检索结果-内蒙古大学图书馆

移动通信 2025年第2期49卷 85-94页

作者：辛荣荣刘孟孟魏志强李双洋袁伟杰杨在白宝明西安交通大学陕西西安710049 西安电子科技大学陕西西安710126 柏林工业大学德国柏林10587 南方科技大学广东深圳518055

随着部署场景和新型产业生态的不断扩展,未来第6代移动通信系统技术将面临诸多挑战。其中,高移动通信场景中快速变化的信道衰落、严重的多普勒扩展,破坏了第5代移动通信系统技术中采用的正交频分复用(OFDM)调制波形的正交性,降低其传输... 详细信息

随着部署场景和新型产业生态的不断扩展,未来第6代移动通信系统技术将面临诸多挑战。其中,高移动通信场景中快速变化的信道衰落、严重的多普勒扩展,破坏了第5代移动通信系统技术中采用的正交频分复用(OFDM)调制波形的正交性,降低其传输效率和可靠性。正交时频空间(OTFS)调制作为一项新兴技术,将符号调制在时延-多普勒(DD)域,能在时频双选信道下展现超高的鲁棒性,其与多输入多输出(MIMO)技术的结合,在解决未来6G挑战中具有超高潜力。首先介绍DD域调制波形OTFS的基本原理和数学模型,以及MIMO-OTFS的系统模型。接着,介绍现有MIMO-OTFS传输体制的研究进展,主要包括基于奇异值分解(SVD)预编码、基于路径分离预编码和基于Tomlinson-Harashima预编码(THP)的传输体制,并从信道模型假设、预编码复杂度、预编码开销和方案局限点方面对比探讨其优缺点。最后,从预编码和检测算法设计角度对未来MIMO-OTFS传输体制研究进行展望。

关键词：大规模多输入多输出正交时频空调制时延-多普勒域预编码检测

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水声时延多普勒域通信系统关键技术研究

水声时延多普勒域通信系统关键技术研究

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作者：尹辽阔哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

海洋资源在战略层面具有极其重要的地位,水声通信在海洋资源勘探与开发方面中发挥着尤为重要的作用。水声通信系统与无线电通信系统相比存在更多挑战,如通信带宽资源有限、存在较大时延拓展、严重多普勒干扰以及信道具有的快速时变特性... 详细信息

海洋资源在战略层面具有极其重要的地位,水声通信在海洋资源勘探与开发方面中发挥着尤为重要的作用。水声通信系统与无线电通信系统相比存在更多挑战,如通信带宽资源有限、存在较大时延拓展、严重多普勒干扰以及信道具有的快速时变特性等影响通信性能的因素。为能够在充满挑战的水声信道中的进行稳定可靠的通信,本文将正交时频空间调制(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)技术与水声通信进行结合,该方案通常用于解决通信系统在高速移动情况下受到多普勒效应影响等问题。与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex-ing,OFDM)技术对比OTFS调制技术在时延频率双扩信道中有更好的性能优势,并且OTFS还有更低的信号峰均比以及发射机设计的复杂度。本文对采用OTFS调制技术的水声通信系统在时延-多普勒域的关键技术进行了研究。本文首先对水声OTFS和OFDM通信系统的基本原理进行理论研究,分析了时延-多普勒域中信号及信道的表示形式,以及OTFS调制方式相比于传统OFDM调制所具有的优势。本文对水声信道的特性进行了分析,便于对水声时变信道进行建模。本文分析了时延-多普勒域信号和时频域信号之间的联系,通过辛傅里叶变换相互转换,进而设计研究了基于OFDM的OTFS的调制的系统方案。本文针对于OTFS在时延-多普勒域的信号结构进行导频设计以及信道估计和信道均衡算法的理论研究,在时延-多普勒域进行基于阈值的信道估计方法和基于正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)的稀疏信道估计方法的性能对比分析,并对线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error,LMMSE)均衡算法和消息传递(Message Passing,MP)均衡算法进行性能对比分析。本文从多径效应、多普勒频移、海洋环境噪声等角度对水声时变信道的特征进行分析,并基于时变声传播模型进行海洋时延-多普勒域的信道建模仿真,在仿真的时延-多普勒域信道条件下对OTFS和OFDM通信系统的性能进行了对比分析。最后,通过对南海海域实测海洋时延-多普勒域信道条件下OFDM和OTFS通信系统的性能对比分析,验证了OTFS方案在时频双选信道条件下的性能,在实测的低信噪比情况下,OTFS水声通信系统的性能相比OFDM调制方案在性能上有2-4dB性能提升。

