A simple iterative carrier frequency synchronization technique for OFDMA uplink transmissions

This paper examines the carrier frequency offset (CFO) estimation problem in the tile‐based orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) uplink systems, which is very challenging due to the presence of multiple CFOs. The existing solutions to this problem are either too complex to implement or not flexible in subcarrier allocation. To solve these problems, this paper proposes a tile‐structure based iterative multi‐CFO estimation technique. The proposed method is developed based on a special training sequence with repetitive structure. The inherent multi‐user interference (MUI) compression provided by the tile structure allows us to utilize the repetitive property of the training sequence to jointly estimate the CFOs in the frequency domain with low complexity. Combining the CFO estimation with an interference cancellation scheme and performing iteratively, the algorithm achieves high estimation accuracy and fast convergence. The proposed algorithm is suitable for any subcarrier assignment schemes. In addition, as compared with other existing time domain based algorithms, which achieve the Cramer Rao Bound (CRB) at the price of unaffordable complexity, it closely approaches their performance with over 70% computational saving, which is significantly important for practical implementation. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种改进的GFDM时频同步算法

针对广义频分复用( GFDM)系统对符号定时同步要求较高的问题,提出了一种新的基于前缀码的同步算法。在接收端,在获取粗略定时信息的基础上,利用前缀码前后两部分的相位差实现载波频偏估计,并对接收序列的频率偏移进行纠正,然后通过纠正后序列与已知发射前缀的互相关函数实现精确的符号定时估计。由于该前缀码具有共轭对称的特性,使其避免了“平顶效应”的出现。结合5G中低时延高可靠场景,在频率选择性信道中对其进行仿真,并通过均方误差对其性能进行了评估。理论分析及仿真结果表明,该算法相对于原算法具有更好的定时同步性能和更低的复杂度,提升了GFDM系统的整体性能。     

稳健的OFDM系统载波频率捕获算法

本文提山了一种新的应用于OFDM系统的载波频偏捕获算法。算法利用训练帧结构的循环重复性特点，剥离信道的影响和定时偏差的影响，完成频偏的捕获。同时本文算法训练帧既可以在时域添加，也可以在频域添加，增加了算法的灵活性。仿真结果表明，算法具有稳健，精度较高，计算量较少等优点。     

SDN‐based wireless body area network routing algorithm for healthcare architecture

The use of wireless body area networks (WBANs) in healthcare applications has made it convenient to monitor both health personnel and patient status continuously in real time through wearable wireless sensor nodes. However, the heterogeneous and complex network structure of WBANs has some disadvantages in terms of control and management. The software‐defined network (SDN) approach is a promising technology that defines a new design and management approach for network communications. In order to create more flexible and dynamic network structures in WBANs, this study uses the SDN approach. For this, a WBAN architecture based on the SDN approach with a new energy‐aware routing algorithm for healthcare architecture is proposed. To develop a more flexible architecture, a controller that manages all HUBs is designed. The proposed architecture is modeled using the Riverbed Modeler software for performance analysis. The simulation results show that the SDN‐based structure meets the service quality requirements and shows superior performance in terms of energy consumption, throughput, successful transmission rate, and delay parameters according to the traditional routing approach.     

一种改进的Fitz频偏估计算法

针对通信接收中的载波同步问题,提出一种基于Fitz算法的改进载波频偏估计算法.分析了Fitz算法频偏估计方法中估计范围受限的原因,针对性地提出了改进方法,利用离散傅里叶变换(DFT)算法得到基准频偏,以此修正大间隔自相关函数估计频偏,保持了Fitz算法的估计精度优势,极大地扩展频偏估计范围,同时具有低的信噪比门限.最后给出了改进算法的实现步骤,并通过MATLAB仿真实验证明了算法的有效性.     

