适用于快速衰落环境下的差分OFDM系统

为提高正交频分复用(OFDM)系统在快速衰落环境下的性能,提出了基于自消除子载波间干扰(ICI)的频域差分0FDM系统。发送端采用相邻子信道插零分配子载波,接收端通过符号旋转抵消抑制ICI。该系统在快速时变的信道和较大ICI情况下,既保证通信质量又降低了系统实现复杂度。分析和仿真结果表明:提出的方案与迭代消除ICI方案相比,可在频谱效率一样的前提下,以较低复杂度获得更低误码率。     

嫦娥四号任务中继星“鹊桥”技术特点

我国的嫦娥四号任务在世界上首次软着陆于月球背面开展科学探测,中继通信是必须解决的一个关键问题.作为嫦娥四号任务的重要组成部分,中继星"鹊桥"为工作在月球背面的着陆器和巡视器提供中继通信支持.不同于其他月球探测器,鹊桥首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,技术状态新,研制难度大,面临诸多技术挑战.本文对嫦娥四号中继星的任务特点进行了分析,梳理了研制中面临的主要技术挑战,包括使命轨道的选择和设计、中继通信系统方案选择、星上设备对低温环境的适应性等,概括介绍了鹊桥的总体技术方案和飞行任务流程,结合在轨飞行结果总结了鹊桥的主要技术特点和创新点,并对月球中继通信卫星的未来发展进行了展望.     

一种新的基于Jackson排队模型多中继跨层协作通信策略

文中提出了一种新的多中继协作通信策略,该策略基于Jackson排队模型同时对物理层(physicallayer,PHY)与媒体接入控制层(MAC)的跨层设计进行了分析.在物理层,重点探讨多中继节点情形下信噪比(SNR)门限与中断概率之间的关系.在MAC层,系统采用Jackson排队网络进行建模,单协作节点数据包排队准则为GI/M/1模型,多节点之间进行相互机会协作,进而分析了所提策略的系统吞吐量与时延性能.跨层设计仿真结果表明,在不同中继策略下,协作节点数的增加将影响物理层高频谱有效性区域的系统中断性能.此外,相对于传统两协作节点模型,所提策略可以达到显著的MAC层数据包吞吐量与时延性能.     

基于 ZigBee的新型无线楼层呼叫系统设计

针对当前建筑工地所使用施工升降机的应用要求,利用新兴的 ZigBee无线技术设计了一种新型楼层呼叫系统.该系统使用 CC2430无线单片机,并对2.4GHz高频天线和 PCB制板进行了良好的设计,可应用于恶劣的工业环境中,同时减少了布线带来的困难.通过现场试验,得出该无线楼层呼叫系统能有效实现复杂网络组建和数据通信功能,具有安装方便等特点     

TD-LTE游牧中继及回传链路设计与测试

TD-LTE中继作为无线蜂窝网络中的一个节点,具有提升小区边缘用户吞吐量,扩展网络覆盖以及提供高速无线回传链路的能力.爱立信作为TD-LTE中继技术的领导者开发了"TD-LTE游牧中继"带内中继试验系统,接入链路完全兼容3GPP TD-LTER8协议,使TD-LTE中继能够放置于不同的地理位置,使用商用或者预商用终端对中继部署的外场无线环境及性能进行试验,对TD-LTE在外场部署的特点和性能研究具有重大的意义.本文中对游牧中继在无线网络中的性能以及无线回传信道进行了场外研究测试,通过TD-LTE在外场测试中的性能分析对TD-LTE中继的现场部署给出了位置及天线朝向等方面的建议,本文研究中发现TD-LTE中继在非直视类型的回传链路环境下对小区边缘的吞吐量仍然具有极大的提高.     

