基于多目标风驱动优化的机会阵雷达波束形成

针对机会阵雷达发射波束的多目标优化问题,提出了一种基于二进制多目标风驱动优化算法的波束形成方法.以均匀多同心圆环阵列特性为基础,建立了发射信号的模型和目标优化函数.基于改进的多目标风驱动优化算法,实现了机会阵雷达圆阵的波束形成,即同时优化3 d B主瓣波束宽度和旁瓣电平.仿真表明:与基于传统粒子群算法(PSO)的波束形成性能相比,在使用更少圆阵阵元的情况下,本算法具有较低旁瓣和更窄的主瓣.     

多点波束宽带卫星系统波束间功率优化分配算法

为满足多点波束宽带卫星系统各波束不同的业务需求,提高星上功率利用率,对多点波束卫星的功率分配进行优化。在充分考虑卫星下行链路信道条件的不同及各波束最小容量需求的基础上,以服务公平性和容量最大化为目标进行建模,提出了一种波束间功率优化分配算法OIBPA(optimized inter-beam power allocation),并采用凸优化理论对该优化算法进行分析。通过仿真分析,该算法与传统的功率分配算法相比,在考虑信道条件的基础上提高了卫星的功率利用效率,降低了计算复杂度,且可以根据业务优先级进行灵活地调整,适用于多点波束宽带卫星系统。     

多输入多输出单载波频分多址系统的鲁棒波束赋形算法

针对多输入多输出(MIMO)单载波频分多址(SC-FDMA)系统中现有波束赋形算法在非理想信道状态信息下性能下降以及对信道信息误差敏感的问题,提出了一种鲁棒波束赋形算法。该算法利用谱范数对信道状态信息误差进行建模,并基于均方误差和准则将波束赋形优化问题建模为一个极小极大化问题,然后利用优超理论以及奇异值不等式理论证明该优化问题的鞍点特性并得出最优的波束赋形结构,最后利用凸优化得到最优的功率分配算法。仿真结果表明:与非鲁棒波束赋形和等功率分配算法相比,该鲁棒波束赋形算法在误码率以及频谱效率方面都能获得更好的性能,信道状态信息误差增大时,该鲁棒波束赋形算法与非鲁棒波束赋形算法相比在高信噪比时误码率性能约有1dB增益,频谱效率约提升6%。     

采用发射窄波束的短波通信信道特性研究

提出在短波通信中利用发射端窄波束, 在空间上将能量集中于主路径且抑制其他路径来改善多径信道环境;并基于一种时变双层平谷电子密度模式对窄波束信道特性进行了理论分析。以中纬度地区的中距离通信为例, 计算了不同时刻使用不同发射天线数时的信道参数, 并计算了特定窄波束的服务区间范围。理论分析和计算结果均表明:在短波通信中使用发射窄波束, 主路径相对其他路径的功率比值增益以及信道相干带宽都会显著提高。     

基于随机波束成形的多天线用户系统的容量研究

随机波束成形技术是一种有限反馈的线性预编码算法,当活跃用户足够多时,能够逼近多输入多输出系统的和容量上限。然而已有的随机波束成形算法主要关注于单天线用户系统。为了提高随机波束成形算法的普适性,提出一种针对多天线用户的随机波束成形算法。该算法首先通过随机波束成形对用户进行预选,然后利用量化合并技术将每个预选用户的多根天线合并成单天线后完成波束成形。仿真结果表明,当系统内多天线用户为实际数目时,本算法在系统和容量上优于现有随机波束成形算法。     

准自适应波束形成法及其仿真

为解决智能天线中自适应波束形成算法复杂且难以实现的问题,提出一种准自适应波束形成法.基于均匀分布天线阵方向性图主瓣最窄、二项式分布天线阵在阵元间距为λ/2时方向性图无副瓣的特性,将均匀分布和二项式分布天线阵的方向性函数相乘并展开,得到主瓣窄、副瓣低的天线阵加权系数的计算公式.仿真结果表明,该算法计算量小,所得天线阵方向性图主瓣窄、副瓣低,基本能抑制主瓣之外的所有干扰,且其主瓣指向并跟踪期望用户来波方向,具有准自适应性.     

