高空平台旋转对HAPS通信无线链路性能影响及抑制方法

近年来由高空平台构成的信息系统在通信领域的应用得到了广泛认同.高空平台站(High Altitude Platform Stations,HAPS)通信系统兼具卫星和陆地通信系统的优势,同时又有效避免了两者的缺点.高空平台不可能静止驻留在空中,平台的运动状态会对HAPS通信无线链路性能产生关键影响.目前的研究都集中考虑平台简单运动(水平或垂直移动)或假设平台稳定,这些研究存在很大的局限性.通过建立平台旋转状态特征参数体系,采取阵列天线设计、波束形成技术、小区覆盖与划分技术与平台状态相结合的方法,构建适合平台旋转状态下的无线链路模型,抑制平台旋转给HAPS通信链路性能带来的影响,解决高空平台旋转情况下HAPS通信无线链路存在误码、信号中断或传输信号盲区的问题,以保证无线链路性能,实现信号的可靠传输.     

室内楼梯环境2.6 GHz频段传播特性测试与建模

在室内楼梯环境中,测量了2.6 GHz频段的无线传播特性.基于大量的实测数据,建立了路径损耗模型并得到阴影效应Xσ的统计特性,发现Xσ均值和方差随天线高度变化而变化.通过对测得的频率响应做傅里叶反变换,得到均方根（RMS）时延扩展的统计特性,发现其均值与方差也是随天线高度变化而变化.进一步研究均方根时延扩展和频率相干带宽之间的负相关性,得出它们之间满足幂指数关系式.这种传播模型能够为LTE通信系统的设计提供重要依据.     

基于R~ML~N统计模型的无线信道特性研究

研究R~ML~N模型的统计特性,该模型可同时描述信道衰落中的散射程度和阴影程度.通过改变不同的模型参数,模型可描述不同环境下的信道特性.首先,给出了该模型的适用场景、构成框图和理论推导;然后,研究了不同参数下的模型特性,包括理论结果和仿真结果的统计特性——概率密度函数和累计概率密度函数;最后,在特定传播环境下进行模型仿真,通过与测试数据的比较,验证了该模型的适用性.     

V2V三维宽带信道建模与统计特性分析

针对5G车对车(vehicle to vehicle,V2V)无线通信系统，基于几何随机建模方法，提出一种改进的三维宽带多输入多输出(multiple-input and multiple-outpit,MIMO)信道模型。引入多共焦半椭球体模型用于研究不同传播延迟下的V2V信道统计特性，结合时变的路径长度、信号角度和莱斯因子表征V2V信道的非平稳特性。推导了空-时相关函数、多普勒功率谱密度等关键信道统计特性的数学表达式。分析了城市和高速场景下信道相关特性的差别，并研究了车流密度、运动方向、天线角度、传播延迟等因素对信道统计特性的影响。结果表明，城市场景下的时间相关性和空间相关性明显低于高速场景;不同传播延迟下的V2V信道统计特性有明显差异;信道相关性同天线阵列角度、收发车运动方向和时间变化密切相关。模型仿真结果为车载通信提供了一些有价值的结论，可以作为未来V2V通信系统设计、优化和评估的有效指导。仿真结果与实测数据较好地吻合，证明模型能正确表征V2V无线信道的相关特性。     

室内短距离无线环境5.8 GHz频段传播特性研究

在室内办公室环境中,测量了5.8 GHz频段的短距离无线传播特性.基于大量的实测数据,利用线性回归建立路径损耗模型并得到阴影效应的统计特性.通过对测量频率响应傅里叶反变换得到冲激响应的功率延迟谱,得到时域均方根时延扩展的统计特性.进一步建立均方根时延扩展和频率相干带宽的经验指数反比关系表达式,并分析时延扩展与阴影效应之间的负相关性.上述研究结果可为“物联网”末端无线传感网中的节点布置、功率控制、射频识别等设计工作提供理论和实践依据.     

临近空间静止通信平台模型研究

在临近空间通信系统中,大气、降雨、闪烁会引起空地链路信道质量的恶化。以临近空间飞艇为通信平台,通过分析Ka频段临近空间通信信道的电波传播特性,重点分析了降雨对信号衰落的影响,在此基础上建立了Ka频段临近空间静止通信信道,以及Ka频段临近空间静止通信信道模型的仿真模型,并在Matlab环境下对Ka频段临近空间静止信道模型的BER性能进行仿真,仿真结果为临近空间链路分析及抗雨衰对策提供理论依据。     