一种自适应频谱成形器:在超宽带认知无线电中的应用

超宽带脉冲无线电(UWB-IR)在高速通信、高精度定位及穿墙透地等重要领域具有广阔的应用前景,它与认知无线电结合将进一步缓解频谱资源的紧张局势.然而,现有的UWB脉冲难以充分利用其频谱能量,导致其传输性能下降;同时,UWB-IR无法有效而灵活地进行频谱规避,从而无可避免地干扰其余授权用户.从数学插值理论出发,本文基于径向基神经网络提出一种通用频谱成形滤波器,进行合理简化后给出其简单硬件实现.该脉冲设计网络能快速跟踪UWB设备的工作环境,自适应地设计具有特定频谱的UWB-IR脉冲.当无授权用户工作时,它能最大化频谱利用率,改善UWB系统传输性能;当有授权用户时,在最大化非授权频段能量利用率的前提下,它能有效地规避授权频段,实现可靠频谱共享.理论分析和仿真表明,基于神经网络的UWB脉冲在频谱利用率、频谱规避性能及接收性能等方面均优于现有设计方案.     

低成本餐饮点菜终端无线解决方案

在分析无线餐饮点菜设备发展的基础上，给出了主题的应用背莆。硬件电路中选择了Integration公司低成本的IA4421芯片作为无线通信电路的主芯片，并设计了通信圉件程序。当多个无线餐饮点菜终端与主机通信时，通过简化Modbus协议使之应用于此半双工系统。实验证明，此无线解决方案稳定可靠，现场效果非常理想。     

地月中继链路系统设计与验证

嫦娥四号任务由着陆器、巡视器和中继星组成,中继星先于着陆器与巡视器发射,着陆器与巡视器着陆于月球背面开展探测任务.中继链路系统负责搭建地面站与月面探测器之间的通信链路,是其工程实现的关键组成部分之一.本文针对嫦娥四号任务特点,开展中继链路系统任务需求分析,并提出中继链路系统方案.该方案在兼顾任务需求的同时,充分继承了嫦娥三号任务成果,并开展系统级优化设计,降低了嫦娥四号任务工程实现代价.该方案结合嫦娥四号任务实际过程,对动力下降、着陆器与巡视器分离、休眠唤醒等关键过程中的中继链路系统工作模式开展设计.最后,本文对系统验证情况进行了介绍.     

5G移动通信发展趋势与若干关键技术

第5代移动通信系统(5G)是面向2020年之后的新一代移动通信系统,其技术发展尚处于探索阶段.结合国内外移动通信发展的最新趋势,本文对5G移动通信发展的基本需求、技术特点与可能发展途径进行了展望,并分无线传输和无线网络两个部分,重点论述了富有发展前景的7项5G移动通信关键技术,包括大规模天线阵列、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用、超密集网络、自组织网络、软件定义网络及内容分发网络.本文还概括性地介绍了国内5G移动通信的相关研发活动及其近期发展目标.     

一种新的高频谱利用率调制方式RPPK

随着通信技术的发展,频谱资源日趋紧张.超窄带通信体制的出现极大地提高了系统频谱利用率,但需借助于特殊的超窄带滤波器方能实现.然而超窄带滤波理论并未获得学术界的一致认同,其实现也难以验证.本文提出了一种新的超窄带调制方式–随机脉冲位置键控(random pulse position keying,RPPK),通过对其功率谱分析发现,RPPK调制信号功率谱中基本不含多余离散谱线,避免了超窄带滤波器的使用.因此,RPPK理论更为清晰,实现更加简单.仿真和分析表明,RPPK频谱利用率可高达100bit/s/Hz;当接收端采用最佳接收时,其性能与BPSK相近,优于其余的超窄带调制方式;同时,RPPK亦能提供用户多址接入和通信保密性.     

基于干扰动态性建模的MHWN多路径路由协议

作为无线网络实现普适性的有效架构，多跳无线网络（MHWN）逐渐成为一个研究热点．但MHWN固有的媒质开放性、多跳性，干扰威胁也更加严峻．如何实现干扰条件下的可靠组网，成为MHWN研究的棘手课题．传统的方法多是基于干扰存在二元性来实现路由的优化选择，但这忽略了实际无线网络中，干扰往往是动态的．为此，本文提出了一种基于干扰动态性建模并融合多路径的路由算法．协议通过网络干扰动态性检测，利用干扰活跃度值获取遭受干扰最小路径，从而可有效提高网络抗干扰能力并极大降低源重路由次数．文中对协议的实现方法给出了详细的阐述，并基于网络仿真软件NS2对协议进行了较全面仿真比较，结果表明该方法相比已有协议不仅具有更好的路由抗干扰性能，同时在多业务流的冲突碰撞中也有很好路由优化能力．     

