圆球面波的非正弦通信系统同步方法

针对基于椭圆球面波的非正弦通信系统同步困难问题,提出了基于训练序列和导频信号的同步方法。该同步方法在发信端利用训练序列调制椭圆球面波脉冲信号作为同步头,并在调制信号中加入导频信号;在收信端利用导频信号,通过锁相环技术使本地采样时钟与发信端采样时钟同步,本地模板信号与接收的调制信号滑动相关,通过检测最大相关值,获取同步信号。理论分析和仿真结果表明：在加性高斯白噪声信道中,该方法在低信噪比的情况下,仍能获得良好的同步性能。     

基于低通等效的非正弦时域正交调制系统研究

针对基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的非正弦时域正交调制系统在应用中遇到的带通PSWF信号实时产生困难、系统对同步误差敏感及实现复杂度高的问题,从带通信号低通等效的基本原理出发,分析了带通PSWF脉冲信号的低通等效形式,论证了正交带通PSWF脉冲信号的低通等效正交条件,提出了基于低通等效的相关接收方法,并对其性能和抗同步误差能力进行了分析.理论分析和仿真结果表明,非理想同步条件下,基于低通等效的解调方法具有更好的对抗同步误差的能力,对比于优化的解调方法,系统性能仍有至少2 dB的提高,这种方法还可降低系统的实现复杂度.     

基于PSWF的非正弦时域正交频分调制方法

针对现有非正弦时域正交调制方法应用于大相对带宽系统中存在脉冲组设计复杂度高、实现困难、不利于对调制信号进行均衡和比特加载的问题,提出一种改进的非正弦时域正交频分调制方法.把频分复用的思想用于该调制方法,将工作频段分为多个相邻的子频段,在每个子频段内分别进行非正弦时域正交调制,利用频分特性避免了在不同频段内进行施密特正交化,降低了调制器的复杂度并且有利于信道均衡和比特加载.仿真结果表明,相同条件下,改进的调制方法与原有方法的误码性能几乎相同.该调制方法复杂度低、易于实现,有利于进行均衡和比特加载,抗多径性能强,更适用于大相对带宽有线或无线通信系统.     

降低基于PSWF的非正弦调制信号PAR方法

针对基于椭圆球面波的非正弦调制信号峰均功率比大的问题,提出了降低峰均功率比方法。该方法根据基于椭圆球面波的非正弦调制符号时域特性,通过选择峰均功率比小于期望值的调制符号进行传输,从而达到降低调制信号峰均功率比的目的。理论分析和仿真结果表明,该方法不仅有效降低了调制信号的峰均功率比,而且不会降低通信系统的误码性能,也不会导致调制信号功率谱展宽和功率谱集中度变差。     

非正弦时域正交调制系统性能分析

为了正确地进行非正弦时域正交调制通信系统解调,利用脉冲间的时域正交性分离调制脉冲。通过对非正弦时域正交调制通信系统的性能以及脉冲组间互相关特性的分析,特别是针对脉冲组正交性被破坏的情况下,分析了影响其性能的因素,提出了在调制端采用选择脉冲的方法,在一定程度上改善了系统的性能。     

非正弦波通信时域正交椭圆球面波脉冲设计方法

针对非正弦波信号的频带传输问题,同时为了有效提高非正弦波通信系统的频带利用率及功率利用率,提出了时域正交椭圆球面波脉冲集设计方法。通过参数设置、频段划分、求解方程、Schmidt正交化等步骤设计时域正交椭圆球面波脉冲集,调整脉冲参数实现脉冲集信号的频谱搬移与频谱控制,脉冲集信号为频谱特性可控的带限信号。仿真结果表明：时域正交椭圆球面波脉冲集具有较好的能量聚集性,利用该脉冲集实现多路信息并行传输时,在保证系统具有较好的功率利用率前提下,系统的频带利用率可快速接近奈奎斯特速率。     

正交椭圆球面波函数脉冲调制方法

为了提高通信系统的功率效率和频谱效率,该文提出正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲调制方法。该方法利用具有高能量聚集性的椭圆球面波函数作为传输波形来提高通信系统的功率效率,采用时域正交、频谱混叠或交叠的正交脉冲组传输信息,以减小信息传输带宽,提高通信系统的频谱效率。理论分析及仿真结果表明,该方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,且已调信号具有较好的频域能量聚集性,不仅有利于提高系统的功率效率,还可有效减小对相邻通信用户的电磁干扰。     

