近日,中关村泛联院发布了最新研究成果——“新型定时鲁棒低带外泄露恒模波形技术(以下简称恒模新型波形或新波形)”,首创了可同时兼具恒模特性、定时误差鲁棒和超低带外泄露特性的波形设计,并且该波形还具备可支持宽带传输、远覆盖、抗相位噪声、绿色低功耗、通信和感知一体化等特点。
本次发布的“新型恒模波形技术”克服了典型恒模波形通信技术无法支持宽带系统的问题,在继承了恒模波形有效覆盖范围20km~100km远距离通信能力的同时,使信号带宽可达10kHz~100MHz。另外,新型恒模波形还具有定时误差鲁棒性,在进行相位解调时能够将相位噪声稀释为加性高斯白噪声,从而有效抵抗相位噪声的影响,并且因为在波形生成时嵌入带外抑制环节,使得本技术生成的恒模波形带外泄露可达-60dB至-200dB。
作为创新型研发机构,中关村泛联院立足于产业发展,将持续加强通信领域关键技术研究和产业合作,以技术研究成果赋能产业生态建设,助力我国新型工业化在各个领域的持续发展。
技术特性展示:
A1 不同波形的PAPR特性
新波形在互补累计分布概率是0.001时与OFDM相比PAPR降低了11dB,与DFT-S-OFDM相比PAPR降低了7.5dB。
A2 考虑功率放大器的误码率性能
IBO: Input backoff, 输入功率回退
在BER是0.01时,新波形16QAM时与考虑非线性失真的OFDM相比有11.5dB性能增益(OFDM,IBO=8dB),64QAM时有16dB的性能增益(OFDM,IBO=15dB)。
A3 Chirp波形的带外泄漏
A4 参数1探测性能
A5 参数2探测性能
技术优势介绍:
1.本波形通信速率较大。LoRa中Chirp序列的最大通信速率是11kbps@250KHz,本波形的通信速率可达3.75Mbps@10MHz,数据速率可随带宽线性增加。
2.同一个波形可以同时做通信和雷达探测,提高了效率,降低了系统开销。因本波形时宽带宽积可变,距离分辨率和速度分辨率可灵活调节,用于雷达探测时,波形具有图钉状雷达模糊函数图,非常适合距离和速度测算,适用于通感一体化、雷达(汽车雷达,激光雷达,合成孔径雷达,天气雷达)等领域。
3.通信覆盖范围大,可达20km~100km,可以用在无人机通信、高空平台通信、太赫兹通信。用于物联网可以有效提高信号覆盖范围。
4.降低功放设计难度,无需DPD(数字预失真),信号削峰等信号处理,系统直接在饱和点工作。
5.波形带外泄露可以极小,可达-60dB至-200dB。尤其在超大规模天线、雷达、飞行器通信等需严格抗电磁干扰的场景,本技术可以有效减少对带外系统或相邻信道的干扰。
6.支持低功耗绿色通信,功放效率高,可以降低发射机功率。对超大规模天线系统、天地一体化通信系统、高空平台通信、无人机通信系统和物联网系统有较大吸引力。
7.定时鲁棒性高。在波形设计阶段,原生支持定时鲁棒性,即使多径时延扩展是符号长度50%或100%,使用符号长度25%或12.5%的循环前缀也能很好工作。对卫星通信(不同卫星到达时延不同)和水声通信(信道时延扩展大)有较好的支持。
8.部署灵活、成本低:
①因波形使用IFFT操作,可与当前OFDM大部分模块复用,实现复杂度和成本较低;
②本波形通过调整参数可以灵活改变扩频因子大小,在扩频增益和数据速率间进行折中;
③支持宽带信号传输和窄带信号传输;
④频域均衡实现简单。
9.抗相位噪声。信号解调时直接将相位噪声稀释并随机化为高斯白噪声,因此抗相位噪声,有利于对高频信号解调。不需要专门的估计相位噪声导频以及相位噪声估计和补偿的信号处理。
10.保密性强。采用高斯频谱,更利于信号隐蔽传输。
后续研发工作:
1. 后续研究使用MIMO(多天线发送和接收技术)和NOMA(非正交多址)进一步提升频谱效率或传输可靠性。
2. 后续研究如何在相位解调时降低相位模糊发生的概率以进一步提升系统性能。
3. 后续进一步优化算法以降低实现复杂度。
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