海洋信道仿真软件HJRAY及其在水声通信中的应用

海洋声信道特性十分复杂，对水声通信信号传输构成严重影响，包括能量衰减、多途扩展以及多普勒频移等。为了具体模拟海洋信道对其中传输的声信号的影响，培出了一个新的海洋信道仿真软件-HJRAY.HJRAY通过对海洋环境中各种物理特性的模拟以及对声线轨迹常微分方程组的解算，合成海洋信道的时变冲激响应，获取通信链路接收水听器端信号，为仿真评估现实信道条件下水声通信系统性能提供基础。结合一个具体的直接序列扩频方案，验证了HJRAY在水声通信仿真中的有效性。     

基于OPNET的水声网络信道仿真研究

水声网络是实现海洋监测、数据采集以及战略通信等的重要手段,但其受水声信道特性制约严重。为此,从介绍水声信道的特性出发,采用Thorp经验公式模拟海水吸收特性,在此基础上对路径损耗进行仿真解算,并改进Wenz噪声模型使之更好地接近水声信道的特性。进而,通过改进OPNET平台内置的传播时延阶段、接收机功率阶段、背景噪声阶段设计水声信道OPNET模型,使其适合水声信道,基本实现对真实信道的近似模拟。最后,设计OPNET移动网络模型,将模拟的水声信道加进移动网络进行仿真,分析水声信道特性对网络性能的影响。     

多PAN太赫兹无线个域网边缘节点信息高效报告方法

针对太赫兹无线个域网络中跨个域网(personal area network, PAN)通信存在的常规信道时间分配时段(normal channel time allocation period, N-CTAP)部分常规节点数据传输受干扰影响节点通信的成功率等问题, 提出一种太赫兹网络的高效自适应报告方法(efficient adaptive reporting approach of terahertz network, EARA-T)。该方法将常规节点细分为正常节点和边缘节点, 在节点入网前及入网后将节点类型信息及时高效地报告给所在PAN的微微网控制器(piconet coordinator, PNC), 以便于PNC在时隙分配上采取有效措施降低甚至消除网间干扰对数据传输的影响。通过使用OPNET软件进行仿真验证, 相较于FDP协议和FCP协议, 所提方法信息报告控制开销和时延的降低分别不少于14.1%和3.7%, 信息报告成功率提高了0.4%。     

注意力机制CNN的毫米波大规模MIMO系统信道估计算法

在室外光线追踪通信场景下,针对毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MI-MO)信道具有稀疏特性、系统受噪声因素影响导致信道估计精度低的问题,提出一种基于图像去噪的注意力机制卷积神经网络信道估计方法.首先,设定参数产生模拟真实环境的数据集,将所产生的信道矩阵看作二维图像...     

浅海温跃层对声信道影响的仿真研究

温跃层环境下的声速剖面结构变化对浅海声信道有着重要影响。应用Kraken简正波模式对浅海声信道的能量场进行了仿真研究,讨论了声传播损失对温跃层强度和温跃层位置两类参数变化的敏感性。仿真计算结果表明,跃层的增强将使传播损失明显增大。温跃层以及上、下均匀层位置的改变也能使声场能量分布发生明显变化。声源位于跃层之上的均匀层中时声源深度附近的声能明显增强,而声源位于跃层中时整个水柱范围内的声能迅速衰减。     

基于IEEE 802.15.4a信道的超宽带脉冲信号仿真研究

针对超宽带通信技术在远距离、低速率、精确定位方面的应用,对超宽带脉冲信号波形设计和特性进行了研究。采用了优化组合的方法进行了超宽带脉冲信号设计并对其性能进行了研究。通过仿真计算,分析了超宽带脉冲信号在IEEE 802.15.4a信道中的传播特性,得出了信道对脉冲信号影响的相关结论。结果表明,采用优化组合方法设计的超宽带脉冲信号能满足FCC辐射掩蔽标准要求,IEEE802.15.4a信道模型能较好的反映信号传播的基本规律,多路径信道对超宽带信号功率谱影响不大,超宽脉冲带信号具有抗多径干扰能力强的特点,适合低速率无线个域网、精确定位等领域的应用。     

多入多出超宽带信道建模与仿真

在IEEE802.15.3a超宽带(UWB)信道模型的基础上,利用平行波近似理论,根据天线阵列的结构和多径的传播方向,提出了一种新的多入多出(MIMO)超宽带统计信道模型。各个子信道的多径幅度、相位和波达时间被引入了信道模型。子信道的信道特征参数满足超宽带信道的特征。实际测量的统计结果表明,波离角(AOD)和波达角(AOA)服从拉普拉斯分布。空间相关性、信道容量和天线间距、角度扩展之间的关系表明,该信道模型满足实际的空间相关统计特性。该模型对MIMOUWB系统的研究具有重要意义。     

