采用波导技术的地下传感网通信信道建模

针对传统无线地下传感器网络中的磁感应通信系统所固有信道路径损耗较大,无法满足较远距离的通信需求的问题,构建了一种基于波导技术(Magnetic induction,MI)的磁感应通信系统信道模型。通过采用波导技术,即采用一列一定数量的磁耦合的元件,向收发线圈之间等距离引入一定数量的无源中继线圈,在每个谐振线圈中引入的匹配电容的容值都应控制在大于10 pF,同时设定继线圈之间的理想距离为0.7 m,采用电共振的方法,能够有效降低整个通信系统的信道路径损耗,同时也有效地拓展了磁感应通信信道带宽。仿真实验表明:MI波导通信系统在较低噪声功率环境下,当路径损耗小于100 dB时,路径损耗值将不会影响到信道误码率。     

基于电共振方法的磁感应通信仿真研究

为了提高磁感应通信系统的通信距离,采用电共振方法进行改进,将其简称为MIC通信,分析MIC的信道特征并与传统的磁感应通信进行对比。研究表明:电共振方法可以减小磁感应通信系统的路径损耗和误码率,进而增加传输距离;线圈的Q值和半径越大以及线圈内阻越小,信号的传输距离越远。     

甚低频磁感应波智能钻杆信号传输系统性能分析

为实现有效的电磁波随钻测量,提出一种基于磁感应波的甚低频无线通信模型,并建立系统模型。通过系统的电流色散方程对系统带宽、传播能量等进行推导分析。针对磁感应波随钻测量系统中发生微变的参数,通过引入网络中相邻节点之间的传递因子和互感品质因数,建立了系统的传递方程。针对信号逐级传输过程中的谐振频率偏差损耗,增加连续可调电感进行频率补偿。最后搭建磁感应网络实验平台进行测试,结果表明信号在甚低频磁感应波智能钻杆系统中可以实现远距离的通信,当信噪比为-2 d B且保证通信速率为2 kbit/s时,通信距离可达1 800 m。     

一种MIMO复合信道容量研究

为了解决信道利用率的问题,结合MIMO信道相关模型、路径损耗、阴影衰落以及Rayleigh衰落,提出了一种复合信道模型。通过对信道容量的仿真分析表明,天线空间相关性对信道容量的影响会随天线数量的增加而增大,同时路径损耗与阴影衰落会极大削弱分集增益,导致在发送距离较远时MIMO系统失效。通过容量分析,证明该模型能在实际系统设计中,为天线阵列与传输距离的选取提供数据依据。     

一种MIMO复合信道容量研究

为了解决信道利用率的问题，结合MIMO信道相关模型、路径损耗、阴影衰落以及Rayleigh衰落，提出了 一种复合信道模型。通过对信道容量的仿真分析表明，天线空间相关性对信道容量的影响会随天线数量的增加而 增大，同时路径损耗与阴影衰落会极大削弱分集增益，导致在发送距离较远时MIMO系统失效。通过容量分析， 证明该模型能在实际系统设计中，为天线阵列与传输距离的选取提供数据依据。     

频率可调磁感应波器件的微波透射性能

研究了由双层磁化铁氧体构成的磁感应波器件的微波透射性能以及场致频率可调特性,并探讨了结构参数对微波性能的影响.两磁化铁氧体平板样品平行放置,由于间隙处表面波共振模强烈耦合产生磁感应波透过样品,在铁磁共振产生的微波禁带频率范围内产生一个显著的通带.通带的中心频率随着偏置磁场的增强而单调上升,显示出很好的场致频率可调性.随着两铁氧体之间间距的增加,界面耦合作用减弱,透射通带的半高宽逐渐降低,损耗增加.     

铁硅硼非晶薄带的磁感应效应研究

研究了频率、磁场强度对Fe78Si9B13非晶薄带的磁感应效应及磁感应效应变化幅度的影响.结果 表明:磁感应效应随着频率的升高而增强,随着磁场强度的增大而减弱;磁感应效应变化幅度随着磁场强度的增大而增大,当频率低于30kHz时,磁感应效应变化幅度随着频率的升高而增大,当频率高于30kHz时,磁感应效应变化幅度随着频率的升高而减小.     

隧道环境的统计物理信道特征参数提取与计算

针对隧道无线信道视距和非视距传输环境下的车对车(V2V)通信系统,提出了一种隧道空间物理信道模型,其移动发射机和移动接收机均处于移动状态,无限数量的散射体随机分布在隧道壁上.从隧道空间物理信道模型开始引入了一种随机参考模型,考虑电磁信号的单点散射传播路径,推导出三维空间域信道特征参数,即空-时-频互相关函数、二维时频互相关函数、时间自相关函数和频率相关函数.此外,根据参考模型设计出一种高效的顺式和(SOC)信道仿真模型,其时间自相关和频率相关函数都和参考模型相符合.在信道模型的基础上,分析了V2V系统中天线数量和信噪比与信道容量的关系.     