云雾天气下卫星信道两状态Markov模型研究与实现

为研究云雾天气下卫星信道的传播特性,建立了云雾天气下卫星信道两状态模型。首先分析多径效应、阴影效应及云雾天气对卫星信道链路的影响;然后分别建立表征云和雾天气下信道传输特性的Corazza信道模型和Nakagami信道模型,并利用两状态Markov模型实现云雾天气变化带来的信道转换;最后设计了信道模型的实现方法。仿真结果表明,所建模型模型的仿真数据与理论数据具有较好的吻合性。     

双向工频通信信号传输特性与提取方法的仿真研究

双向工频通信技术是一种新型的配电网数字通信技术.介绍了双向工频通信的基本原理;根据配电网基本结构建立了电路模型,阐述了信号调制与传播的特点,说明其本质是电网中各种暂态过程的组合;分析了电网运行状态对信号的影响、可能存在的问题及其解决方法;在Matlab/Simulink仿真平台上,利用小波变换和多分辨率分析研究了信号的时频特性,并据此设计FIR滤波器以实现信号的提取.     

基于准静电场的体域通信信道随机特性及系统性能仿真

 基于准静电场的体域通信技术是一种用于人随身电子设备互连的新方法。为研究人体运动对体域通信系统性能的影响,实验测量了人体静止、踏步和跑步3种状态下的信道增益,得到信道增益的累积分布函数,与多种常见统计分布类型相对比,发现其服从正态分布,并利用最大似然方法进行了分布参数估计,得到信道增益的均值、标准差和置信区间。基于信道分布特性,建立了信道统计模型以及系统仿真模型,并进行系统性能仿真,在高斯白噪声环境下通过仿真研究了人体运动对幅移键控系统误码率的影响,给出了体域通信信道建模和仿真的一般方法。结果表明,通信误码率随人体运动激烈程度增强而升高,但变化程度不大。     

高空核爆下的短波通信

高空核爆炸会产生附加电离区,给短波通信系统带来了严重的影响。本文基于国际参考电离层模型（IRI）、瞬发核辐射和缓发核辐射产生的大气电离模型,利用射线追踪方法,对高空核爆炸下,不同核爆当量、不同频段、不同通讯位置、不同发射仰角情况的短波通信进行了数值模拟和定量分析,给出了两组核爆当量下,可通信的时间、短波频段及其适宜发射仰角。结果表明,当量越大,核爆炸产生的影响时间越长;高频段、距爆心距离相对较远的短波通信效果较好。文章还介绍了模拟结果中几类典型的高空核爆炸下的射线传播状况。     

A novel 3-D spatial temporal channel model for high mobility HAPS-based communications scenario

A high altitude platform station (HAPS) based communications scenario for providing Internet access and broadband multimedia services to the passengers on board of a high speed train (traveling up to 300km/h) is proposed. Regarding the addressed scenario, when the propagation link between HAPS and train is blocked by obstacles, a three-dimensional (3-D) geometrical single cylinder spatial-temporal channel model is presented, in which closed form, mathematically tractable space-time correlation functions are obtained. It shows that the correlation functions determined by the 3-D model are of significant difference with those of the conventional 2-D model. Based on the analysis model, the paper derives a realized simulation model using sum-of-sinusoids approach, and applies method of equal areas (MEA) and modified method of equal areas (MMEA) to determine the model parameters. The fitting performance of the simulation model with the analysis one is evaluated by two means-square error (MSE) performance criteria. Finally, numerical simulation results verify the mathematical analysis conclusion, when N≥21, simulation model has an excellent fitness with the analysis one.     

A novel hybrid CDL-based multipath propagation model for the high-speed railway at 2.35 GHz

In this study, based on the actual channel measurements of the high-speed railway （HSR） in a via- duct scenario at 2.35 GHz, a hybrid cluster delay line （CDL） channel modeling technology which combines a statistical model and a theoretical model is proposed. This novel channel-characterization approach is used to reveal the statistical properties for ＂random＂ scattering and to provide a geometric mechanism for computing the time- variant paths for ＂periodically moving＂ scattering. Using a modified clustering algorithm in the delay domain, the inter-cluster and intra-cluster characteristics against the distance between the transmitter and the receiver were extracted and analyzed. In addition, the measurement results were compared with some conclusions from other measurement studies, and the proposed channel model was validated by comparing the simulated results with the measurement data. The study results provide a useful technique for the evaluation and verification of wireless communications in the HSR environment.     

一种求解SAT问题的动态重启策略

为降低冲突驱动子句学习SAT求解器的运行计算成本,从“何时重启”和“何处重启”两个角度入手,提出一种动态启发式重启策略2WSAT.该策略将冲突决策层次和变量重启次数作为反映求解状态的重要参数,及时摆脱错误的求解分支,通过重启后选择更优的决策变量提高求解性能.采用实际应用的基准测试集,与两个流行的求解器进行了对比实验.结果表明,所提出的策略对求解速度、内存占用、冲突发生数、传播次数等关键指标有显著改善.     