信道参数对多天线OFDM系统的性能影响

讨论了在波束成形的多天线OFDM系统中信道反馈时延和多普勒频移所带来的信道估计误差对通信性能的影响。将信道估计误差等价为与信道参数相关的随机变量并通过Q函数的等效定义和OFDM系统中各子信道的同分步特性,推导出了多天线的OFDM系统误码率受信道反馈时延和多普勒频移影响的闭合表达式,同时仿真给出了三个发射天线、三个接收天线下的不同反馈时延和多普勒频移对通信误码率的影响,可为时变信道下的多天线OFDM系统设计提供参考。     

一种复杂环境下的战术通信信道仿真方法

现代战场复杂的地形环境和电磁环境是影响战术通信性能的主要因素。针对这些因素,在建立不规则地形环境模型、战术通信设备模型的基础上,构建了复杂环境下的战术通信信道仿真平台,研究和探讨了战术无线通信信号在此环境中的传播路径、接收功率和路径损耗等特性,并给出了仿真分析结果。     

室内卫星导航定位信号模型研究

首先总结了一些室内信道模型研究成果,这些模型或方式都没有给出广义的与室内场景特征有关的信号参数分布,或者仅仅表明了信号参数随着室内场景特征变化的趋势,同时不能反映卫星导航室内信道的动态特性。在前人的信号模型研究基础上,重点分析了室内导航信号衰落特征,提出用卫星陆地移动通信系统中的Lutz模型描述室内导航衰落信道,根据室内环境特征给出模型中各参数的取值,并且对三种典型的室内场景做了仿真。仿真结果表明,这种模型能够很好地描述室内多径和衰落特性。     

基于SAW RFID系统的标签距离估计

射频识别技术(radio frequency identification,RFID)在室内定位领域得到广泛的关注及应用。距离估计是实现RFID室内定位的重要基础。将基于多频相位差和中国余数定理的融合方法应用于声表面波(surface acoustic wave,SAW) RFID技术,实现了标签的无模糊距离估计。分析了该方法在SAW RFID系统中实现距离估计所面临的主要误差来源及相应的修正方法。通过仿真实验,得到该方法在理论上要实现高稳定性及高精度的距离估计,则SAW RFID阅读器系统的模糊相位测量误差应不超过3°的系统指标要求。最后,通过实验验证了该方法在SAW RFID系统中的可实现性,结果表明所研制的系统当前能达到的距离估计均方根误差为16.7 cm。     

Modeling of terahertz pulse generation from LT-GaAs ultrafast photoconductive switches

The technique of terahertz pulses generated from the photoconductive switches has been applied in the ultrafast electrical pulse metrology recently.A lumped-element theoretical model is established to describe the performance of the LT-GaAs ultrafast photoconductive switch used in the ultrafast pulse standard.The carrier transport processes of the photoexcited semiconductor,the attenuation and dispersion during terahertz pulse propagating are considered in the theoretical model.According to the experimental parameters,the waveforms of the generated terahertz pulses are calculated under optical excitations with different wavelengths of 840 nm and 450 nm,respectively.And comparisons between the theoretical results and the experimental results are carried out.     

用耦合波法对横向磁化的H面移相器的数值分析

本文从Maxwell方程出发,应用耦合波理论推导出一般情况的耦合方程组,对横向磁化的H面移相器的传播特性进行了严格的理论分折和数值计算,得到一系列数据,并绘制了“差相移-频率”的特性曲线,从而总结出这种移相器的相移与铁氧体的位置、大小,介电常数及张量导磁率参数的关系,这些曲线和理论给这类移相器的研究设计提供了依据。本文在理论分析的基础上进行了实验测试,结果表明,应用耦合波理论分析计算这类相移器要比用微扰法分析计算的更接近于实际结果。     

斜入射下各向异性阻抗劈散射：表面波的绕射

各向异性阻抗劈的绕射研究对雷达探测、电波传播和高频天线设计等方面有着重要的意义。当平面波照射在各向异性阻抗表面上时,可能激励起导波模形式的表面波,在表面波的传播过程中,若遇到几何参数或者物理参数不连续的目标（例如劈边）则会产生绕射场。考虑到斜入射情况下电场与磁场的耦合,在一致性几何绕射理论（uniform geometrical theory of diffraction, UTD）框架内应用摄动原理,以及Van der Waerden方法得到斜入射情况下各向异性阻抗劈散射场中表面波的绕射场贡献。     