分层动态虚拟 MIMO 的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量.在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配.而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法.该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量.仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量.     

铁硅硼非晶薄带的磁感应效应研究

研究了频率、磁场强度对Fe78Si9B13非晶薄带的磁感应效应及磁感应效应变化幅度的影响。结果表明：磁感应效应随着频率的升高而增强,随着磁场强度的增大而减弱;磁感应效应变化幅度随着磁场强度的增大而增大,当频率低于30kHz时,磁感应效应变化幅度随着频率的升高而增大,当频率高于30kHz时,磁感应效应变化幅度随着频率的升高而减小。     

智能钻杆磁感应传输技术及其信道特性分析

分析感应耦合原理并制作耦合器,将仿真与实测相结合,在高频变压器模型基础上建立单个耦合器的准确电路模型。然后对多节耦合器连接的电路特性进行分析,得到每增加一个耦合器就增加了一个谐振回路的规律,进而得到磁感应传输信道的电路模型。针对多级信号传输的衰减问题,采用电容补偿的方法,增加谐振频率点的幅值以提高信号传输效率。最后,建立用于随钻信息磁感应传输的实验系统,验证磁感应信道电路模型的有效性。选取模型中的两个谐振点作为通信频点,在20节的传输系统中实现了115.2kbit/s的通信速率。     

Channel Characteristics Based on Ray Tracing Methods in Indoor Corridor at 300 GHz

With the rapid development of communication technology, people's demand for ultra-high-speed wireless links becomes higher, among which terahertz spectra are considered as one of the most promising spectra. In this paper, we analyze the channel characteristics at 300 GHz in indoor corridor based on ray tracing methods, including the large-scale and small-scale fading parameters. Simulation results show that it is suitable for short distance transmission due to its large path loss(PL). Firstly, compared with line-of-sight(LoS), the correlation of frequency components in non-line-of-sight(NLoS) is much better, but LoS has more abundant circle angular spread(CAS). Then, a stochastic model is well derived to describe the distance-dependent behaviour of root-mean-square delay spread(RMS-DS) as well as root-mean-square CAS(RMS-CAS). Besides, we find that the channel capacity can effectively increase by increasing the transmitted power in both LoS and NLoS. Finally, it can be seen that the RMS-DS can be significantly reduced in LoS and the channel capacity can increase by changing the position of the transceivers. The simulation results will provide references for future indoor communication.     

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。     

水下声学无线传感器网络的设计和性能分析

为了分析水下声学无线传感器网络在受到干扰情况下的性能,介绍了影响网络性能的相关干扰因素,设计了物理层水声通信干扰模型,建立了基于频率相关的路径损耗和Ricean衰减的信道模型,研究了可作为网络连通标志的覆盖范围、端到端帧误差概率、功率和带宽需求之间的关系,分析了节点受同层其他节点通信干扰下的网络性能。通过仿真实验验证了所设计模型的可行性。实验数据表明,通过优化通信工作功率和节点密度,能够确保网络正常运行,提高网络的可靠性。     

基于时变频率选取的MIMO无线信道仿真模型研究

针对在复杂的无线通信环境中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）信道建模非常困难的问题,提出了一种具有空间选择性、频率选择性、时间关联性的MIMO信道模型,将载波频率、最大多普勒频移、到达角（Angle of Arrival, AOA）分布、角度功率谱以及相邻天线间距等技术整合到一起,研究了不同角度频率谱（Power Azimuth Spectrum, PAS）分布的空间关联系数表示。仿真结果表明,这个关联信道容量与理论信道容量一致,从而验证了该模型的合理性,同时,该模型为MIMO容量、系统容量分析及性能评估仿真提供了有力的工具。     

波分复用和频分复用光纤通信技术研究

波分复用(WDM)和频分复用(FDM)技术可用来充分开发光纤的宽频带特性,实现超大容量信息传输。在“八五”期间科研成果基础上,完成了4×2.488Gbit/s双向154km无中继波分复用光纤通信系统,并已安装于京九九光缆干线广州-深圳段通信线路上作现场试验和试运行。该系统工作稳定可靠,在5个多月试运行中未发现误码。同时,完成4×155Mbit/s频分复用光纤通信实验系统的研制。该系统频道间距为0.1nm,传输距离为18km。系统实现了模块化结构,具有良好的稳定性,实测24小时无误码。这一成果为FDM的应用打下了基础。     

基于风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计*

风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输(Wireless Power Transfer)技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式,本文结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了小光互补无线能量传输系统,在径向距离50mm处可成功对负载充电,该模型为基于风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。