一种椭圆球面波调制信号自适应峰均比抑制方法

该文针对椭圆球面波(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)时域正交调制信号峰均功率比过高,易受功率放大器非线性影响,造成信号失真,导致系统解调性能下降的问题,提出一种基于律压缩的自适应峰均比抑制方法。该方法能够根据输入信号自适应调节压缩参数,有效压缩信号峰值,降低PSWF调制信号峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR),同时保证压缩前后信号平均功率不变。理论论证和仿真结果表明,该方法能够有效抑制PSWF调制信号PAPR,当压缩参数为1且互补累计分布函数CCDF为10-4时,压缩后调制信号与原调制信号相比PAPR降低约2.1 dB;有效改善经过功放后调制信号功率谱和系统在高斯白噪声信道下的误码性能。     

基于三值编码的非正弦时域正交调制方法

在带宽受限的通信系统中,系统的频带利用率是非常重要的性能指标。为了提高非正弦时域正交调制系统的频带利用率,该文提出一种基于三值编码的高效非正弦时域正交调制方法。通过将待调制的二进制数据转换为多路并行的三进制数据,分别与多路正交脉冲的3种发送相位状态对应,增加了每个码元携带的信息量,从而提高系统的频带利用率。给出了系统的调制解调模型,理论推导了系统的频带利用率和误码性能,并与已有的非正弦时域正交调制系统进行了对比分析和仿真。结果表明,基于三值编码的非正弦时域正交调制方法可以有效提高系统的频带利用率,而信噪比的增加不超过0.3 dB。该方法适用于对信息传输速率要求高但带宽受限的场合,也有助于降低系统的实现复杂度。     

基于PSWF的正弦载波调制方法

为了有效提高系统的频带利用率,该文提出了基于椭圆球面波函数(PSWF)的正弦载波调制方法。在该方法中,采用时域持续时间有限、频域带宽近似有限的椭圆球面波函数设计频谱相互混叠或交叠的多路时域正交基带调制波形,进行多路基带预调制,通过正弦载波调制将信号频谱搬移至辐射频段。经理论分析及仿真验证,该调制方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,提升速度优于OFDM调制,同时也使系统具有较好的功率利用率,且简单易实现。     

椭圆球面函数频域调制解调方法

针对基于椭圆球面波函数(PSWFs)的非正弦时域调制算法复杂度高的不足,该文引入空间映射,分析了PSWFs信号频域完备正交性,推导出PSWFs信号频域有效表示所需最小抽样点数。在此基础上,引入复数域映射、FFT/IFFT信号处理框架,提出PSWFs频域调制解调方法。该方法将PSWFs信号处理由时域拓展到频域,在频域进行信息加载与检测,为探索研究PSWFs信号在5G、超5G等采用频域信号处理的通信系统中的应用提供了可能。理论和数值分析表明,相对于PSWFs时域调制,所提方法将能够在不改变系统频带利用率、系统误码性能、调制信号能量聚集性以及信号峰均功率比的前提下,显著降低算法复杂度,将运算复杂度由O(2Qg²)降低为O(g²+glog₂g)。

     

一种新的基于椭圆球面波函数的非正弦短波通信的均衡方案

针对基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)的非正弦通信技术在短波频段内受到多径时延,引起码间串扰导致系统可靠性下降的问题,在分析信道特性对基于PSWF 非正弦调制信号影响和非正弦通信的特殊性的基础上,通过对均衡思路的分析,设计了一种新的均衡方案。此方案首先将码间串扰对正交性的影响转化为对判决数据信号质量的影响。进而,针对每一路判决数据信号采取均衡措施,提高判决数据的质量。最后,依据判决准则进行判决。仿真结果表明这种新的均衡方案是有效的,在给定的仿真条件下,信噪比为24 dB时,误码率约从10-2改善到10-3;针对PSWF脉冲两种不同的生成方法(单波道脉冲生成方法和多波道脉冲生成方法)生成脉冲组的特性,在基本均衡方案的基础上提出了参数共享式均衡和分组参数共享式均衡两种方法,并在最后给出了仿真结果,证明了这两种方法的有效性。     

基于Karhunen-Loeve变换的正交椭圆球面波脉冲波形设计

针对正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲硬件实现复杂度高和难以实时产生的问题,通过对PSWF脉冲求解和正交化两个过程的优化整合,该文提出了一种基于Karhunen-Loeve变换的正交PSWF脉冲波形设计方法。该方法首先将PSWF脉冲表示为Legendre多项式加权求和的形式,通过对原脉冲互相关矩阵进行Karhunen-Loeve变换,得到正交系数矩阵,从而实现PSWF脉冲的正交化。以此为基础,设计了一种高效快捷的正交PSWF脉冲实现方案,建立了正交PSWF脉冲与Legendre多项式系数向量的对应关系,能够通过改变特征多项式的系数来快速设计正交PSWF脉冲,同时具有实时性好和实现复杂度低的优点,为正交PSWF脉冲的工程化实现提供了一种高效快捷的新方案。