非对称空间统计信道模型及其MIMO多天线系统

针对在非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,引入几何分割法导出基于散射体高斯分布的非对称空间统计信道模型.在指向性天线覆盖下的非对称宏小区和微小区以及街道和室内小区的移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)概率分布密度函数以及到达信号的空-时相关性.另外,在非对称空间统计信道下设置了MIMO多天线线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA),研究了此衰落信道的信道容量.通过信号的AOA和TOA概率密度函数的数值结果与多径衰落信道圆模型(GBSBM)的数值结果对比,表明本模型的信道参数估计结果符合实际的移动通信环境.假设非均匀散射体分布为高斯分布时,本模型的数值结果阐明了分布参数对信道参数的影响,拓展了空间统计信道模型的研究和应用,对评估MIMO多天线阵列系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了有力的工具.     

基于全波分析方法的MIMO信道空间相关性分析

针对现有多输入多输出(MIMO)信道空间相关性分析方法的不足,提出了一种新的分析方法:对包含收发天线在内的无线散射信道模型进行全波分析,利用矩量法求解天线电流分布,并由接收天线的电流分布直接推导出MIMO信道接收端的空间包络相关系数.在建模过程中,提出根据能量比的原则确定信道模型参数.仿真结果表明,与现有基于来波角谱分布求解相关系数的方法相比,该方法不仅与之有较好的相容性,而且无需假设来波角谱分布.     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

基于测量的大规模多天线无线信道时间色散特性分析

大规模多天线系统可以利用空间分集技术进一步挖掘空间域增益,从而大幅度提升无线通信系统能量效率和功率效率.真实可靠的信道模型是无线通信系统设计和实践的基础.本文基于大规模多天线系统的真实测量,研究了大规模多天线无线信道的时间色散特性,并对比了1.472 5GHz和4.45GHz两个中心工作频点下无线信道的多径时延功率分布、均方根时延和相干带宽等测量结果.结果证明:传统通信系统中广泛接受的平稳非相关散射的理论假设不成立,在大规模多天线系统中多径衰落呈现一定的相关性.     

基于3GPP-SCM的MIMO信道多普勒功率谱性能研究

多普勒功率谱是分析无线信道的一项重要指标,对接收机的调制解调都存在一定的影响.随着多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统的发展,经典多普勒功率谱已经不再适用于MIMO信道的分析.为了更好地分析与更准确地预估MIMO系统的多普勒功率谱.基于第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project,3GPP)的空间信道模型(spatial channel model,SCM),对角度谱为拉普拉斯分布时无线信道的多普勒功率谱进行了理论分析与推导,并结合SCM模型的空时相关性提出了统计多普勒功率谱的方法.在MATLAB仿真平台上,通过配置特殊的发射信号提取各径的衰落系数并统计了数值结果.仿真结果表明,MIMO信道下的多普勒功率谱不仅由用户终端移动速度、中心载波决定,入射波角度分布对其分布也起着决定性的影响.     

基于VMF分布模型的MIMO多天线系统性能研究

基于3维环境的空间统计信道,提出MIMO天线阵列下的VMF分布模型.研究MIMO多天线ULA,UYA和UCA在移动台和基站的拓扑结构,得到VMF(Von Mises Fisher)分布模型下ULA,UYA和UCA的空间衰落相关性(SFC)函数的表达式,比较不同天线阵列对平均仰角(MEOA)的灵敏度.研究表明,MIMO天线阵列的SFC由集中参数、平均方位角(MAOA)及平均仰角(MEOA)决定,该模型的信道性能结果与理论一致.     

