基于WFRFT的擴(kuò)展混合載波信號(hào)設(shè)計(jì)與性能分析
發(fā)布時(shí)間:2022-10-21 20:55
縱觀移動(dòng)通信的演進(jìn)過(guò)程,現(xiàn)代移動(dòng)通信大約每十年就會(huì)經(jīng)歷一次較大的變革,而每一代的技術(shù)變革又幾乎都是由物理層的新技術(shù)引領(lǐng)的。而作為物理層的重要一環(huán),通信載波體制也一直隨著通信技術(shù)的進(jìn)步由傳統(tǒng)的單載波(Single Carrier,SC)體制和多載波(Multi carrier,MC)體制逐漸向著架構(gòu)統(tǒng)一相互兼容的方向演進(jìn)。近年來(lái),研究人員通過(guò)將加權(quán)分?jǐn)?shù)傅里葉變換(Weighted Fractional Fourier Transform,WFRFT)理論引入通信系統(tǒng)之中,提出了一種新型的經(jīng)典混合載波(Hybrid Carrier,HC)體制。該體制不僅符合載波體制的演進(jìn)規(guī)律,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)單載波體制和多載波體制的完全兼容,更因其信號(hào)能量在時(shí)頻平面上的分布更加均勻,可以在時(shí)頻雙選信道下獲得優(yōu)于傳統(tǒng)單載波和多載波體制的誤碼性能。但隨著研究的深入,現(xiàn)有的經(jīng)典混合載波系統(tǒng)存在的一些局限性也逐漸顯露出來(lái)。首先,與傳統(tǒng)單載波和多載波系統(tǒng)相比混合載波信號(hào)能量在時(shí)頻平面上分布確實(shí)較為均勻,但由于受到WFRFT數(shù)學(xué)理論的限制,這種均勻只是相對(duì)的,而并不能做到完全均勻。其次,經(jīng)典混合載波系統(tǒng)只在雙選信道下獲...
【文章頁(yè)數(shù)】:160 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 課題的背景及意義
1.2 現(xiàn)有的通信載波體制
1.2.1 多載波體制
1.2.2 單載波體制
1.2.3 混合載波體制
1.3 載波體制研究中常用的信道模型
1.3.1 頻率選擇性衰落信道模型
1.3.2 時(shí)間選擇性衰落信道模型
1.3.3 時(shí)頻雙選信道模型
1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 經(jīng)典混合載波系統(tǒng)基礎(chǔ)理論
2.1 引言
2.2 單參數(shù)4-WFRFT的定義、性質(zhì)及系數(shù)推導(dǎo)過(guò)程
2.2.1 單參數(shù)4-WFRFT的定義
2.2.2 單參數(shù)4-WFRFT的主要性質(zhì)
2.2.3 單參數(shù)4-WFRFT的系數(shù)計(jì)算方法
2.3 M-WFRFT和多參數(shù)4-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT的關(guān)系
2.3.1 M-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
2.3.2 多參數(shù)4-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
2.4 基于4-WFRFT的混載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法及信號(hào)能量分布
2.4.1 4-WFRFT的離散算法
2.4.2 基于4-WFRFT的混合載波調(diào)制方法
2.4.3 混合載波信號(hào)在時(shí)頻平面上的能量分布
2.5 本章小結(jié)
第3章 WFRFT的理論擴(kuò)展及基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的仿真研究
3.1 引言
3.2 EWFRFT的提出
3.2.1 應(yīng)用于通信系統(tǒng)的加權(quán)變換所需滿足的基本約束條件
3.2.2 基于通信系統(tǒng)基本約束條件的EWFRFT
3.2.3 EWFRFT的數(shù)學(xué)性質(zhì)
3.3 EWFRFT與現(xiàn)有WFRFT之間的關(guān)系
3.3.1 EWFRFT與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
3.3.2 EWFRFT與單參數(shù)M-WFRFT之間的關(guān)系
3.3.3 EWFRFT與多參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
3.4 擴(kuò)展混合載波信號(hào)特性
3.4.1 擴(kuò)展混合載波信號(hào)頻譜特性
3.4.2 擴(kuò)展混合載波信號(hào)的設(shè)計(jì)靈活性
3.5 本章小結(jié)
第4章 基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的時(shí)/頻域兩分量組合信號(hào)設(shè)計(jì)
4.1 引言
4.2 基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的兩分量信號(hào)結(jié)構(gòu)
4.2.1 兩分量信號(hào)實(shí)現(xiàn)的可行性
4.2.2 兩分量信號(hào)性能增益原理
4.3 針對(duì)單載波和多載波的兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.1 擴(kuò)展混合載波時(shí)域兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.2 擴(kuò)展混合載波頻域兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.3 信號(hào)衰落相關(guān)性的補(bǔ)償設(shè)計(jì)
4.4 復(fù)雜度分析及仿真
4.4.1 時(shí)/頻域擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度分析
4.4.2 數(shù)值仿真
4.5 本章小結(jié)
第5章 基于代數(shù)與幾何方法的擴(kuò)展混合載波信號(hào)設(shè)計(jì)及仿真
5.1 引言
5.2 已知信道狀態(tài)信息時(shí)的信號(hào)與信道匹配準(zhǔn)則
5.2.1 EWFRFT對(duì)畸變總功率的影響
5.2.2 基于畸變功率方差最小化的匹配準(zhǔn)則
5.3 基于信號(hào)與信道匹配準(zhǔn)則的信號(hào)時(shí)頻分量功率分配方案
5.3.1 信號(hào)時(shí)頻能量分配方案直接算法
5.3.2 信號(hào)時(shí)頻能量分配方案簡(jiǎn)化算法
5.3.3 時(shí)頻能量分配方案算法復(fù)雜度分析
