平流层通信与地面蜂窝通信频谱共用的干扰特性

提出了一种平流层通信与地面蜂窝通信频谱共用的系统模型，并根据该模型分析了平流气愤层通信系统所受干扰的特性以及此时的通信性能，以基站发射功率、基站接收功率、地面蜂窝半径、地面蜂窝活动用户数以及平流层天线波束旁辫衰减幅度为可变参数，对平流层通信系统前向链路和反向链路平均误码率的变化进行了分析与仿真，结果表明，平流层系统用户有较好的误码率变化特性。     

大规模MIMO信号检测算法研究

大规模MIMO技术通过增加基站天线数大幅提高系统频谱效率和能量效率,是未来5G移动通信网络的关键技术。文中在大规模MIMO系统模型下,对多种信号检测算法进行仿真,研究其性能,对大规模MIMO技术的实际应用具有一定的指导意义。对仿真结果的分析表明,当基站天线数远远大于用户数时,简单的线性信号检测算法也能达到很好的系统性能。     

基于3维泊松点过程理论的无人机协助的异构网络模型及其性能

针对紧急热点场景中的基站缺乏灵活性问题，提出基于泊松点过程的无人机协助的异构网络模型.为了准确反映真实场景，假设宏基站在地面2维分布，无人机作为小基站在空间3维分布，地面用户通过最大接收功率级联准则选择通信基站.仿真分析性能参数间的定量关系，结果表明：相对于2D,3D模型，该文模型能更精准地描述覆盖概率；使用多个低功率的无人机小基站协助地面基站通信，能改善整个网络的覆盖性能；部署网络时需对路径损耗做适当选择.因此，该文模型具有有效性.     

无人机基站多用户MIMO系统设计与性能分析

随着通信技术的发展,高性能要求的通信系统需求更加迫切.文章提出了一种基于无人机基站构成的多用户-多输入多输出(MU-MIMO)通信系统,并对其进行建模和性能的探讨.(1)通过利用空间泊松点过程对空中无人机基站组成的系统进行建模;(2)考虑到一种基于正交的迫零波束成形算法(ZFBF)对该系统进行消除区域内干扰,以获得较高的信噪比;(3)对预编码后的基于无人机基站构成的MU-MIMO系统的容量、误码率以及中断率进行仿真实验.仿真表明该系统具有大容量、低误码率以及低中断率的特点,且分析了在不同情况下,其系统性能的变化情况.     

基于自适应链路技术的快速分集复用折中算法

对多天线系统误码率性能进行了深入分析,针对以往研究多侧重于分别提高系统分集增益或复用增益,未能充分利用多天线系统性能的问题,提出了基于自适应码率、功率分配技术的多天线系统分集复用折中算法,并进一步给出具有较低计算量的快速折中算法.所提算法以系统误码率为准则,根据信道实时状态信息选择多天线系统工作方式,充分利用系统分集复用增益的同时提供了较好的抗扰动性能,具有较低的计算复杂度,适于实际的通信环境.仿真结果表明与传统算法相比,该算法具有较好的性能.     

基站协作系统中的低复杂度天线选择算法

根据多基站协作系统的特点,提出了2种次优的低复杂度天线选择算法：基于协作基站总体信道矩阵范数的天线选择算法(aggregate channel frobenius norm antenna seltction,ACFAS）和基于每个协作基站信道矩阵范数的天线选择算法(individual channel frobenius norm antenna seltction,ICFAS）。 ACFAS算法以全部协作基站与用户的整体信道矩阵的Frobenius范数为天线选择的目标函数,而ICFAS算法则以参与协作的每个基站与用户的信道矩阵的Frobenius范数为天线选择的目标函数。仿真结果和复杂度分析表明,提出的多基站协作系统天线选择算法复杂度较低,但是系统的容量性能受到损失,是一种次优的低复杂度天线选择算法。     

矿用5G通信系统射频能量损耗模型

通过对矿用5G通信基站使用的同轴电缆参数进行理论分析,提出了一种射频能量损耗模型和优化方法.定量分析矿用5G通信同轴电缆的固有衰减值和阻抗失配引起的损耗表达式,并结合矿井巷道特点以及基站与天线摆放位置对5G信号传输损耗的影响,建立了同轴电缆夹角的几何关系,推导出矿用5G通信系统射频能量损耗优化模型.根据上述射频能量损耗模型及优化技术得出:满足井下5G基站和天线安装要求的最佳角度为106.5°,对应的同轴电缆长度为0.42 m.与工程中常用值进行实验对比评判可见:射频信号强度优化值指标和传输速率优化值指标均有所提升,该模型可为矿山5G通信系统和智能矿山的建设提供技术支持.     