关键词：水声通信正交时频空信道估计和均衡时延-多普勒域

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一种基于OTFS调制的卫星车联网系统与性能评估

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中兴通讯技术 2024年第5期30卷 48-54页

作者：马瞻希薛鉴哲周海波南京大学中国南京210023

分析了卫星车联网(SIoV)场景的现状及星地信号传播所遇到的问题,研究利用正交时频空(OTFS)调制技术,设计并评估了基于SIoV传播信道的系统性能。此外,深入探讨了该信道在时间-频率域和时延-多普勒域的特性,并指出了OTFS调制的优势。仿真... 详细信息

分析了卫星车联网(SIoV)场景的现状及星地信号传播所遇到的问题,研究利用正交时频空(OTFS)调制技术,设计并评估了基于SIoV传播信道的系统性能。此外,深入探讨了该信道在时间-频率域和时延-多普勒域的特性,并指出了OTFS调制的优势。仿真结果表明,OTFS调制在应对具有SIoV特性的信道时展现出卓越的性能稳健性。未来将进一步重点优化基于OTFS调制的系统设计,以便更好地提升SIoV中的高质量通信服务。

关键词：卫星车联网信道分析正交时频空时延-多普勒域

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多天线OTFS调制系统研究

多天线OTFS调制系统研究

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作者：张春琼西安电子科技大学

学位级别：硕士

未来无线通信网络将有望为智能数字社会提供高速泛在、空天地海一体化的信息基础,实现全球覆盖的通信蓝图。面向下一代无线通信网络的全连接、全频段等通信愿景,如何实现高载波频率以及高移动场景下的可靠传输,无疑是当前通信领域发展... 详细信息

未来无线通信网络将有望为智能数字社会提供高速泛在、空天地海一体化的信息基础,实现全球覆盖的通信蓝图。面向下一代无线通信网络的全连接、全频段等通信愿景,如何实现高载波频率以及高移动场景下的可靠传输,无疑是当前通信领域发展的一大瓶颈。高载波频率和高移动通信中存在显著的多普勒效应,信道会因严重的多普勒扩展而产生快时变性,从而导致当前的信道估计技术和自适应技术失效;此外,传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术也会因严重的多普勒扩展而产生子载波间干扰,以致于系统解调性能大幅度下降。针对上述问题,正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术应运而生。作为一种二维调制方案,它主要通过时延-多普勒域进行信号复用,具有抗时延和多普勒的强鲁棒性以及获得时频全分集增益的潜力。结合未来无线通信场景多样化的需求,本文针对当前通信系统越来越高的数据传输速率要求,将多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和OTFS技术结合,深入研究了不同多天线技术下的MIMO-OTFS系统。本文的主要工作如下:(1)面向存在高多普勒扩展的高频和高移动通信,本文深入研究了OTFS调制技术的基本原理,包括OTFS系统模型及其实现、时延-多普勒域检测方案的优缺点和复杂度。仿真结果表明,相比传统的OFDM调制,OTFS调制技术凭借着抗时频偏移的强鲁棒性以及获得时频全分集的潜能,不管是在慢衰落信道还是快衰落信道、高移动还是低移动场景、低频还是高频通信,都有更加优越的系统误比特率性能。(2)为了满足超高数据传输速率需求,本文研究了基于空间复用的MIMOOTFS系统,具体分析了该系统的传输模型,针对几种典型的信号检测方案开展了深入的研究,讨论并推导了系统的遍历容量。仿真结果表明,基于空间复用的MIMO-OTFS系统会一定程度上牺牲性能来换取传输效率,但相比同条件下的传统MIMO-OFDM,MIMO-OTFS依然有明显的性能提升。(3)为了进一步提高系统的传输可靠性,本文基于发射分集研究了空时分组编码(Space Time Block Code,STBC)的OTFS(STBC-OTFS)系统,包括空时编码方案的设计、系统模型以及接收机的检测方案。研究表明,STBC-OTFS技术可以凭借提供额外的发射分集,进一步提高OTFS系统的传输可靠性。(4)针对基于空间复用的MIMO-OTFS系统因多天线间干扰造成接收机解码复杂度高,以及基于空间分集的STBC-OTFS系统每时隙仅传输1个信息符号的低谱效,提出了高谱效的基于空间调制(Spatial Modulation,SM)的MIMO-OTFS传输方案(SM-OTFS)。本文具体分析了该系统的空间映射准则以及系统结构,讨论了基于天线索引和信息符号联合检测的最大似然检测方案。仿真表明,相比STBC-OTFS系统,SM-OTFS系统通过天线索引携带信息,具有更高的频谱效率。此外,依靠接收分集,SM-OTFS系统相比单天线OTFS系统也有明显的性能提升。

