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。     

硬核点过程随机蜂窝网络能量效率优化研究

基于控制/用户平面分离的异构网络架构是5G中的一种重要组网方式.微基站的密集部署引发了巨大的能量消耗问题从而无法保障用户的高质量服务(quality of service,QoS).针对此问题,基于具有最小距离约束特性的硬核点过程(hard-core point process,HCPP),研究了控制/用户平面分离网络架构中能量效率的优化方法.通过联合优化网络频谱分配比、基站的密度和基站配备的天线数量,设计了最小化基站平均能耗的优化问题.由于问题是非凸的,进一步为能量效率优化问题提出了低复杂度的迭代算法,当算法迭代直至收敛可得到天线数和网络频谱分配比的最优解,最终实现基站能耗的最小化.仿真结果表明,该算法在控制/用户平面分离网络架构下有效地降低了基站的平均功耗并提升了系统能效.     

移动通信中不同类型的天线在不同场景下的应用

基站的天线是手机用户用无线与基站设备连接的信息出(下行、发射)入(上行、接收)口,是载有各种信息的电磁波能量转换器。基站发射时,调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量,并以一定的强度向预定区域(手机用户)辐射出去;手机用户信息经调制后的电磁波能量,由基站天线接收,有效地转换为射频电流能量,传输至主设备。基站天线是电磁波传输的第一道空中闸口,天线选择的正确与否,严重影响到移动通信的质量。本文阐述了不同类型的天线在不同场景下的应用。     

5GNR大规模天线技术浅析

大规模天线技术彻底解决了M IM O技术中对天线振子单元之间的相关性要求问题,同时,它的核心技术——波束赋型与MIMO的运用大大提升了系统的频谱效率,弥补了NR高频段甚至毫米波波段通信带来的较大的传播损耗问题.从天线阵列结构分析了大规模天线的特点和天线增益计算,并通过其在5G N R通信应用中的技术优势分析覆盖能力的影响因素.以提升大规模天线在一些场景的应用优化,更好地发挥毫米波波段的通信特点.     

低辐射3G网络基站选址优化

针对民众因担忧电磁辐射而投诉日益增多导致通信基站选址困难的现状,在考虑基站覆盖范围和建站成本的同时,兼顾基站电磁辐射对环境的影响,提出了面向低辐射的3G网络基站选址优化方案.通过对基站选址原则及其典型基站的电磁辐射模型分析,建立了基于多目标的基站评价模型,设计了基于改进的免疫优化算法3G网络基站选址优化方案,并以模拟实验区域为对象进行了仿真实验测试.实验结果表明:本文提出的选址优化方案不仅能以较小的基站建设代价满足信号覆盖要求,同时也降低了基站电磁辐射的影响,获得了更好的社会效益.     

WCDMA基站天线的选择

基站天线如同整个移动通信系统的触角,在通信过程中起着举足轻重的作用。本文对WCDMA基站天线的选择做了个浅议,以期对未来3G基站建设作出一定的指导作用。     

新型射频能量收集系统设计与分析

随着无线传感器网络等电子微系统的发展,作为能量源的电池满足不了长久供电的需求.利用周围环境中的射频能量为自身提供电能已经越来越受到科研工作者的关注.针对目前常用射频能量收集系统转换效率较低的不足,提出了一种由超宽带天线、匹配网络、整流升压电路等组成的新型能量收集系统.利用HFSS软件对超宽带天线进行仿真优化,使得该天线在宽频带下具有较好的特性;通过整流升压电路在不同负载下的整流效率分析,确定了整流器转换效率较高的负载取值范围.新型射频能量收集系统的效率为13.5%,比常用的其他射频能量收集系统的效率提高了将近6%.     