基于最大比传输预编码天线分组技术的大规模多入多出系统能效研究

大规模多输入多输出(MIMO)系统中,大型天线阵列之间的强天线相关性会导致系统性能降低.针对下行链路场景,提出基于最大比传输预编码的联合天线分组和天线选择算法,把大规模天线阵列划分为若干组,在每组中基于信道矩阵最大列范数选择天线,构造所选天线与接收天线间的信道矩阵,并计算对应的预编码矩阵.建立能效模型,分析联合天线分组和天线选择算法对系统能效的影响.仿真结果表明,在基站天线数为200、发射功率为10 dB、天线相关因子为0.8的假设下,当分组数为24时,与最大范数天线选择算法相比,该算法使系统能效提高了约24.4%.     

基于Hankel矩阵的天线伺服系统辨识

天线是一个时变、非线性、复杂的动力学系统,直接建模困难较大,通常采用系统辨识的方法得到天线模型。采用伪随机序列作为辨识输入,通过解算Makov参数得到Hankel矩阵,确定模型阶次,获取天线的状态方程。对比天线模型和实际系统的响应,辨识模型准确度较高,满足工程应用的需求。     

一种上行MIMO-OFDM系统的载波和功率分配算法

针对上行空分多址MIMO-OFDM系统的无线资源分配问题,建立了更加符合实际情况的整数优化模型,并提出一种同时分配子载波和发射功率的算法.仿真结果表明,所提的算法比传统算法能够获得更大的系统吞吐量.此外,所提算法获得的系统吞吐量随着天线数的增加而增加,而且基站接收天线数的增加比移动台天线数的增加带来更明显的空间分集增益.所以,为了提高系统吞吐量,可以为基站配置较多的接收天线,而为移动台配置较少的发射天线.     

基于定向天线和机会中继的DF协作通信系统性能分析

定向天线(directional antenna,DA)的电磁波波束具有较小的成型角度,仅能覆盖某一方向上的通信节点,相比全向天线(omni-directional antenna, ODA),具有方向性好、功率增益大、传输距离远以及满足军事通信射频隐身等优点。协作通信技术通过节点间的相互辅助,对抗信道衰落,实现协作分集。为了实现有限节点间如车间、船间且需要采用定向天线的可靠通信,提出了将定向天线和采用解码转发型最佳中继选择的机会中继协作策略(opportunistic relaying,OR)相结合的解决方案,在此基础上推导出相应的通信系统中断概率理论公式,并对中断概率和信噪比、中继节点数、天线增益以及信道衰落系数之间的关系进行了数值仿真分析,以及和全向天线系统进行了比较分析。理论分析和仿真结果表明：在有限节点间定向通信中,采用定向天线的协作通信系统性能与各节点定向天线增益、信道质量和功率分配方式密切相关,适合在小信噪比及深衰落信道环境下采用。最后,进一步分析得出最优功率分配(Optimal power allocation, OPA)比平均功率分配(average power allocation,APA)性能更优。     

面向应急保障的5G网联无人机关键技术

针对现有的应急保障通信系统在自然灾害发生时,存在覆盖范围小、因道路受阻无法到达灾区、供电时间短等问题。提出了5G+空天地一体化应急保障体系,采用5G网联无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)覆盖优化技术,可以有效提高连续覆盖性、增强移动性、减少时延;并在此体系框架内设计了一种网联无人机应急通信方案,利用大型固定翼无人机搭载无线通讯基站,采用卫星传输,构建了应急空天基站,实现任何时间、地点,全天候提供大面积覆盖的应急通信保障,具有更高效率、更长续航、更广覆盖、更大载荷等优势。从理论上分析了此方案中关键覆盖技术的有效覆盖半径和飞行速度,并通过飞行测试验证其有效性。测试结果表明该方案可以满足用户的通话、视频业务需求,为无人机在应急保障领域的应用实践提供参考。     

多天线分集Rake MMSE接收机的抗单音干扰性能分析

军用直扩通信系统在复杂的战场环境下会受到敌方各种干扰的威胁,其中尤以单音干扰的影响为甚。分析了一种新型的基于天线分集的空时Rake MMSE接收机在多径衰落信道条件下的抗单音干扰性能。结果表明,该接收机具有优越的抗单音干扰和对抗信道多径衰落的性能。干扰抑制性能受单音干扰功率的影响较小,而且当干扰个数远小于接收机系统自由度时,仍具有一定的抗多个单音干扰的能力。此外,在单音干扰情况下,该接收机仅需较少的接收天线即能获得较好的性能。     

基于极化分集的DF机会中继协作通信系统性能分析

提出对机会中继协作通信系统节点配置极化天线,实现节点到节点无线信号的极化分集,达到通过改善通信链路质量来提升DF机会中继协作通信系统整体性能的目的。由于电磁波信号在传播过程中经过地表及障碍物多次反射、折射、散射以及极化偏转,协作节点和目的节点配置的极化天线接收到的两路极化分集信号具有一定相关性和功率不平衡特性。研究了极化分集信号存在相关性和功率不平衡特性对机会中继协作通信系统性能的影响。结果表明,即使两路极化分集信号具有一定的相关性和功率不平衡特性,DF机会中继协作系统在相同信噪比和相同的信道衰落环境下,性能指标也优于未采用极化分集技术的DF机会中继协作通信系统。     