关键词： MIMO-OTFS 高移动时延-多普勒域分集增益高谱效

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正交时频空间调制及其多址技术研究

正交时频空间调制及其多址技术研究

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作者：郑明亮南京邮电大学

学位级别：硕士

自上世纪九十年代以来,移动通信业务便得到了迅猛的发展,移动通信系统在人际交往、信息传输等各方面的需求越来越迫切,对系统通信质量的要求也越来越高。新一代的无线通信技术需要满足人们在各类场景下的通信需求。正交时频空间调制(Ort... 详细信息

自上世纪九十年代以来,移动通信业务便得到了迅猛的发展,移动通信系统在人际交往、信息传输等各方面的需求越来越迫切,对系统通信质量的要求也越来越高。新一代的无线通信技术需要满足人们在各类场景下的通信需求。正交时频空间调制(Orthogonal Time Frequency Space Modulation,OTFS)是近几年提出的一种新型调制技术,这种调制方式找到了时域调制和频域调制的契合点,能够取得良好的性能增益。基于这样的背景,本论文对正交时频空间调制系统及其中的一些关键技术展开了研究。首先,本论文介绍了无线通信的发展历程,介绍了高速场景下通信技术的相关研究并分析了论文的研究意义,介绍了国内外相关的研究现状,接着对论文涉及到的相关通信知识进行简要描述。其次,考虑到高速移动通信场景中对信号传输造成的严重影响问题,本论文研究分析了正交时频空间调制技术及其系统模型,并将其与正交频分复用技术相比较。正交时频空间调制系统模型需要在传统正交频分复用系统模型的基础上嵌套一层离散辛傅里叶变换,通过这层变换,将时频域的发送信号转变为时延多普勒域上的信号。本论文分析了时延多普勒频率对信号传输的影响,接着介绍了离散辛傅里叶变换并进行了相关公式推导,之后分析了正交时频空间调制的系统模型并推导了正交时频空间调制输入输出关系的矩阵表达形式。接着本文对正交时频空间调制系统模型在不同终端移动速度下进行了仿真分析,结果表明,相比于正交频分复用技术,正交时频空间调制技术具有更低的误码率,更适合于高速移动通信场景。最后,本论文研究了正交时频空间调制系统的多址接入技术,针对现有多址接入方案需要插入保护间隔的问题,设计出了无需插入保护间隔效率更高的多址接入方案。论文首先分析了基于OTFS的上行链路系统模型,接着给出了连续式的时频多址接入方案,之后对该多址方案进一步做出改进,给出了交叉式的时频多址接入方案。此后,论文对这两种多址方式进行了比较分析,通过仿真将两种算法的性能进行了比对,仿真结果表明,交错式时频多址接入方案更优于连续式时频多址接入方案。