几何随机分布模型的高速铁路山地信道建模

目前,高速铁路(简称高铁)山地地形的无线信道模型构建主要基于部分测量数据,缺乏一定的普适性.针对该缺陷,以山地场景的多输入多输出信道为研究对象,提出一种基于几何随机分布模型(geometry-based stochastic model,GBSM)的3D建模方法.考虑了散射体对无线信号的反射和散射作用,利用基站与移动台为焦点的椭圆柱面和以移动台为球心的球面分别模拟远端散射体和近端散射体,构建3D信道模型;利用冯·米塞斯(VMF)分布模型表征散射体的有效分布,分析散射体的方位角和仰角对信道统计特性的影响,推导出3D信道模型的空时相关函数(space-time correlation function,STCF),空间互相关函数(cross correlation function,CCF)和时间自相关函数(auto correlation function,ACF)的数学表达式.仿真结果表明,基于GBSM的3D模型具有较低的空间CCF和时间ACF值,能更真实地表征高铁山地地形下无线电波的空间多样性,山地地形信道建模的普适性问题得到了有效解决.     

MIMO系统中基于树形码本的高效反馈方案

为了进一步降低有限反馈系统的反馈量,提出一种基于树形码本的高效反馈方案.对于具有时间相关性的信道,下一时刻最优码字的分布取决于当前时刻波束成形矢量,树形码本的特点是同一支上的码字在矢量空间上距离较近,在已知当前时刻码字的条件下,将搜索范围限定在一个小码本内,从中搜索最优码字,从而降低反馈量.仿真结果表明:基于树形码本设计的高效反馈方案能在不降低系统性能的前提下有效地减少系统反馈信息量;反馈量的减少和信道多普勒频偏有关,多普勒频偏越小,信道的变化越缓慢,搜索码本也越小,反馈量改善效果就越明显.因此,在具有时间相关信道中,利用所提出的基于树形码本的高效反馈方案,能以较低的反馈量获取与传统方案相似的系统性能.     

MIMO-OFDM系统中基于子空间跟踪的信道估计

针对MIMO-OFDM系统,提出了一种基于子空间跟踪的时域信道估计方法.首先利用导频估计出信道的时间冲激响应,然后通过Givens旋转的时延跟踪和基于最小均方自适应滤波的幅度跟踪来提高估计精度.仿真结果表明,基于子空间跟踪的时域信道估计方法可以用来跟踪较快的衰落信道,估计精度高并且复杂度较低.     

时-空相关的相参K分布海杂波的仿真

对海面目标进行ISAR成像时,会受到海杂波的影响。基于海杂波的复合散射理论,分析了海杂波的统计分布模型、时间相关性和空间相关性。采用球不变随机过程产生时间和空间相关的相参K分布海杂波。对时间相关和空间相关性的引入方法进行了分析。最后设定仿真环境产生具有时间和空间相关的相参K分布二维海杂波,结果表明了该方法的有效性。     

一种基于MPEG-2 AAC编码的音频水印方法

提出了一种针对MPEG-2 AAC压缩音频的脆弱水印算法.该算法利用了AAC中MDCT量化系数大于15的Huffman编码特性来嵌入水印,并依据水印的频率分布和音频信号感知熵PE的大小对嵌入算法进行了分析和改进.实验表明,该算法具有较高隐藏率和良好的不可感知性,并且水印的嵌入和提取过程十分方便快速,适合进行实时分析.     

吸收媒质中非线性Gauss聚焦超声场的仿真研究

通过频域有限差分法求解KZK方程,对吸收媒质中Gauss聚焦超声换能器的基波和高次谐波声场进行计算和仿真,研究了各次谐波沿传播方向的分布规律,发现高次谐波声场同样具有Gauss聚焦特性,并且谐波阶次越高,聚焦特性越好.此后讨论了不同的吸收系数对Gauss声场聚焦特性的影响,结果显示吸收系数的改变不会影响Gauss声场的径向分布形状,但吸收系数的增加导致聚焦区域声场强度的减弱,甚至聚焦无法实现.     

