基于Walsh函数系的椭圆球面波脉冲波形重构方法

目前PSWF的脉冲产生方法在硬件实现方面有着编程复杂,计算量大,资源消耗多等制约因素,因此亟需一种适合实时产生PSWF脉冲信号的方法。通过分析Walsh函数系的特点和产生原理,提出了一种基于Walsh函数系的PSWF脉冲波形重构方法。其中,Walsh系数可以通过已有的PSWF数值点与P编号的Walsh矩阵求解得出,再截取所需精度的Walsh系数参与重构PSWF脉冲波形,从而达到降低存储量的目的。由于Walsh码型中的±1与数字电路中的01有着天然对应的关系,重构时只需将Walsh系数相加减,从而降低计算量。仿真结果表明,利用Walsh函数系可以较好地重构PSWF脉冲波形,且算法简单,避免了乘法运算,降低了计算量和存储量,有利于工程实现。     

基于椭圆球面波函数(PSWF)的基带传输波形设计方法

针对基带传输中的码间串扰问题,提出了基于椭圆球面波函数的基带传输系统设计方法。基带传输波形采用频带近似有限、持续时间为一个码元长度的椭圆球面波函数,根据基带传输系统的传输速率、码元持续时间、传输带宽等系统要求设置椭圆球面波函数的参数,通过构建椭圆球面波函数积分方程、数值求解和特征值排序等步骤完成基带传输波形设计。该方法不仅可有效提高基带传输系统的抗干扰能力,同时也使系统具有较好的功率利用率。     

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。     

基于采样的PSWF脉冲重构求解算法研究

基于采样定理的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)脉冲重构求解算法具有适用范围广、误差可控的优点,对目前新兴的3种基于采样定理的PSWF脉冲重构求解算法即传统重构求解算法、勒让德—香农求解算法和改进的勒让德—香农算法进行了阐述和分析,并从工程实现的角度,对3种算法的时间复杂度和空间复杂度进行了比较,发现传统重构求解算法求解效率较高,而勒让德—香农求解算法更易于硬件实现。对于实际的PSWF脉冲产生过程中选用合适的算法,提供了有益指导。     

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。     

基于PSWF的非正弦时域正交调制信号的同步方法

该文针对基于PSWF的非正弦时域正交调制信号同步困难的问题,通过分析调制信号的脉冲序列特征,提出了一种基于辅助序列的同步方法。采用Barker码调制0阶基带时限PSWF脉冲设计具有单峰值特性的辅助序列。同步捕获时,先采用滑动相关捕获法将同步大致位置快速定位于一个小的搜索区间,再采用MAX/TC算法在这个小的搜索区间内进行准确捕获并验证正确性。理论推导了AWGN条件下的同步捕获性能,仿真结果表明,该同步方法可行,且在低信噪比条件下具有较好的捕获概率。     

基于PSWF的传输波形设计方法

由于物理实现因素的影响,信息传输系统的频带利用率极限值一般降至1.8Baud/Hz以下。针对该问题,提出了一种传输波形设计方法。基于椭圆球面波函数设计时域正交脉冲,通过正交脉冲传输信息。通过理论分析,系统频带利用率的极限值可达到2Baud/Hz,且可快速接近奈奎斯特速率,又因椭圆球面波函数的能量聚集特性,可有效提高信息传输系统的功率利用率。     

T函数Walsh谱值与差分转移概率快速算法

根据T函数自身输入与输出结构特点,结合T函数窄度相关定义,研究了T函数线性性质和差分性质。通过构造马尔可夫链和概率转移矩阵,给出了其Walsh谱值与差分转移概率计算的多项式时间快速算法,时间复杂度为O(n),并将该算法应用于对TSC系列T函数的研究,得到任意输入输出线性组合的Walsh谱值表达式。     

基于 Givens旋转变换的PSWF脉冲调制信号PAPR抑制方法

针对基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)脉冲的调制信号峰均功率比过高的问题,该文提出一种基于Givens旋转的PSWF脉冲峰均功率比抑制方法.该方法从正交PSWF脉冲组的特征向量加权表示入手,利用 Givens旋转矩阵(,,)i j qG 对所有子坐标平面(,)i j 进行q角度的旋转,搜寻使脉冲组PAPR (Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)值最小的旋转矩阵,最后利用该矩阵对原PSWF脉冲组进行Givens变换,从而实现降低PAPR的目标.针对Givens旋转次数较多导致计算复杂度大的问题,该文提出分组flipping迭代的算法实现方案.理论证明了该变换方法能够保持脉冲组的带内能量聚集和正交性.仿真结果表明,该方法有效降低了脉冲组的PAPR,同时系统传输效率、调制信号功率谱密度与系统误码率性能均保持不变.     