关键词：正交时频空间调制时延-多普勒域高速无线通信系统多址接入方案

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OTFS作用域及信号检测算法研究

OTFS作用域及信号检测算法研究

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作者：梁瑞璇桂林电子科技大学

学位级别：硕士

正交时频空调制技术(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)在时延-多普勒域上具有良好的信道解析能力,所以在未来6G高速移动通信应用中备受关注。但是时延-多普勒域的信道建模由于与实际信道存在相位差别,所以时延-多普勒域的信道建... 详细信息

正交时频空调制技术(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)在时延-多普勒域上具有良好的信道解析能力,所以在未来6G高速移动通信应用中备受关注。但是时延-多普勒域的信道建模由于与实际信道存在相位差别,所以时延-多普勒域的信道建模存在缺陷。那么基于时延-多普勒域信道的接收信号与真实接收信号存在差别,此模型的信号检测算法就存在问题。另外,时延-多普勒域信号经过调制转换成串行数据流进入信道发送,此时OTFS信道的维度等于时延维度M与多普勒维度N相乘的乘积,即MNMN,这就使其面临高维的信道矩阵处理问题,所以当前检测算法计算复杂度较高。因此,本文首先通过理论分析和推导建立时域信道与时延-多普勒域信道之间的转换关系,为低复杂度的时延-多普勒域信号检测算法提供新的思路,利用该转换关系直接在时延-多普勒域上进行信号检测,最后结合干扰消除的思想设计基于时延-多普勒域的二维串行干扰消除算法。论文主要内容如下:1、首先阐述了研究背景和意义,介绍了当前OTFS调制技术的相关研究进展,重点讨论现有的不同OTFS系统模型,并简要分析了几种OTFS系统的信号检测算法及其优缺点。2、通过对OTFS系统模型的分析,发现时延-多普勒域与时域的有效信道矩阵具有不同的结构,即时延-多普勒域有效信道矩阵具有块循环结构使其可以进行特征值分解,而时域有效信道矩阵并不具有此结构。在此基础上,理论推导了时域信道矩阵与时延-多普勒域信道矩阵之间的对应转换关系。与现有信号转换关系不同,二者之间仅存在相位偏差,所以通过一个相位矩阵建立了二者的转换关系。最后从波形的角度论证这个转换关系的正确性。3、由于在时延-多普勒域上OTFS系统发送信号与信道存在二维卷积关系,而该模型的信道矩阵维度仅为M×N,有助于降低检测算法的计算复杂度。同时,时频双色散信道对OTFS的影响实际上体现为时延-多普勒域上的二维串扰。所以OTFS在时延-多普勒域上的信号检测也可理解为一种二维解串扰过程,基于此,提出了时延-多普勒域的二维串行干扰消除信号检测算法。在时延-多普勒域的信号结构中引入保护间隔的设计,使得部分调制符号无串扰,避免全域干扰,为后续进行串行干扰消除提供基础条件。仿真结果表明,所提干扰消除检测算法相比于消息传递算法以及最小均方误差算法,在计算复杂度上具有一定的优势。

关键词：正交时频空调制时延-多普勒域相位矩阵二维串扰串行干扰消除算法

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OTFS的高性能均衡算法

OTFS的高性能均衡算法

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作者：靳宸茜北京邮电大学

学位级别：硕士

第五代移动通信系统的目标之一是在高速移动场景中实现可靠通信。然而,由高速移动所引起的多普勒扩散会导致载波间干扰(Inter Carrier Interference,ICI),破坏传统多载波调制技术——正交频分复用的正交性,从而导致系统性能的下降。而... 详细信息