可重构智能表面辅助传输的电力通信中继系统性能分析与功率优化分配

利用电力线通信和可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助传输可提升室内电力物联网的边缘覆盖能力,有必要研究信道、RIS部署和功率分配等对系统性能的影响。针对电力线接入和分布式RIS辅助传输的混合通信场景,采用对数正态分布的电力线衰落模型、多个RIS模块独立且不同参数的Nakagami分布无线衰落模型,推导了系统中断概率和误码率等理论性能;考虑信道估计算法精度对系统性能的影响,采用矩生成函数近似等算法建模分析了非理想信道估计条件下的系统中断概率性能;通过序列二次规划法进行系统功率优化分配,获得最佳功率分配值。仿真验证了理论性能的有效性和准确性,对比分析了RIS数量及位置、双媒质信道参数、功率分配因子等影响中继系统性能的规律,为电力线通信和RIS在电力物联网应用提供了理论和技术支持。     

多径衰落的空间相关性及其对空间分集接收机的影响

给出了一个蜂窝通信中基站空间分集接收的信道模型,并采用此模型通过仿真研究了不同天线上信号衰落的相关性及其对接收机性能的影响。此外,还给出了在已知相关矩阵的条件下,分集接收机平均误码率的数值计算方法,与通常计算误码率采用的蒙特卡罗仿真方法相比大大地降低了运算量。     

分布式天线系统中基于天线选择的能量效率优化

为了进一步解决无线通信系统的能量消耗问题, 以分布式天线系统单小区为模型,提出了一种将天线选择和功率分配技术相结合的最大能量效率优化算法(max-ANPO-EE算法):通过选取用户一定距离范围内的天线后,利用拉格朗日函数和次梯度得到各个天线的最优发送功率,从而推导出相应的能量效率性能表达式,得到最优的能量效率.仿真结果表明:在用户和天线随机分布的单蜂窝小区网络内,max-ANPO-EE算法能获得比较好的性能.     

基于空时分组编码的OFDM系统频率分集方案

增加发送或接收天线的个数可以提高无线通信系统分集增益和性能,但通过增加天线个数往往会大大增加系统的尺寸和成本,尤其是对于接收端显然是不现实的.针对空时分组编码正交频分复用(STBCOFDM:Space-Time Block Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统提出频率分集方案,在相同符号错误率(SER:Symbol Error Rate)条件下,利用频率分集无须增加发送天线的个数.分析了该方案成对错误概率(PEP:Pairwise Error Probability)的上限值,给出了系统的编码增益和分集增益.结果表明,该方案可同时获得频率分集和空间分集增益.仿真实验证实了该方案在10-3符号错误概率条件下,与2发1收的STBC-OFDM系统相比,信噪比增益提高3 dB,与4发1收的STBC-OFDM系统具有几乎相同的误码性能.     

多用户大规模 MIMO 系统中能效的研究

针对多用户下行大规模多输入多输出（multiple input multiple output ,MIMO）无线通信系统,提出一种基于能效的联合优化方案。该方案在采用同时考虑发射功耗和电路功耗的功耗模型以及迫零（zero forcing ,ZF）预编码的情况下,推导出天线数、天线子集以及发射功率与系统能效之间的关系式,从而建立联合优化天线数,天线子集和发射功率的能效优化模型,并提出一种新的迭代搜索算法来求解此模型。该迭代算法首先对天线数进行遍历,当天线数确定后,采用基于信道矩阵范数的天线选择算法进行天线子集的选取,随后利用凸优化理论来调整发射功率,不仅提高了系统能效而且降低了算法复杂度。仿真结果表明,与使用全部天线和只考虑天线数的方案相比,所提联合优化方案的能效有明显的提高。     

基于消息队列和Web服务的分布式系统异步交互方式体系架构

目的 构建在建立大型应用系统时整合多种运行在不同软硬件环境、采用不同实现方式和技术的异构系统。方法 通过将消息队列异步缓存模式的调用特性和Web服务的标准化、跨语言、跨平台的访问特性相结合。结果 通过将两种技术有机的结合，建立了一个灵活而又具有普遍适应性的分布式系统异步交互的体系架构。以Web senvice技术系统间访问的基础，在系统内部结合消息队列技术进行模块间任务的呼叫和响应，使整个系统间交互具有消息驱动的特点。同时，并不要求系统的两端是用同一种系统平台及同一种消息队列产品。这也使系统架构具有了广泛的适应性，它可以建立在绝大多数系统平台上。结论 在建立一个需要整合Internet上多个不同的服务系统的综合网络应用系统的过程时，首先需要考虑的是使这些异构系统以最为简洁通用的协议进行交互，其次是使这些Internet上的系统间交互成功高效的执行。Websenrice技术提供了被广泛支持远程方法调用的途径，而消息队列则提供了异步交互的成熟服务，借此整合了Websenrice和消息队列两种技术建立的分布式系统异步交互的体系架构，可以实现多种灵活的系统交互模式。