用于三维超宽带乳腺肿瘤成像的最佳天线系统

在超宽带（UWB）乳腺肿瘤检测系统中,采用Debye-Z．雏色散模型对乳房建模可以很好地近似人体组织的电导率及介电常数通过在乳腺模型中分别加入3个不同频带的超宽带天线阵列,带宽涵盖4～12GHz,采用共焦成像算法和波束形成算法对使用不同天线的色散模型进行成像对比,确定出最优性能的天线．2种成像算法均能准确获得肿瘤位置图像,使用频带为4．0～7．5GHz的天线对色散模型进行波束形成成像时,成像图分辨率较高,干扰抑制最好,可以清晰地分辨距离肋骨层仅10mm、直径为5mm的肿瘤．     

基于混合整数有向差分进化算法的平面麦克风阵列几何优化

针对多约束条件下阵列优化过程中运算复杂和波束指向固定的问题,本文提出一种基于混合整数有向差分进化(MIDDE)算法的综合方法。首先,通过几何变换减少优化目标数量,缩小寻优空间,降低运算复杂度;其次,对差分进化(DE)算法的变异过程引入随机选择与排序策略,提高搜索速度与精度,并改进边界约束处理方式,提高边界搜索能力。最后,用MIDDE算法优化基于正则化稳健超指向波束形成器的目标函数。仿真结果表明,在白噪声增益(WNG)受约束的情况下,优化阵列可在宽波束指向角范围内获得较高的方向性因子(DF),且显著高于相同阵元数的规则阵列,该方法可有效提高阵列性能。     

基于用户协作干扰的IRS辅助安全传输方案

针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户进行通信,并且全双工用户在接收有用信号的同时发射人工噪声,从而增强系统信息安全传输.为了求解系统保密容量的非凸优化问题,利用交替迭代算法将其分解为3个子问题,分别对基站波束成形矢量、系统功率分配系数及IRS相移矩阵进行优化.在求解的过程中推导了波束成形矢量和功率分配系数的闭式解,并分别利用连续凸近似和黎曼流形优化两种算法得到了IRS的最佳相移矩阵.分析与仿真结果表明：所提出的方案能够快速收敛,且基于黎曼流形的优化算法具有更低的复杂度.与随机相位或固定功率系数的方案相比,该方案能够显著提高系统安全性能.     

智能天线MC-CDMA系统中空频联合盲多用户检测算法

提出了智能天线多载波CDMA系统中一种空域和频域联合的盲多用户自适应检测算法，它是将空域波束形成和频域合并检测合二为一，使得检测器在空域和频域两维上同时优化，从而提高了系统的检测性能。对这种空频联合检测算法的误码性能进行了分析,并与先自适应波束形成然后再进行频域合并的分步算法进行了仿真比较，仿真结果表明，提出的空频联合盲多用户自适应检测算法的检测性能优于分步检测算法。     

Raptor码在60GHz脉冲无线通信系统中的性能

针对60GHz脉冲无线通信系统中信号幅度衰落引起的误码问题,研究了该系统中Raptor码的误码性能。根据60GHz短距离通信系统特点,采用IEEE 802.15.3c工作组建立的60GHz无线信道模型,在此基础上分析了编码系统接收信噪比;然后结合信道编码理论,对不同编码方案进行误码性能仿真,重点对两种不同的Raptor码的编码增益、译码开销及通信距离进行对比。研究结果表明,采用1/2码率的QCLDPC预编码的Raptor码在接收信噪比大约为5dB时,相较于未编码系统拥有4.5dB的编码增益,同时最大通信距离为70m,为今后60GHz短距离通信系统信道编码提供技术参考。     

室内环境下毫米波短距离传输的链路损耗

为分析毫米波短距离传输的链路损耗,提出基于距离的反射系数(distance-dependent reflection coefficient)法.研究不同极化模式、不同频率的毫米波在不同介质影响下的短距离传输链路损耗.60GHz毫米波在垂直极化和水平极化模式下的链路损耗研究结果表明,链路损耗随介电常数增大而增大.30~300GHz毫米波在两种极化模式下的链路损耗研究结果表明,链路损耗随频率增大而增大,相同频率下垂直极化模式链路损耗波动较小.     