5.4 符合時(shí)頻能量分配方案的擴(kuò)展混合載波信號(hào)設(shè)計(jì)
5.4.1 基于代數(shù)方法的信號(hào)設(shè)計(jì)
5.4.2 基于幾何方法的信號(hào)設(shè)計(jì)
5.5 性能分析及仿真
5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 兩分量信號(hào)畸變功率均值推導(dǎo)過(guò)程
附錄B 兩分量信號(hào)畸變功率方差推導(dǎo)過(guò)程
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]WFRFT modulation recognition based on HOC and optimal order searching algorithm[J]. LIANG Yuan,DA Xinyu,WU Jialiang,XU Ruiyang,ZHANG Zhe,LIU Hujun. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(03)
[2]5G關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 周競(jìng)科. 信息通信. 2018(03)
[3]隱蔽通信中MP-WFRFT系統(tǒng)星座預(yù)編碼設(shè)計(jì)[J]. 梁源,達(dá)新宇,徐瑞陽(yáng),倪磊. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[4]基于物理層信息加密的衛(wèi)星隱蔽通信研究[J]. 倪磊,達(dá)新宇,王舒,梁源. 工程科學(xué)與技術(shù). 2018(01)
[5]衛(wèi)星混合載波混沌相位擾碼安全傳輸方案[J]. 張喆,達(dá)新宇,劉慧軍,梁源,徐瑞陽(yáng),翟東. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)
[6]基于加權(quán)類分?jǐn)?shù)傅立葉變換的變換域通信系統(tǒng)[J]. 梅林,房宵杰,沙學(xué)軍. 中興通訊技術(shù). 2017(03)
[7]On the Probability Density Function of the Real and Imaginary Parts in WFRFT Signals[J]. Xiaolu Wang,Lin Mei,Zhenduo Wang,Naitong Zhang. 中國(guó)通信. 2016(09)
[8]采用4-WFRFT和人工噪聲的變換域通信物理層安全傳輸[J]. 王舒,達(dá)新宇,褚振勇,朱麗莉. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2016(03)
[9]一種加權(quán)傅里葉變換域通信方法[J]. 達(dá)新宇,廉晨. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2015(12)
[10]Research on the application of 4-weighted fractional Fourier transform in communication system[J]. MEI Lin 1, SHA XueJun 1 , RAN QinWen 2 & ZHANG NaiTong 1 1 Communication Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China;2 Science Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China. Science China(Information Sciences). 2010(06)
博士論文
[1]混合載波功率域階數(shù)選擇策略與非正交多址技術(shù)研究[D]. 王曉魯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于加權(quán)分?jǐn)?shù)傅立葉變換的雙選信道下干擾抑制方法研究[D]. 王焜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的混合載波通信系統(tǒng)性能研究[D]. 邱昕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3696362
【文章頁(yè)數(shù)】:160 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 課題的背景及意義
1.2 現(xiàn)有的通信載波體制
1.2.1 多載波體制
1.2.2 單載波體制
1.2.3 混合載波體制
1.3 載波體制研究中常用的信道模型
1.3.1 頻率選擇性衰落信道模型
1.3.2 時(shí)間選擇性衰落信道模型
1.3.3 時(shí)頻雙選信道模型
1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 經(jīng)典混合載波系統(tǒng)基礎(chǔ)理論
2.1 引言
2.2 單參數(shù)4-WFRFT的定義、性質(zhì)及系數(shù)推導(dǎo)過(guò)程
2.2.1 單參數(shù)4-WFRFT的定義
2.2.2 單參數(shù)4-WFRFT的主要性質(zhì)
2.2.3 單參數(shù)4-WFRFT的系數(shù)計(jì)算方法
2.3 M-WFRFT和多參數(shù)4-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT的關(guān)系
2.3.1 M-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
2.3.2 多參數(shù)4-WFRFT的定義及其與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
2.4 基于4-WFRFT的混載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法及信號(hào)能量分布
2.4.1 4-WFRFT的離散算法
2.4.2 基于4-WFRFT的混合載波調(diào)制方法
2.4.3 混合載波信號(hào)在時(shí)頻平面上的能量分布
2.5 本章小結(jié)
第3章 WFRFT的理論擴(kuò)展及基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的仿真研究
3.1 引言
3.2 EWFRFT的提出
3.2.1 應(yīng)用于通信系統(tǒng)的加權(quán)變換所需滿足的基本約束條件
3.2.2 基于通信系統(tǒng)基本約束條件的EWFRFT
3.2.3 EWFRFT的數(shù)學(xué)性質(zhì)
3.3 EWFRFT與現(xiàn)有WFRFT之間的關(guān)系
3.3.1 EWFRFT與單參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