电磁波在任意分层介质中传播的分析

研究了电磁波在任意的分层介质中的传播规律 ,并分别讨论了TE波和TM波在不同衬底情况下 (一般介质和理想导体 )在介质中传播的相同与不同之处。计算出了各层的反射及透射系数的理论公式 ,并用解析方法给出了实例的计算机运算结果     

求解代数方程的迭代法及其在计算机上的实施

基于Bernoulli求根迭代法,讨论了一元实系数的代数方程的求根问题。提出了一种在计算机上的有效的迭代格式。根据这一理论设计出C语言程序,并且用C Builder和Delphi作界面调用这一程序,设计出求解代数方程的计算器。数值算例表明,该算法不仅有较高的精度,而且收敛速度快。     

一元实系数多项式方程实根的求解问题

对于一元实系数多项式方程的求根问题，提出了一种实用的数值解法，对一般的牛顿迭代法进行了改进和完善。研究了5次以上多项式方程在整个实数域中的根的求解有迭代快速逼近的问题。     

动磁直线电机驱动压缩机的建模与仿真

通过控制三端双向可控硅的导通时间来控制活塞位移的方法，建立了动磁直线电机驱动的压缩机的机械系统、热力系统及电磁系统数学模型．用该模型分析了压缩机的动态性能，得出了不同导通时间的电机线圈电压、电流及活塞行程和上死点位置．结果表明：仿真与实验结果吻合较好，表明该模型是行之有效的，控制及求解方法是正确的．由于考虑了等效阻尼系数的可变性、电机参数的准确性及算法对仿真结果的影响，使得仿真与实验结果误差小于10％，完全可以满足工程设计的需求．该模型具有可靠性好、准确性高、应用方便等特点，为压缩机系统参数的优化设计提供了新的途径，可以作为设计开发直线压缩机的一个有效工具．     

材料热变形行为及测试方法

精密机械零件的受温变形一般是用热膨胀的概念来解释和补偿,而热膨胀系数的不确定性直接影响着补偿的精度.为此,利用一套由机、电、光等设备组成的能够控温、测温及测量几何参数的高精度测量系统,对球体的主要几何参数在5-45℃范围内进行受温变形研究,发现球体直径的热变形系数与形体边界条件无关,认为以球体直径的热变形系数作为材料热膨胀系数的新定义更合理、更精确.     

以复小波变换系数为特征量的局放模式识别

复小波变换在时域和频域都具有表征信号局部特征的能力,且复小波变换提供了独有的相位信息.文中对4种典型绝缘缺陷产生的局部放电脉冲波形进行复小波变换,用模糊聚类的方法分别对各尺度复小波系数的实部R、虚部I以及复合信息系数R|I|聚类分析,将聚类的能量作为模式识别的特征量.通过大量的实验获得放电样本,用构建的BP神经网络作为分类器,对4种典型绝缘缺陷产生的局部放电进行了有效识别,结果表明:从复小波的复合信息系数R|I|中提取的特征量优于从实部R、虚部I以及实小波系数中提取的特征量.     

水工建筑物上的脉动荷重

讨论了水工建筑物上脉动压力的合成问题。指出脉动压力的合成要充分考虑到各点压强的时空相关 ,并由相关尺度给出了作用于建筑物上脉动压力的总荷重及用拟静力法分析结构时的分布荷重 ,对于脉动总荷重而言 ,相关尺度是一个与作用面积和压强有同等意义的重要参数。     

不同应力场软弱围岩公路连拱隧道力学特征试验

为了更全面了解不同应力场软弱围岩公路连拱隧道的力学特征,选择曲中墙连拱隧道结构形式,基于"先加载后开洞"思路,开展施工过程相似模拟试验,研究不同应力场软弱围岩连拱隧道施工应力变化特征,分析应力场对支护结构受力的影响。试验结果表明:不同应力场,在左、右洞开挖过程中,侧压力系数较小时,拱底和拱顶应力释放最为显著,侧压力系数较大时,拱腰应力释放最为显著;围岩与衬砌接触压力,除在中墙顶、底方向随侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大;中墙压应力的量值随侧压力系数的减小而增大;左、右洞衬砌结构内外侧受力不对称,且侧压力系数对衬砌结构的切向应力影响很大,即随着侧压力系数的增大,切向应力最大值位置逐渐由外侧拱腰向拱顶过渡。