空间信息网中的FSO/RF通信技术

 空间信息网是以多种空间平台（如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等）为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析了空间信息网中微波射频通信（RF）、自由空间光通信（FSO）和FSO/RF混合通信技术。分析表明,星-星链路适合FSO通信,但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路,FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。     

三跳混合FSO/RF/VLC中继系统性能研究

提出了一个三跳混合自由空间光(FSO)通信/射频(RF)/可见光通信(VLC)中继通信系统,分析了该通信系统的中断概率性能.在此系统中,FSO信道遵循gamma-gamma分布,RF信道遵循瑞利分布.首先,推导了以Meijer's G函数表示基于混合FSO/RF/VLC系统端到端γ的累积分布函数(CDF)的闭合表达式;然后,基于信道统计信息,进一步推导了系统的中断概率;最后,分析了不同参数对系统中断概率性能的影响.仿真结果表明:FSO信道中的大气湍流参数、VLC信道LED灯的高度及接收处的视野均对系统中断性能造成了影响.     

混合电力线-自由空间光通信系统解码 转发协议下的性能分析

针对电力线通信传播距离短问题,文章提出了基于解码转发中继的电力线-自由空间光(PLC/FSO)混合通信系统,并对其性能进行了分析.首先建立了混合系统的数学模型,分别采用对数正态分布和Gamma-Gamma分布来表征PLC及FSO信道衰落,并考虑FSO链路指向误差.其次,对混合系统性能进行了分析,推导出了中断概率、误码率和信道容量的闭合表达式.最后,利用计算机模拟仿真验证了推导结果的准确性.研究结果表明:脉冲噪声、大气湍流和指向误差会对通信系统产生一定的影响.     

混合RF/ FSO 中继系统中断性能研究

为准确评价混合射频/ 自由空间光通信(RF/ FSO: Radio鄄Frequency/ Free Space Optics) 中继系统性能,利用Meijer's G 函数推导得到混合RF/ FSO 中继系统端到端中断概率闭合解析表达式。该混合RF/ FSO 中继系统采用放大转发中继、RF(Radio Frequency)双天线发射技术。RF 信道衰落服从Rayleigh 分布, FSO(Free Space Optics)信道衰落服从M 分布。蒙特卡洛仿真验证了推导结果的准确性。     

采用通道注意力机制的RIS辅助MIMO级联信道估计

可重构智慧表面（RIS）辅助多天线毫米波无线通信系统的级联信道有直传和反射两条链路,系统维数大且复杂,获取信道状态信息（CSI）困难. 针对RIS辅助下的大规模多输入多输出（MIMO）通信系统应用场景,提出了基于通道注意力机制的SE-ResNetV2网络来获取CSI,在残差网络（ResNet）中引入了通道注意力模块,通过挤压和激励策略来提高噪声特征的捕捉能力. 仿真结果表明,相比于最小二乘（LS）估计算法和常规的注意力机制深度ResNet,所提出的深度学习网络具有更好的去噪效果和估计精度.     

可重构智能表面辅助传输的电力通信中继系统性能分析与功率优化分配

利用电力线通信和可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助传输可提升室内电力物联网的边缘覆盖能力,有必要研究信道、RIS部署和功率分配等对系统性能的影响。针对电力线接入和分布式RIS辅助传输的混合通信场景,采用对数正态分布的电力线衰落模型、多个RIS模块独立且不同参数的Nakagami分布无线衰落模型,推导了系统中断概率和误码率等理论性能;考虑信道估计算法精度对系统性能的影响,采用矩生成函数近似等算法建模分析了非理想信道估计条件下的系统中断概率性能;通过序列二次规划法进行系统功率优化分配,获得最佳功率分配值。仿真验证了理论性能的有效性和准确性,对比分析了RIS数量及位置、双媒质信道参数、功率分配因子等影响中继系统性能的规律,为电力线通信和RIS在电力物联网应用提供了理论和技术支持。     

RIS辅助毫米波MIMO级联信道的角度估计

智能反射表面（RIS）用低成本的无源反射元件控制入射信号的相位,将增强第6代移动通信系统的无线覆盖范围,并提高信道容量.由于RIS辅助毫米波多入多出（MIMO）级联信道仅有少量的弥散空间角度和相应的路径损耗,提出采用无网格的原子范数最小化方法来估计下行链路基站处的离开角和用户处的到达角,把级联信道的角度估计问题转化为凸优化模型进行求解.仿真结果表明,仅用少量的快拍数就能得到精确的角度参数.     

智能超表面辅助的无人机通信能效联合优化

针对传统无人机无线网络通信场景中，无人机到客户端之间的灵活性不强、数据传输性能较差、能源效率不高等问题，设计了一种新型材料智能超表面(RIS)辅助的无人机通信系统，同时使用深度强化学习算法对该系统的通信能效进行优化。首先，引入RIS材料并结合无人机通信系统，对系统能源效率进行分析和建模；其次，针对目标函数中出现的非凸问题，利用DDQN算法对无人机的三维轨迹和RIS相移进行联合优化，最大化无人机通信系统整体的能源效率；最后，对该联合优化方案进行了实验验证，仿真结果表明，与未使用RIS和未采用可调相移的传统方案相比，该方案具有更高的能源效率。     

基于门限判断机会调度的多用户PLC/RF系统性能分析

针对融入译码转发中继技术的混合电力线通信(Power Line Communication, PLC)与射频(Radio-Frequency, RF)传输系统,首先提出了一种基于门限判断的多用户机会调度方案。其次,在PLC和RF链路信道衰落分别服从对数正态分布和相关莱斯分布的条件下,推导出采用所提调度方案的PLC/RF系统中断概率和归一化平均反馈负载的闭合表达式。接着,还通过分析高信噪比条件下系统中断概率的渐进性能,得到系统分集度和阵列增益的简单闭合表达式。最后,计算机仿真不仅验证了理论分析的正确性,而且进一步揭示了所提方案能够在尽量减少反馈负载的同时获得较优的中断性能,从而为实际的系统设计提供参考和依据。     

毫米波MIMO系统基于块对角化的混合预编码算法

在毫米波大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统中,传统的数字预编码器需要给每一个天线配置一条独立的射频(radio frequency, RF)链路,这将会大大增加系统的成本和功耗,通过混合预编码可以有效地解决射频链路受限的问题。目前,混合预编码的研究大多都是针对多用户单天线场景,没有考虑到用户端配置多根天线的情况,为了消除多用户间干扰,增加系统的频谱效率,提出一种针对多用户多天线场景的混合预编码算法。在模拟端,通过基于矩阵迭代算法和模拟矩阵集合设计方法进行求解。在基带端,采用块对角化技术(block diagonalization,BD)消除多用户之间的干扰。仿真结果表明,所提出的多用户混合预编码算法相较于传统的块对角化混合预编码算法具有更好的性能表现,且更接近于纯数字预编码算法。