基于双端截断功率谱密度的扩展Suzuki地面移动卫星信道模型

为使信道模型能更加准确地反映实际信道传播特性,根据多谱勒扩展功率谱密度在频域上的分布特性,提出一种基于双端截断功率谱密度的扩展Suzuki地面移动卫星信道模型。该模型假设接收信号的功率谱密度在低频段与高频段均被截断,推导其概率密度函数、电平交叉率等统计特性,并与实测数据进行比较。仿真结果表明,相比单端截断模型,该模型能够更好地吻合实测数据,更加准确地反映实际信道传播特性。在某些参数给定的情况下,该模型可以转化为其他窄带卫星信道模型,是一种适用性比较广的卫星信道模型。      

机会网络下一种采用二审分析法的网络恶意节点检测机制研究

机会网络中一旦有了恶意节点,则会引起网络拥塞甚至系统崩溃。因此,如何检测并拒绝接收恶意节点发出的消息是保证机会网络能够正常顺利运行的一个亟待解决的问题。为解决这一问题,本文提出一种基于“二审分析法”的方式来对节点的恶意特征进行评价,并建立恶意节点黑名单。该算法首先通过主观分析算法对消息节点进行甄别,对无明显恶意特征的节点发送的传输消息进行“放行”,之后对具有恶意特征的嫌疑节点再利用客观分析算法进一步判断,并将满足条件的节点加入黑名单。正常节点不接收黑名单中各节点发送的消息,以此来抵御恶意节点的注入式攻击。该算法兼顾机会网络节点间的传输机会和节点内部资源,提高了节点恶意性的分析效率。同时提出“有效报文投递率”“有效传输延时”“有效网络开销”等概念,即各项统计指标不再纳入真实恶意节点产生的数据,通过各项“有效指标”,将更准确地对数据进行观察。     

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

为了研究超宽带信号在林地中的传播特性,依据信道频域测量数据,提出了符合中国超宽带(UWB)技术频率使用规定的林地场景信道模型.信道总体模型采用修正S-V模型.在信道测量信号的后处理中,使用过渡带为高斯滚降特性的类高斯窗来提取符合中国超宽带频谱规范的测量信号,利用CLEAN算法得到高分辨率的离散信道响应,并为信道时域测量信号提出了一种基于小波分析的分簇算法,最后统计提取出了信道模型参数.仿真结果表明,提出的林地超宽带信道模型和实测数据有着相近的时延扩展特性和主要多径个数.     

沟道粒子的非线性过程

从经典的角度,采用双势井模型与余弦势模型,研究了沟道中粒子的经典运动及其俘获态与非俘获态;从量子的角度,研究了沟道中粒子波函数的传播.所得结果与用Lindhard势及Mo-liere势的结果一致.     

基于几何街道散射场景的车载移动信道模型研究

为了研究室外视距(line of sight,LoS)和非视距(non-LoS,NLoS)传输场景中车辆与车辆(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之间的无线通信系统,提出一种基于几何街道散射场景的统计信道模型,其发射端和接收端都处于移动状态。先假设有无穷多的散射体随机分布在街道两侧,并且在发射端和接收端都采用多天线技术,然后模型定量给出了几何街道散射场景下到发射角(angle of arrival,AOD)和到达角(angle of arrival,AOA)之间的几何关系。同时研究了信号在几何散射信道模型中的空间互相关函数、时间自相关函数(autocorrelation function,ACF)、频率互相关函数以及多普勒PSD(powe spectral density,PSD)的影响。理论分析和仿真结果表明提出的V2V通信系统的无线信道的统计特性符合理论和经验,拓展了多输入多输出宽带V2V通信系统的研究。     

一种支持时延约束的卫星认知网络功率控制算法

针对卫星通信网频谱资源利用率低下的问题,以信道有效容量最大化为优化目标,提出了一种支持时延约束的卫星Underlay认知无线网络功率控制与优化算法。首先根据网络拓扑结构建立了功率干扰模型,通过引入时域信道相关系数,推导了完全与非完全信道环境下基于时延约束的认知用户有效容量优化目标函数,并利用Lagrange方法求解得到不同场景下认知用户的最佳功率调整策略,简化了功率控制优化过程,最后通过实验仿真分析了影响认知用户信道有效容量的因素。结果表明,该算法能够根据业务时延约束条件和信道衰落特性变化动态调整认知用户的最佳发送功率,与等功率分配算法相比认知用户的信道有效容量得到了明显提高。