新一代无线电平台数字射频核心技术研究与工程实践

无线电平台数字射频是提高现代无线电系统复杂电磁环境适应能力、机动能力、传输能力和综合集成能力等基础性能的关键.本文分析了射频技术的发展需求和国内外数字射频领域的研究进展,以及模拟射频核心单元——模拟射频功放主要指标相互矛盾的机理,并将数字射频概念扩展到综合数字射频,重点论述了数字射频核心技术——数字射频功放和全数字发信机的基本原理、优势和关键技术,提出了基于系统与工艺相结合的数字射频设计方法、数字射频功放的物理模型和一种全数字发信机体系结构以及我国自主可控发展数字射频的技术路线建议.本文认为在当今时代背景下,数字射频对于新一代无线电平台具有革命性和可行性;如果不能自主可控发展该项核心技术,我国又将出现一个新的受制于人的脆弱点.     

事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法

物联网无缝集成了用户域、信息空间域和物理空间域,实现了＂人—机—物＂的动态协同,其应用常常涉及到跨业务域甚至跨组织的用户、业务流程和物理实体的实时动态交互.因此,物联网服务系统往往需要集成多个分布式的企业应用系统从而形成一个大规模复杂服务系统来实时协作完成一定的业务目标.目前,大多数已有研究工作主要集中于解决不同实体和应用系统间在动态交互环境下的互联和互操作问题.然而,如何在信息的提供方和消费者之间按需的分发感知信息、并基于物理世界所发生的变化动态的实时协同相关的企业服务或者业务流程做出快速反应尚没有系统深入地研究.为此,本文结合事件驱动架构和面向服务架构的设计思想,提出了一种事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法,该方法能够便捷地支持感知信息的按需分发和聚合,并实现事件驱动的跨业务域甚至跨组织的服务动态协同.这种实现了＂时间、空间和控制＂解耦的服务提供方法极大地增强了物联网服务系统的灵活性和敏捷性,允许系统及时地对物理世界的动态变化做出快速响应.最后,通过实际部署的区域集中供热监控及热计量物联网应用进行了验证.     

非对称双向中继X网络中基于最大化和速率的干扰对齐与中继处理算法

双向中继X网络相对于传统无线通信网络可以实现更高的自由度.然而,基于迫零算法的中继处理算法仅考虑了消除干扰成分,忽略了对期望信号的影响,从而使得网络的和速率有待提高.特别地,当用户发送功率越低,其和速率劣势越明显.针对上述问题研究其干扰对齐方案,并给出了优化的联合考虑期望信号和干扰信号的中继处理算法.首先,通过利用用户矢量信号之间的空间关系,给出网络和速率的数学模型;其次,通过矩阵分析及数值分析理论将最大化网络和速率的中继预编码设计问题转化为线性搜索最优值问题,并用极限值方法近似网络目标函数;再次,进一步将双向网络的目标函数近似为单向网络用户参数的线性组合,大大降低算法复杂度;最后,基于优化的线性搜索最优值问题,得到最大化网络和速率的中继预编码矩阵.仿真结果表明:相较于现有的中继处理方案,本文方案明显改善了网络和速率,同时还简化了最大化网络和速率带来的算法复杂度.     

