宽带航空移动通信中的自适应调制及抗干扰技术研究

admin · 发表于 2024-2-28 14:02:30

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航空移动通信处在由窄带向宽带发展的时期，以正交频分复用（OFDM）为基础的宽带航空移动通信技术是航空通信研究的前沿领域。本文针对基于OFDM技术宽带航空移动通信研究开发过程中的一些理论和实际题目开展研究，对宽带航空移动通信中的自适应调制和抗多普勒频移对系统子载波间产生的干扰等方面进行了理论研究和仿真分析，提出了自己的见解和看法。论文工作包括以下几个方面：研究了基于OFDM技术的宽带航空移动通信的自适应调制技术。因为航空信道具有时变、多普勒频移变化大的特性，造成误比特率变化较大，通常的以误比特率门限为基础的最小功率或最大传输速率为目标的自适应调制并不适用于宽带航空移动通信系统。对以最小误比特率为目标的自适应调制进行研究。提出了误比特率最小化的比特加载算法，误比特率最小化的比特和功率联合分配算法以及误比特率最小化的OFDM符号间功率分配算法，以分别适应不同的信道状态信息反馈方式的要求。针对误比特率最小化的比特加载题目，首先求出了在固定功率、固定传输速率的条件下的使误比特率最小化的不同调制阶数误比特率门限的特性——误比特率门限应当随着调制阶数的增大而呈一定规律的减小，然后根据此规律设计了误比特率门限双边迭代算法，接着在此基础上，进一步提出了改进的快速算法——预加载单边迭代法，来实现误比特率最小化的比特加载，提高了计算速度。针对误比特率最小化的比特和功率联合分配题目，首先使用拉格朗日乘子法证明了最小虚拟功率的比特和功率分配结果与误比特率最小化的比特和功率分配的结果的同一性，从而成功绕过了在求解误比特率最小化过程中由于比特和功率两个变量之间相互制约无法求解的困难，然后提出了以最小虚拟功率为目标的比特和功率联合分配算法，并在此基础上提出了基于预加载的快速算法，并通过仿真求出不同子载波规模适合的预加载系数。针对航空信道的时变特性引起的OFDM帧内各符号的间的平均误比特率差异较大题目，提出误比特率最小化的OFDM符号间功率分配方法，通过仿真说明符号间的功率分配算法可以在OFDM符号内的比特和功率联合分配算法的基础上进一步改善误比特率性能。在提出一种信道状态信息反馈方案评价指标的基础上，从反馈信道容量、信道估计误差和反馈时间延迟三方面分析了非理想信道状态信息反馈对前述自适应调制的影响。并提出了一种基于导频增益编码的信道状态信息反馈方法，仿真表明其在减小反馈数据量增加使用效率方面较传统的反馈方法有优势。研究了多普勒频移对宽带航空移动通信的性能的影响。根据飞机自身拥有定位导航设备的特点，首先提出一种基于定位、导航信息来减小多普勒频移造成宽带航空移动通信性能下降的方法。仿真表明其在强莱斯特性的航路信道中有较好的改善通信性能的能力。然后分析了辅助信息不确定性对所提的方法的影响，并提出基于卡尔曼滤波的减小辅助信息不确定性影响的方法，仿真表明，在联合使用所提出的方法和信道估计方法，可以在辅助信息不确定度较大范围内保证减小多普勒频移引起宽带航空移动通信的性能下降的影响。

宽带航空移动通信中的自适应调制及抗干扰技术研究

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