基于遗传算法的OFDM高精度盲频偏估计器

针对正交频分复用系统频偏估计问题,提出了一种基于遗传算法的高精度盲频偏估计器。该算法首先将带载波间干扰的正交频分复用系统视为正交码分多址接入系统,将载波间干扰系数视为码分多址接入系统的扩频码,利用估计的载波频偏构造扩频码,进而重建接收信号;然后利用重建信号跟实际接收信号最小重建误差原则构造了盲频偏估计的代价函数,并设计了对应于遗传算法的适应度函数;最后利用遗传算法强大的并行搜索和全局寻优能力,通过最小化代价函数求得最佳频偏估值。仿真结果表明,所提算法具有较高的估计精度,低信噪比下性能显著,有效降低了时间复杂度,且不受频偏估计范围和信号调制类型的限制。     

一种新的大载波频偏估计算法

基于卫星通信快速、准确捕获载波频率的需求,提出了一种根据反余弦函数的大载波频偏估计算法。通过详细的理论推导和仿真验证,表明了该算法抗噪声能力强、频偏估计范围大、估计精度高以及易于实现的良好性能。     

基于网络编码和ECC的无线体域网安全签名方案

针对无线体域网( WBAN)应用中人们关注的病患个人敏感数据在传输过程中容易受到攻击的安全问题,提出一种结合随机网络编码和椭圆曲线密码学( ECC)的安全签名方案。该方案首先在网络中引入随机网络编码建立多播网络模型,增加相同传输次数下的数据信息量;通过采用ECC算法对信息进行签名,保障病患相关生理信息的通信安全。该方案共有三个阶段,即创建、签名和验证阶段。理论证明了该方案是安全的,能够有效地对信息进行污染验证,并确定受攻击节点的位置。     

基于对称帧结构的联合频相估计

针对短突发通信系统中联合频相估计的剩余频偏对相偏估计的影响,首次引入对称帧结构的概念.首先,基于一种通用（非对称）帧结构,给出了对称帧结构的概念,并推导出基于此结构的数据辅助和非数据辅助两种同步模式下的载波参数估计克拉美罗界.然后,根据该对称帧结构下载波参数估计克拉美罗界的特征,提出了一种基于对称帧结构的联合频相估计.仿真结果表明,以基于最大似然准则的联合频相估计为例,相较于采用非对称帧结构的相偏估计,采用对称帧结构的相偏估计可以获得更低的均方误差和更大的抗频偏能力.     

一种基于星间光链路的帧同步与频偏估计方法

为了解决星间激光通信不同步导致的信息质量差与解调难度大等问题,针对滑动互相关算法帧同步易受载波频偏影响的不足,采用计算仿真的方法分析了星间多普勒效应引起的载波频偏程度,提出差分相关算法以实现帧同步与载波频偏估计,并给出硬件实现方案,分析了差分相关算法的帧同步与载波频偏估计性能。结果表明,差分相关算法能够实现大载波频偏影响下的帧同步,且具有较强的频偏估计性能,采用差分相关算法后系统的误码性能提升近3dB。此结果说明,差分相关算法是解决星间激光链路同步问题的有效方法。     

利用改进相频检测器实现大频偏M-PSK信号的快速载波同步

卫星通信中,接收机经常要在较大频偏下实现对M-PSK信号的载波同步;频偏较大的条件下,使用锁相环对信号进行载波同步需要较长的捕获时间,而且如果频偏超出锁相环捕获范围,将无法实现捕获。基于传统的相频检测器,提出了一种改进方案,通过增加相频检测器的"保持"区间,增大了频偏较大时相频检测器输出的直流分量,从而可以更快地实现对频偏的捕获。仿真结果表明,该方案可以帮助锁相环实现更大的频偏捕获范围和更快的捕获速度。     

高速移动环境下OFDM系统载波同步的混合结构算法

在分析载波频偏OFDM系统信号模型基础上，提出了基于前导符号循环前缀相关和前导符号相关的混合结构载波同步的算法，将基于循环前缀相关的方法和前导符号相关的方法融合，从链路级研究了易于实现的载波同步算法，在高速无线多径Rayleigh信道下，车速120km／h时，比较了两种不同的载波同步算法仿真结果。     

一种体域网无线心电监护系统的研制与测试

随着中国老龄化和家庭空巢化的加剧,患有慢性疾病的老人在医院外的健康监护问题变得日益突出。这就需要人们能够设计出有别于传统医疗仪器的新系统,这样的新系统称为体域网系统。论述了体域网无线心电监护系统的设计方案,重点介绍了患者系统以及预警系统的构成。患者系统采用便携式心电检测模块来采集患者的心电信号;蓝牙短距无线通信技术用于将实时心电信号传输到智能手机;预警系统能接收患者系统发送的心电信号。最后给出了在医院环境中对系统进行的三项测试结果。     

Efficient revocable certificateless remote anonymous authentication protocol for wireless body area network