3.3.2 EWFRFT與單參數(shù)M-WFRFT之間的關(guān)系
3.3.3 EWFRFT與多參數(shù)4-WFRFT之間的關(guān)系
3.4 擴(kuò)展混合載波信號(hào)特性
3.4.1 擴(kuò)展混合載波信號(hào)頻譜特性
3.4.2 擴(kuò)展混合載波信號(hào)的設(shè)計(jì)靈活性
3.5 本章小結(jié)
第4章 基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的時(shí)/頻域兩分量組合信號(hào)設(shè)計(jì)
4.1 引言
4.2 基于擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)的兩分量信號(hào)結(jié)構(gòu)
4.2.1 兩分量信號(hào)實(shí)現(xiàn)的可行性
4.2.2 兩分量信號(hào)性能增益原理
4.3 針對(duì)單載波和多載波的兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.1 擴(kuò)展混合載波時(shí)域兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.2 擴(kuò)展混合載波頻域兩分量信號(hào)設(shè)計(jì)
4.3.3 信號(hào)衰落相關(guān)性的補(bǔ)償設(shè)計(jì)
4.4 復(fù)雜度分析及仿真
4.4.1 時(shí)/頻域擴(kuò)展混合載波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度分析
4.4.2 數(shù)值仿真
4.5 本章小結(jié)
第5章 基于代數(shù)與幾何方法的擴(kuò)展混合載波信號(hào)設(shè)計(jì)及仿真
5.1 引言
5.2 已知信道狀態(tài)信息時(shí)的信號(hào)與信道匹配準(zhǔn)則
5.2.1 EWFRFT對(duì)畸變總功率的影響
5.2.2 基于畸變功率方差最小化的匹配準(zhǔn)則
5.3 基于信號(hào)與信道匹配準(zhǔn)則的信號(hào)時(shí)頻分量功率分配方案
5.3.1 信號(hào)時(shí)頻能量分配方案直接算法
5.3.2 信號(hào)時(shí)頻能量分配方案簡(jiǎn)化算法
5.3.3 時(shí)頻能量分配方案算法復(fù)雜度分析
5.4 符合時(shí)頻能量分配方案的擴(kuò)展混合載波信號(hào)設(shè)計(jì)
5.4.1 基于代數(shù)方法的信號(hào)設(shè)計(jì)
5.4.2 基于幾何方法的信號(hào)設(shè)計(jì)
5.5 性能分析及仿真
5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 兩分量信號(hào)畸變功率均值推導(dǎo)過(guò)程
附錄B 兩分量信號(hào)畸變功率方差推導(dǎo)過(guò)程
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]WFRFT modulation recognition based on HOC and optimal order searching algorithm[J]. LIANG Yuan,DA Xinyu,WU Jialiang,XU Ruiyang,ZHANG Zhe,LIU Hujun. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(03)
[2]5G關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 周競(jìng)科. 信息通信. 2018(03)
[3]隱蔽通信中MP-WFRFT系統(tǒng)星座預(yù)編碼設(shè)計(jì)[J]. 梁源,達(dá)新宇,徐瑞陽(yáng),倪磊. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[4]基于物理層信息加密的衛(wèi)星隱蔽通信研究[J]. 倪磊,達(dá)新宇,王舒,梁源. 工程科學(xué)與技術(shù). 2018(01)
[5]衛(wèi)星混合載波混沌相位擾碼安全傳輸方案[J]. 張喆,達(dá)新宇,劉慧軍,梁源,徐瑞陽(yáng),翟東. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)
[6]基于加權(quán)類分?jǐn)?shù)傅立葉變換的變換域通信系統(tǒng)[J]. 梅林,房宵杰,沙學(xué)軍. 中興通訊技術(shù). 2017(03)
[7]On the Probability Density Function of the Real and Imaginary Parts in WFRFT Signals[J]. Xiaolu Wang,Lin Mei,Zhenduo Wang,Naitong Zhang. 中國(guó)通信. 2016(09)
[8]采用4-WFRFT和人工噪聲的變換域通信物理層安全傳輸[J]. 王舒,達(dá)新宇,褚振勇,朱麗莉. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2016(03)
[9]一種加權(quán)傅里葉變換域通信方法[J]. 達(dá)新宇,廉晨. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2015(12)
[10]Research on the application of 4-weighted fractional Fourier transform in communication system[J]. MEI Lin 1, SHA XueJun 1 , RAN QinWen 2 & ZHANG NaiTong 1 1 Communication Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China;2 Science Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China. Science China(Information Sciences). 2010(06)
博士論文
[1]混合載波功率域階數(shù)選擇策略與非正交多址技術(shù)研究[D]. 王曉魯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于加權(quán)分?jǐn)?shù)傅立葉變換的雙選信道下干擾抑制方法研究[D]. 王焜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的混合載波通信系統(tǒng)性能研究[D]. 邱昕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3696362
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