高频地波雷达飞行目标高度属性判别

高频地波雷达飞行目标高度估计一直是工程上尚未解决的热点问题。然而在实际工程应用中,更加关心的是被探测到的飞行目标是高空还是低空的高度属性问题,而且飞行目标高度属性判别研究比精确估计目标的具体飞行高度更有实际应用意义,且更容易在实际系统中实现。基于上述工程设计思想,提出高频地波雷达飞行目标高/低属性判别工程化方法,首次解决了高频地波雷达飞行目标高度属性判别问题。所提方法利用垂直极化电波在高空和低空高度区域的不同电波传播衰减特性构建高度属性判别算法,不仅判别目标高度属性,而且给出高度属性判别可信度。实测数据处理表明,所提方法能够利用少量观测数据快速判别飞行目标高度属性,可信度达到90%以上。     

Wentzel-Kramer-Brillouin and finite-difference time-domain analysis of Terahertz band electromagnetic characteristics of target coated with unmagnetized plasma

We investigate computationally the attenuation and reflection of Terahertz （THz） wave using targets coated with plasmas. The simulators are the Wentzel-Kramer-Brillouin （WKB） method and finite-difference timedomain （FDTD） method. The relation between the frequency of the incident electromagnetic （EM） wave and the attenuation caused by unmagnitized plasma is analyzed. The results demonstrate that the amount of absorbed power is a decreasing function of the EM wave frequency and the plasma collision frequency. For THz band incident wave, the attenuation that is caused by plasma is small when the plasma has common density and the collision frequency. This conclusion has fine applying foreground for plasma anti stealth.     

基于改进射线追踪和三维可视化的UWB信道仿真

结合几何光学和一致性劈绕射理论,实现超宽带确定性信道的仿真。应用类似矢量网络分析仪的原理,计算超宽带信道的时域响应和信道损耗。在应用基于镜像的射线追踪方法进行路径计算时,引入了一种控制仿真深度的方法。该方法在构建镜像树时预测每个子节点可产生的最小衰减值,并将其与期望衰减阈值进行比较的,以达到控制镜像树规模的目的。与以反射和绕射阶数控制仿真深度的方法相比,该方法在保证同样精确度的条件下能够有效地减少计算时间。为了增强仿真结果的表现形式,仿真借用3D游戏平台,实现了信道损耗的立体可视化。

Abstract：

A deterministic Ultra-Wide Band （UWB） channel simulation in a complex indoor environment was performed using GO/UTD （Geometrical Optics/Unified Theory of Diffraction） method.The time domain response and path loss of UWB channel were computed on the principle which is similar with VNA （Vector Network Analyzer）.When image-based ray tracing method was used to compute the propagation paths,an algorithm of controlling the depth of image tree was introduced to improve the simulation performance.It limits the scale of image tree by predicting the potential minimum attenuation,which may be caused by a ray propagating from root node to child node,and comparing the predicted value with an expected maximal attenuation threshold when image tree is being constructed.Compared with simply using reflection or diffraction orders to control the scale of image tree,using this method can effectively reduce the computing time in the same accuracy condition.In order to enhance the representation of the simulation result,the visualization of path loss distribution was implemented by a 3D game platform.     

高超声速飞行器等离子鞘套中的电磁波传播

高速飞行器再入时表面形成的等离子鞘套对飞行器的通讯联络、飞行控制产生不可忽略的影响,导致“黑障”现象。采用压力权函数修正的迎风型矢通量分裂格式(modified advection upstream splitting method by introducing the pressure based weight functions, AUSMPW+),求解Navier Stokes方程组,计算了包覆流场中的电子密度及等离子鞘套对电波的衰减,并且根据电磁窗口装置原理图,对非均匀磁化等离子体中的电波传播进行了仿真。结果表明,增强磁场可明显减小磁窗内的电子密度,有效降低等离子体鞘套对电磁波的衰减。     

Ultrafast optoelectronic technology for radio metrology applications

Ultrafast optoelectronic technology has been widely used in terahertz time domain spectrum, terahertz imaging technology, terahertz communication and so on, and great progress has been achieved in the past two decade. Recently, this innovative technology has been applied in radio metrology and supplied a potential and hopeful method to solve the existent challenges of calibration devices and equipments with bandwidth up to 100 GHz. This paper generally summarizes the emerging applications of the ultrafast optoelectronic technology in radio metrology. The main applications of this technology in calibrating broadband sampling oscilloscopes, the high-speed photodiodes and calibrating the electrical pulse generators are emphasized, and the testing of monolithic microwave integrated circuits is also presented.     

面向毫米波大规模MIMO的时间反演干扰消除技术

提出了面向毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)的新型时间反演技术,称为干扰消除时间反演。该方法适用于频率选择性室内信道,通过预滤波器设计来实现。该方法在传统时间反演技术的基础上进行优化,使毫米波大规模MIMO系统的用户间干扰达到最小。推导了使用该方案时系统的信噪比和用户可达速率表达式,并对所提方法的计算复杂度进行了对比分析。仿真验证了干扰消除时间反演法使每个用户的平均误比特率减小,提高了系统可达速率。