基于60GHz的芯片间无线互连系统纠错编码方案研究

针对60 GHz芯片间无线互连系统中信道突发性错误引起的误码问题,研究了该系统中不同纠错编码方案的误码性能。根据60 GHz短距离通信系统特点,分析了适用于此场景的CM7信道特性及衰落信道下的编码系统接收信噪比;在此基础上结合纠错编码理论,对汉明码和卷积码进行了误码性能分析与蒙特卡洛仿真,重点针对不同卷积码的编码增益、信噪比环境及最大通信距离,给出了可优先采用的编码方案,为60 GHz芯片间无线互连系统提供了纠错编码的技术参考。     

Design of a low-sidelobe-level and wideband dielectric resonator antenna array for 60 GHz millimeter wave communication

A low-sidelobe-level( SLL) and wideband linear dielectric resonator antenna( DRA) array is proposed for 60 GHz millimeter wave communication. The array consists of 10 wideband DRAs which work at 60 GHz and it is fed by a Chebyshev feeding network to get a low SLL. To avoid the influence from the feeding network,a U-shaped substrate and a conformal ground are used,which can separate the DRA array and the feeding network. The parameter analysis and simulated results are presented.     

宽带同轴波导转换器的设计

本文在对阶梯阻抗变换器理论深入研究的基础上,对阶梯阻抗变换器结构进行了综合设计,并成功应用于宽带同轴波导转换器的设计中,使其频率范围扩展到40GHz～60GHz,驻波比小于1.17。     

椭圆函数宽阻带带状线低通滤波器

介绍了基于椭圆函数原型的带状线宽阻带低通滤波器，该滤波器采用发夹线高低阻抗谐振单元的结构。应用发夹线高低阻抗线设计的椭圆函数滤波器具有体积小、插损低、宽阻带、高陡峭度的显著优点。利用这种结构完成了3dB截止频率为4．2GHz、带内插损小于1dB、带内反射大于15dB、阻带（5．3—20GHz）抑制大于60dB的低通滤波器的设计。该滤波器用于抗干扰要求较高的系统中有一定的优势。     

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器。为了验证该想法,设计了1个中心频率为5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

60 GHz低损耗宽带的超表面天线阵列

研究一种基于超表面的60 GHz 1×2宽带天线阵列.为降低传输损耗,天线阵列由间隙波导功分器馈电,间隙波导传输线两侧放置电磁带隙结构,能量通过缝隙与顶层超表面耦合,从而向空间辐射.天线阵列安装在Rogers 4350b介质基板上,由超表面辐射器引入的准TM₃₀谐振模式与缝隙辐射单元的本征模式结合,从而拓展天线带宽,改善天线增益.研究结果表明:天线阵列-10 dB |S₁₁| 带宽仿真结果为49.3~65.0 GHz,实测结果为48.5~64.8 GHz,覆盖57.0~64.0 GHz范围的无授权毫米波通信频段;在匹配带宽内,天线的最大增益为11.8 dB,3 dB增益带宽为15%.     

遗传算法优化设计超宽带天线

应用遗传算法优化设计一个满足超宽带频段的U型天线.该天线用阶梯结构改善U型天线的阻抗带宽,并以遗传算法与时域有限差分法(FDTD)相结合的方法进行优化,最终得到天线的尺寸.天线驻波比实测值在3.1～10.6 GHz频段内都小于2. E面、H面的仿真方向图表明该天线全向性能较好,仿真增益在3.3～6.0 dB范围内.     

Robustness-supported user association and small cell switching ON/OFF strategies in 5G mm-wave networks

The problem of robustness-supported user association and small cell station(SCS) switching ON/OFF strategies in 5G millimeter wave(mm-wave) networks is investigated, where the robustness of access links is ensured and the number of active SCSs is minimized for the reduction of the aggregation power consumption. Firstly, the problem is formulated as an integer programming(IP) problem. Then the problem is proved as a NP-hard problem by means of the simplification into the minimum dominant set(MDS), which is a NP-hard problem and is intractable to be solved in polynomial time. Secondly, a greedy-idea-based heuristic algorithm(GIHA) is proposed under the consideration of the complexity of the original optimization problem. Finally, superiorities of GIHA are demonstrated with the extensive simulations in 60 GHz mm-wave ultra-dense network in terms of access robustness and aggregate power consumption.