To ensure the security and privacy of patients’ health data in wireless body area network (WBAN),communication parties must be mutual authenticated.Now some bilinear pairings led to a larger computation cost for users and tree structure revocation would lead to larger user storage cost.In order to achieve revocation and reduce the cost of the user side,a novel revocable certificate less remote anonymous authentication protocol for WBAN was proposed by using elliptic curve cryptography and revoke algorithm that could revoke users by updating their time-private-keys.Security requirements including anonymity,mutual authentication and session key establishment were satisfied in proposed scheme.Compared with the existing schemes,the experimental analysis shows that the computation cost and storage cost of the authentication protocol are greatly reduced,which is more suitable for resource-constrained WBAN.Security analysis also shows that the protocol is secure in the random oracle model.     

新的MIMO-OFDM 系统盲频偏估计算法

针对瑞利衰落信道,提出了一种新的基于加权循环前缀(CP,cyclic prefix)的MIMO-OFDM系统频偏估计算法及其简化实用算法。根据最大比合并原理,降低了MIMO-OFDM系统符号间干扰和高斯白噪声对频偏估计性能的影响。然后,利用无线信道统计信息,得到其简化算法。仿真结果表明,此算法在瑞利衰落信道中可以取得良好的频偏估计性能并优于其他同类算法。     

基于频偏估计的无线传感器网络时间同步算法

针对无线传感器网络经典同步算法稳定性较差,时钟相偏和频偏联合校正算法存在高开销等问题,提出一种基于频偏估计的无线传感器网络时间同步算法（CSMS算法）。CSMS算法采用低开销相偏和频偏估计方法,提高了成对节点的同步精度和稳定性;结合分层和广播监听构建了同步策略,能够保证算法的稳定性和同步精度,实现了与邻居节点及根节点的同步,同时优化了同步总开销。实验结果表明,CSMS算法能够有效地平衡同步能耗、同步精度及同步稳定性。     

一种基于传播时延修正的网络时间互同步算法

介绍了一种时间互同步算法的基本原理,并通过仿真试验分析了该算法在不同环境下的性能,指出其应用在地理覆盖范围较大的网络中的局限性。为改善该算法在实际应用场景中的性能,提出了一种基于传播时延修正的新策略。仿真结果表明,改进后的时间同步算法在传播时延不能忽略的场景中的性能远远优于原来的算法,其同步精度由原算法的1 ms左右提高到几微秒到几十微秒的量级,在实际工程中具有较高的应用价值。     

基于网络编码的无线体域网多中继协作节能策略

针对无线体域网中传输链路存在中断情况从而消耗额外能量的问题,在多源多中继系统模型中引入网络编码,提出一种基于网络编码多中继协作算法,并分析了该算法下系统的网络能耗,推导出系统的每比特网络整体能耗公式。仿真结果表明:该算法与传统的多路径多中继转发算法相比,可以较大程度的减少网络的整体能耗,适当地增加信源节点或者减少中继节点的数目对降低网络的整体能耗也有一定的作用。该算法能减少多源多中继网络的整体能耗,延长网络的生命周期。     

一种抗频偏的定时同步方法及其性能分析

针对长序列互相关定时同步性能受频偏影响的问题,提出了一种分段频偏补偿的定时同步算法.该算法在分段互相关的基础上,使用频偏补偿替代传统的绝对值操作,在减少载波频偏对同步峰值影响的同时不增加噪声均值.理论分析和仿真结果表明,改进方法定时同步性能优于传统分段方法,适用于低信噪比大频偏的无线通信系统.     

Low complexity estimation of carrier and sampling frequency offsets in burst‐mode OFDM systems

We study communications under slowly varying channels, and consider three cases of knowledge of the channel impulse response (CIR): full knowledge, no knowledge, and partial knowledge of the CIR. By partial knowledge, we refer to knowing only either the CIR magnitudes or the CIR phases. It is known that obtaining the exact joint maximum‐likelihood estimate (MLE) of the CFO and the SFO requires a two‐dimensional search. Here, we present a new estimation method which uses the Taylor expansion of the MLE cost function, combined with the best linear unbiased estimator, to obtain a method which does not require such a search. The computational complexity of the new method is evaluated. Numerical simulations demonstrate that the new method approaches the corresponding Cramér‐Rao bound for a wide range of signal‐to‐noise ratios, and has superior performance compared to all other existing methods for approximating the solution for the joint MLE, while maintaining a low computational complexity. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.