基于Householder变换的正交PSWF脉冲设计

传统的Schmidt方法对椭圆球面波函数（PSWF）脉冲组进行正交化时,脉冲组的最大互相关值受脉冲个数的影响,同时还存在计算复杂度高的问题。针对上述问题,提出了基于Householder变换的正交化方法,通过将PSWF脉冲离散化,再依次对各离散的PSWF脉冲进行Householder变换,实现了对PSWF脉冲组进行QR分解,并得到新的正交PSWF脉冲组。仿真结果表明,与传统Schmidt方法相比,基于Householder变换的正交化方法使得脉冲组的最大互相关值从10-4降低到10-11,改善了脉冲组的正交性能,突破了脉冲组在脉冲个数的限制,并降低了计算复杂度,同时能够保持PSWF脉冲带内能量集中度高的优势。     

基于椭圆球面波函数的最佳窗函数分析

针对椭圆球面波函数在窗函数中的应用问题,从能量聚集性角度理论证明了椭圆球面波函数（PSWF）是最佳窗函数,采用基于特征值分解的数值算法求解椭圆球面波函数,筒化了求解过程,算法简便,易于实现。通过仿真分析,与现有的窗函数相比,在相同持续时间和边瓣峰值条件下,椭圆球面波窗函数主瓣最窄、能量聚集性最好,频谱分辨率最高。     

基于正交PSWF的DS-BPSK多址调制方法

针对现有的多址超宽带系统中多用户干扰严重的问题,提出了一种使用正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲的直扩二进制移相键控(DS-BPSK)多址调制方法。该方法中每个用户使用的脉冲是相互正交的,当系统同步良好时,接收机可以完全消除多用户干扰,从而显著提高系统的误码率(BER)性能。同时,PSWF脉冲具有频谱灵活可控性,可使该系统满足美国联邦通讯委员会(FCC)频谱掩膜条件。仿真结果表明,与使用单一脉冲的DS-BPSK多址调制相比,该方法能有效降低系统BER,提高了系统的抗干扰能力。     

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。     

基于沃尔什函数的TIADC全数字校准算法

提出了一种校准时间交织模数转换器(TIADC)通道失配误差的全数字自适应后台算法.该算法利用沃尔什函数仅从TIADC的输出中调制产生伪杂散信号,可以重构出失配误差,并自适应地从TIADC输出中减去三个失配误差.所提出的技术的优势在于它只需要知道测量的输出信号和TIADC通道数,而无需任何其它信息,包括参考通道.同时针对...     

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.     

基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法

现有调制方法主要基于正弦函数,并利用其正交性传输信息.本文突破对调制信号的正弦函数约束和正交性限定,从椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的高能量聚集性和框架函数系的过完备特性入手,提出基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法(Nonorthogonal Pulse Shape Modulation,NPSM).该方法利用频谱交叠的非正交PSWF获得了优良的功率谱特性,同时利用框架函数的过完备特性,在提高系统频带利用率的同时,有效消除码间串扰.与目前广泛应用的QAM-OFDM方法进行性能相比,在相同调制幅度数和误码率的情况下有2dB的优势,且该优势随调制进制数增加而扩大,同时其调制信号具有良好的功率谱特性,PAPR性能比相同频带利用率的QAM-OFDM有3dB的优势.     

基于内插法的频率校准系统

阐述了基于内插法的频率校准系统的工作原理、实现方法,与以前的频率校准系统进行了比较,并介绍了该系统的关键技术。     

一种高频谱利用率的PSWF脉冲组设计

脉冲超宽带(Impulse Radio Ultra-wideband,IR-UWB)技术主要使用脉冲传输信息,脉冲波形的选择影响着整个系统的性能。椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)脉冲具有频谱灵活可控的特点,在超宽带(Ultra-wideband,UWB)系统中得到了广泛应用。介绍了PSWF的定义和求解算法,针对目前存在的PSWF脉冲组频谱利用率较低的问题,提出了一种高频谱利用率的多频带正交PSWF脉冲组设计方法。仿真结果表明,该方法在满足FCC频谱掩膜条件的同时,有效地提高了PSWF脉冲组的频谱利用率,从而增加了接收端的信噪比。