用于3G系统智能天线的设计

根据我国提出的3G系统标准(TD-SCDMA)的技术规范，提出了一种用于3G系统基站的智能天线的设计方案，在设计中引入了智能天线的概念，采用了圆形阵列结构形式，利用优化算法和矩量法相结合的方法对阵元及阵列的性能进行了优化设计，并且对设计方案进行了系统仿真分析．仿真结果符合设计指标要求，从而证明了设计方案的可行性．该方案的提出对于指导3G系统中智能天线的设计工作具有指导意义．     

倾斜开槽泄漏同轴电缆耦合损耗的计算

通过电矢量位的求解，对泄漏同轴电缆倾斜开槽时的场分布进行分析，计算出了泄漏同轴电缆的耦合损耗理论值，并在特定条件下对其进行仿真。讨论了泄漏同轴电缆在结构变化时电缆电磁场辐射分布以及耦合损耗值的变化，得出了当泄漏同轴电缆的开槽倾角为π／4时，其耦合损耗的值最小，泄漏同轴电缆向外辐射的能量最多的结论，为优化设计泄漏同轴电缆提供了理论基础。     

基于随机几何的无人机通信系统性能研究

为了分析无人机通信系统的实际性能,针对有限三维空间内的无人机通信系统进行研究,提出了一种基于随机几何理论分析无人机通信系统的模型。较好地捕获无人机基站分布的随机性和无人机基站间的距离关系,得到无人机通信系统实际性能的上界和下界,充分兼顾无人机发射天线数、天线功率等参数对无人机通信系统性能的影响。仿真结果表明,所提模型能有效分析无人机通信系统的频谱效率、中断概率,且可以通过增加发射机天线数和设定较低的发射功率得到较好的无人机通信系统性能。     

新型 13. 56 MHz NFC 天线的研究与设计

针对现有的 13. 56 MHz NFC(Near Field Communication)天线因结构而引起回波损耗偏高的问题, 设计 了一种工作在 13. 56 MHz 的近场通信天线, 通过优化天线结构, 有效降低了天线的回波损耗。 使用 Ansoft HFSS(High Frequency Structure Simulator)进行天线模型的设计以及仿真分析, 对 NFC 天线的 3 大结构参数 (天线边长 L x 、 线间距 S 和线径 W)进行了仿真分析探究, 最后得到以 13. 56 MHz 为中心频率的最优天线结 构参数, 即 L x =40 mm, S=1 mm 和 W= 0. 5 mm。 在上述天线结构参数下, 优于已有的 NFC 天线(回波损耗 为-22. 2 dB), 其回波损耗降低至-28. 8 dB, -10 dB 以下的带宽为0. 8 MHz。     

5.8 GHz室外环境传播特性分析

为了给下一代无线通信系统(B3G:eyond 3G)参数设计提供参考以及为算法仿真提供信道建模,针对国内城市室外环境不同的传播场景,在5.8 GHz频段和20 MHz信道带宽的测量条件下,进行了室外信道测量和研究.根据测量数据统计分析,.8 GHz频段路径损耗指数在视距通信(LOS:ine of Sight)时为2.53,在非视距通信(NLOS:o Line of Sight)时为3.3～3.8;同时,对COST231-WI路径损耗模型进行了修正,考虑到阴影衰落的影响,修正后的模型能较准确地预测接收功率,为系统覆盖范围预测提供参考.均方根时延扩展(Root Mean Square Delay Spread)的累积概率为0.9时,在0.5～0.8μs之间变化.均方根角度扩展(RMS Azimuth Spread)主要由发射天线位置和传播环境决定.     

通信基站对射电望远镜电磁干扰的预测方法

射电望远镜具有极高的灵敏度和很宽的工作频率范围,在执行观测任务时,不仅会接收到观测目标产生的信号,还会接收到台址内外各类电磁干扰信号,从而影响观测的准确性,其中以通信基站的干扰最为突出.为了预测通信基站对射电望远镜的电磁干扰,本文提出了一种基于相对地形的电磁干扰预测方法.该方法将地形高程数据转换成相对地形数据,以相对地形的波动高度作为判据,采用Deygout模型计算了通信基站到射电望远镜的路径损耗.再结合通信基站的天线参数,最终得到了通信基站对射电望远镜的干扰功率.文中着重分析了该方法的实现过程,为下一步自主研发射电望远镜电磁干扰预测软件提供了基础.     

