航空信道下CI/OFDM与TDCS关键技术研究

【类型】学位论文

【作者】赵阳 

【关键词】 航空通信 正交频分复用 变换域通信系统 载波干涉 信号检测

【摘要】随着航空运输的飞速发展,航空通信在日常生活和军事应用中占据越来越重要的地位。现有的航空通信技术越来越难以满足航空通信系统对大容量、高效、高可靠性通信的需求。本文将陆地无线通信系统中较为成熟的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术引入航空通信系统,研究能较好应用于航空通信信令传输系统的基于正交频分复用的变换域通信系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Transform Domain Communication System,OFDM-TDCS)技术和应用于数据传输系统的载波干涉正交频分复用(Carrier Interferometry-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CI/OFDM)技术。首先,在第一章中简要介绍了航空通信技术的应用和研究背景,并重点阐述了OFDM技术的相关背景和技术特点,以及应用于航空通信的可行性。接下来,在第二章中,讨论了航空无线通信信道的衰落特点,介绍了信道模型。然后简要介绍了OFDM-TDCS技术和CI/OFDM技术,对发送信号波形的特点进行了分析,指出了其应用于航空通信中的优势。本文第三章研究了将编码OFDM-TDCS系统应用到航空通信信令传输系统的关键技术,包括发送信号波形设计和接收信号检测技术。在航空信道下的详尽仿真结果表明:在极低信噪比下,编码OFDM-TDCS系统可以获得很好的误比特率性能。考虑到OFDM-TDCS系统的频谱效率较低,本文进一步比较研究了提高频谱效率的OFDM-TDCS系统,包括采用未编码OFDM-TDCS系统和采用正交循环码移键控(Quadrature Cyclic Code Shift Keying,QCCSK)调制和接收机对应检测方案的算法改进。仿真结果表明:采用QCCSK调制的编码OFDM-TDCS系统可以获得两倍于原系统的频谱效率,在相同的b0E N下,可以获得一定的误比特性能增益。最后,针对快时变的两径巡航信道,本文根据时域信道矩阵的稀疏特性,对编码OFDM-TDCS系统的接收机信号检测方案进行了改进,提出了一种基于时域接收信号的信号检测算法,仿真结果显示:这种算法在保证较低计算复杂度的前提下,能提供可靠的传输性能。本文第四章将非连续CI/OFDM(Non-Contiguous-CI/OFDM,NC-CI/OFDM)技术应用到航空通信数据传输系统,提出了一种适用于复杂干扰环境的CI扩展方式,并针对性地设计了接收机信号检测算法。该算法对数据符号的CI扩展方法逼近非干扰下的原始CI扩展,克服了现有的NC-CI/OFDM系统不适用于随机、离散分布的干扰环境,在各种干扰环境下都能保持较低的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。为了提高系统数据传输性能,本文进一步提出了一种基于迭代平均的导频设计方式,通过仿真验证了这种导频设计方式以损失部分PAPR性能为代价,获得了较大的误比特率性能增益。最后,通过在航空信道的各个场景模型和典型干扰环境下的仿真,验证了本文所提出的NC-CI/OFDM系统可以在航空信道下获得较好的传输性能。最后,论文第五章对全文进行总结,指出了下一步的有意义的研究方向。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】电子科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王军

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