第五代移动通信系统的目标之一是在高速移动场景中实现可靠通信。然而,由高速移动所引起的多普勒扩散会导致载波间干扰(Inter Carrier Interference,ICI),破坏传统多载波调制技术——正交频分复用的正交性,从而导致系统性能的下降。而新兴的正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)多载波调制技术可使传输符号在高多普勒信道中也能够获得接近恒定的信道增益,表现出对多普勒的鲁棒性,可有效对抗高动态的通信信道环境。加之,若采用适当的均衡算法,OTFS系统有能力获得时间、频率的全分集增益,所以对OTFS高性能均衡算法的研究是十分有意义的。本文主要研究OTFS的高性能均衡算法,将OTFS系统设定在非编码和编码两个场景下,提出了针对两种场景的高性能均衡算法。本文的主要工作及创新点如下:1.针对非编码的OTFS系统,提出了一种基于滑动窗线性均衡的二级均衡算法。此二级均衡算法,通过在时间-频率域利用基于滑动窗的线性均衡器和在时延-多普勒域的均衡器对接收信号进行两次均衡处理,提高了 OTFS系统接收机性能。具体地,基于滑动窗的线性均衡器在时间-频率域利用ICI的分布特性,对信道响应矩阵进行一定的简化处理,再根据新的简化信道响应矩阵对接收信号进行均衡。之后,时延-多普勒域均衡器则进一步消除由前一级均衡器的剩余干扰造成的符号间干扰。结果表明,所提出的二级均衡算法与传统的最小均方误差均衡器相比,其在误码率为10-4的情况下,有约3dB的性能增益。2.针对编码的OTFS系统,将低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)译码算法和均衡算法进行联合设计,提出了一种结合LDPC编译码的OTFS迭代均衡算法,将均衡算法的因子图和译码算法的因子图相结合,形成一个全局因子图,进而推导出因子图中各节点的消息更新过程。仿真证明,所提算法能够兼顾复杂度实现对系统性能的提升。

关键词： OTFS 时延-多普勒域二级均衡算法迭代均衡算法

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基于导频辅助的OTFS载波同步技术

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无线电通信技术 2021年第3期47卷 315-318页

作者：肖之长彭丽张沉思葛建华西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071 空军装备部驻北京地区军事代表局北京100071

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)是近年来被首次提出的一项新型调制技术,能够在高速移动等具有高多普勒的通信场景中工作。目前关于该技术的接收机算法研究,主要集中在信道状态信息已知时的均衡算法上,而针对此技术... 详细信息

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)是近年来被首次提出的一项新型调制技术,能够在高速移动等具有高多普勒的通信场景中工作。目前关于该技术的接收机算法研究,主要集中在信道状态信息已知时的均衡算法上,而针对此技术的同步算法并未得到充分研究。对此,在现有导频辅助的信道估计算法基础上,提出一种OTFS系统在时域的载波同步技术。所提方法在计算形式上具有易于硬件实现的特点,且仿真结果表明其误码率能够满足工作需要,从而证明了OTFS系统在调制域估偏,然后在时域进行纠偏的可行性。

关键词：导频 OTFS 时延-多普勒域 OFDM 载波同步

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基于嵌入训练阵列的OTFS信道估计

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长江信息通信 2023年第9期36卷 1-5页

作者：高时汉邓平唐祖平广州海格通信集团股份有限公司广东广州510663 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制在快时变高多普勒信道中展现出良好的频谱利用率和显著的误码率性能优势。然而,传统的OTFS信道估计方法频谱效率较低,且无法应用于低轨卫星等具有高多普勒频偏的通信场景中。文章... 详细信息

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制在快时变高多普勒信道中展现出良好的频谱利用率和显著的误码率性能优势。然而,传统的OTFS信道估计方法频谱效率较低,且无法应用于低轨卫星等具有高多普勒频偏的通信场景中。文章提出了基于嵌入训练(Training Embedded,TE)阵列的信道估计方法,利用训练阵列的完美自相关特性进行准确的信道估计,并提高了频谱效率。同时,针对低轨卫星通信高多普勒频偏的特性,本文利用快速傅里叶变换对路径的整数倍频偏进行估计,补偿并消除列相关相位偏移干扰,提升了低轨卫星通信场景下信道估计的准确度。仿真结果表明,所提方法在地面、低轨通信场景中均具有较高信道估计精度和频谱效率。

关键词：正交时频空低轨卫星时延-多普勒域信道估计

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