5.8 GHz室外环境传播特性分析

为了给下一代无线通信系统(B3G:Beyond 3G)参数设计提供参考以及为算法仿真提供信道建模,针对国内城市室外环境不同的传播场景,在58 GHz频段和20 MHz信道带宽的测量条件下,进行了室外信道测量和研究。根据测量数据统计分析,58 GHz频段路径损耗指数在视距通信(LOS:Line of Sight)时为253,在非视距通信(NLOS:No Line of Sight)时为33～38;同时,对COST231-WI路径损耗模型进行了修正,考虑到阴影衰落的影响,修正后的模型能较准确地预测接收功率,为系统覆盖范围预测提供参考。均方根时延扩展(Root Mean Square Delay Spread)的累积概率为09时,在05～08 μs之间变化。均方根角度扩展(RMS Azimuth Spread)主要由发射天线位置和传播环境决定。     

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。     

基于滚动时间窗的PSO-LSSVM的通信基站能耗建模

基站是通信网络的重要能耗节点,精准计算合同能源管理(EPC)模式下基站节能量成为该领域的技术瓶颈.以3类典型场景通信基站为对象,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的滚动时间窗最小二乘支持向量机(LSSVM)的基站能耗建模方法.该方法通过选取预处理的基站配置参数与实时数据建立滚动时间窗,采用PSO优化训练模型参数,并通过LSSVM回归估计训练模型,得到随时间窗数据变化的基站动态能耗模型.仿真试验与样本基站实测数据的验证结果表明,本文建立的能耗模型具有较高的预测精度及泛化能力,对基站节能工程的评估具有良好的应用前景.     

基于CC2530的ZigBee射频收发模块设计

采用TI公司CC2530芯片,设计了一种基于ZigBee无线通信系统射频模块.提出了ZigBee 通信系统印制天线的小型化结构以及硬件系统框架,与传统ZigBee无线通信射频模块采用外接单板子天线相比具有低剖面、小型化等优势.射频收发模块原理图与PCB版图均采用Cadence软件进行设计.印制天线采用电磁仿真软件HFSS建模,仿真与实测结果均满足ZigBee通信要求.     

超密集部署下绿色能源感知的用户关联算法

为了降低网络能耗,实现5G绿色蜂窝网络,考虑电力能源和绿色能源同时供电的混合能源供应的超密集异构网络模型.为了更准确地模拟密集部署下基站与用户之间的信道衰落,采用5G中的双斜率路径损耗模型对大尺度信道衰落进行建模,并在此模型下提出一种改进的基于绿色能源感知的自适应用户关联算法.该算法为基站设置优先级和权重因子,用户根据基站的优先级和权重因子自适应地调整自身的关联策略,并结合资源分配完成用户关联过程.仿真结果验证了所提算法在能耗和能效方面的优越性.     

基于双重路径损耗的超密集网络性能分析

在移动蜂窝网络信号衰落场景分析中,现有的标准路径损耗模型中信号随距离以单一的路径损耗指数衰减,这种情况过于理想化,会导致平均接收功率和干扰功率都与真实值之间存在数量级差异.在实际环境中,由于地面反射、遮挡物以及信号散射等物理特性,传播路径更为复杂,即使简单的双射线模型也会产生明显不同的路径损耗行为.随着5 G的逐步商用,未来移动通信系统呈现出密集多层的异构网络架构特征,为了缓解日益紧张的无线频谱资源,毫米波受到关注.与传统的单路径损耗模型所不同的是,国外有关毫米波的外场传输实验表明,在视距和非视距范围内存在不同的路径损耗因子.而双重路径损耗模型采用分段幂律,不同距离范围受到不同路径损耗指数的影响,比标准路径损耗模型更贴近实际情况.研究中采用双重路径损耗模型,使用泊松点过程分析了瑞利信道衰落条件下的基站激活效应.仿真结果显示,关闭非激活基站可作为一种有效的干扰缓解方案,有效提高对覆盖概率、吞吐量等性能的影响,并且系统的干扰主要由活跃用户的密度限制.在关闭了非激活基站之后,用户密度与网络性能密切相关.     

大规模多输入多输出正交频分复用系统关键技术综述

随着第五代移动通信技术(5 G)商用化和5 G智能终端的普及,移动通信步入了一个极速物联网时代.大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output,Massive MIMO)技术通过增加通信系统中的天线数量,在不增加频谱资源的条件下大幅提升了系统的频谱效率与能量效率,成为了...