认知无线电系统中的多中继分布式波束成形方法

本文考虑认知无线电系统中一对认知源目的节点在一组认知中继节点协助下与一对授权发射机和接收机共存的场景,研究了多个单天线认知中继节点在授权接收机处平均干扰功率门限约束及自身独立的平均发射功率约束下,最大化认知目的节点处信干噪比(SINR)的分布式波束成形,从而开发"空谱空洞"的问题.提出了两种波束成形方案:1)最大化SINR的最优策略;2)基于迫零准则的次优策略.最优策略将分布式的波束成形系数求解问题通过半定松弛转化为准凸的优化问题,从而利用二分法及内点法求解;并证明了求得的最优半定松弛解即为原优化问题的最优解.次优策略直接迫零对授权接收机造成干扰,并将来自授权发射机的干扰信号抑制为零.该方法对应的优化问题没有迭代运算,且约束函数简单,算法复杂度低.最后通过数值仿真分析了中继数、认知节点最大的发射功率和授权接收机的干扰功率门限等因素对两类算法平均传输速率的影响,并且通过对比实验验证了考虑授权发射机干扰信号影响带来的性能增益.     

无线终端网络配置的图形用户界面设计与实现

根据目前宽带无线移动终端的发展所提出的新要求，针对用户较为关心的图形界面系统，提出并设计了一套基于ARMLinux嵌入式系统的网络配置的图形用户界面，旨在配置具有自主知识产权的IEEE802．11g无线网卡芯片。运行测试表明，该界面具有占用资源少、性能稳定可靠、便于移植等特点。     

CA6140车床电气控制系统的PLC改进设计

根据PLC的特点以及它在控制系统中的优势地位,提出了利用PLC对CA6140车床的电气控制部分进行改造.首先,分析了继电器控制系统的工作原理和它的优缺点,并与PLC控制系统的优缺点进行比较,得出PLC控制系统的优越性.对CA6140车床的工作过程和控制要求进行具体分析,完成了PLC的改造、分配点、I/O接口图的绘制、梯形图的编译、以及程序的编写.最后,利用仿真软件对设计部分进行模拟仿真,以验证其设计的正确性.     

基于混沌的公开可验证FPGA知识产权核水印检测方案

现有的FPGA知识产权核(intellectual property,IP)水印技术在公开验证时可能会泄漏敏感信息,使得恶意的验证者或者第三方很容易将水印从IP中移除然后重新出售.零知识FPGA IP水印检测虽能有效的解决敏感信息泄露问题,但易遭受嵌入攻击,使得公开验证时无法防止非诚实IP购买者(验证者)抵赖侵权.本文提出一种新的基于混沌的公开可验证IP水印检测方案,不仅能防止敏感信息泄漏,而且能抵抗嵌入攻击,防止证明者、验证者或者可信第三方的欺骗.传统的FPGA IP水印技术,水印隐藏在未使用的Slice中,因此资源开销与水印嵌入数量成正比.而本文提出的方案中,水印隐藏在已经使用的Slice的未用的查找表(lookup table,LUT)中,资源和时延开销为0;此外,混沌系统具有良好的随机统计特性且对初值敏感、易于产生数量众多的互相关性极低的伪随机数序列,混沌系统的这些优点刚好满足方案中对FPGA位流文件的LUT随机位置置换的特殊要求,使得位置置换具有极高鲁棒性;最后,引入时间戳机制来抵抗嵌入攻击以防止非诚实的IP购买者抵赖.实验结果和分析表明本文提出的方案在水印开销和位置置换鲁棒性方面均明显优于现有的方案.     

一种动态的客户端负载均衡机制

互联网应用的并发用户数量不仅多变并且这种变化常常不可预测．将系统容量配置为固定值的惯用做法在面临多变的请求时常常会导致两种结果，一种是因为配置过低而弓l起用户的不满，另一种则因为配置过高而造成计算资源的浪费．而通过运用云架构按需提供、按使用收费的能力，系统具有了实时地按需配置计算资源的能力．然而静态的客户端负载均衡方法作为一种主要的负载均衡技术很难适应云架构条件下更加易变的集群结构．本文提出了一种动态的客户端负载均衡机制．通过引入分布式的集群视图更新、控制流等技术，该机制在保持客户端负载均衡机制分布式、可伸缩性强的基础上，又为集群节点的动态加入与退出和负载均衡策略的动态调整提供了有效的支持．同时，本文分析了该机制在一个开源JEE应用服务器PKUAS中的关键实现问题，并通过实验从多方面验证了该机制的有效性．