基于滑动窗口的协作频谱感知对抗拜占庭攻击

认知无线电技术允许从用户动态地接入主要用户被授权的频谱,提高频谱利用率。协作频谱感知是认知无线电技术的一个重要组成部分,通过空间分集检测主用户信号。然而,由于认知无线网络的开放性,协作频谱感知过程可能会受到拜占庭攻击,恶意用户伪造有关主用户信号的状态信息,然后对主用户的通信造成干扰或自私地占用频谱资源,此外,协作频谱感知因多个从用户协作而需要更多的时间来检测主用户信号,因而将导致协作频谱感知的性能和效率进一步降低。针对上述问题,提出了基于滑动窗口的协作频谱感知方案,以减轻拜占庭攻击的负面影响,提高协作效率。在深入分析融合中心盲的问题的基础上,从恶意用户的角度出发,建立了一个随机拜占庭攻击模型来描述恶意行为。为了解决感知样本融合过程中的盲的问题,提出了一种交付评估机制,为基于滑动窗口的协作频谱感知奠定了坚实的基础,并在一个滑动窗口内进一步评估信誉值,以提高报告阶段的协作效率。仿真结果表明,无论恶意比例如何,基于滑动窗口的协作频谱感知在始终攻击的情况下只需要6个平均样本数就可以提供100%的检测准确率,而在恶意比例超过50%的随机攻击的情况下依然能够展现出显著的性能优势。

高速铁路通信系统小区合并组网性能研究

为提高高铁应用场景下的无线通信速率,通信系统需向铁路5G专用移动通信系统(5G-R)演进,但5G-R系统的同频组网会带来频繁的小区切换和同频干扰问题,采用单频网(SFN)小区合并的组网方式是解决该问题的方法之一。为了进一步提升SFN系统的性能表现,在基站端和列车端进行天线分布式部署,构成分布式多输入多输出(MIMO)系统。为分析分布式天线部署对于SFN小区合并性能的影响,首先建立MIMO系统结构和传输模型;其次,建立可以描述列车高速移动时大尺度衰落和小尺度衰落的信道模型;最后,仿真分析系统容量和功率分配对分布式MIMO系统容量的影响。仿真结果表明,分布式MIMO系统比SFN系统在系统容量和小区覆盖方面具有更好的表现,且对信道环境的变化有更好的稳定性,并可以通过优化功率分配的方式进一步提高系统容量。

低真空管道高速磁浮交通无线通信系统性能评估方法研究

由于受列车高速移动引入的多普勒频谱扩展影响较小,基于泄漏电缆架构的无线通信技术在管道或隧道场景内的高铁移动通信中得到广泛应用。考虑到多普勒频移和电波传播损耗随着载波频率的降低而减小,采用700 MHz标准频段的5G系统被认为是实现低真空管道高速磁浮交通中无线通信的关键途径。面向该通信场景,基于几何单跳多输入多输出泄漏电缆信道模型,分析和对比高速移动场景下视距、非视距的多普勒频谱特征。在此基础上,基于5G标准帧结构,采用一种低复杂度的最小均方误差时域信道估计方法,评估信道估计的归一化均方误差性能,并仿真对比相应系统的频谱效率和误块率性能。仿真结果表明,基于泄漏电缆的700 MHz频段5G系统能够支撑最高速度达1000 km/h的低真空管道高速磁浮交通无线通信应用。

射频拉远单元与天线交叉冗余连接的相关性能分析

为确保高铁列车的运行安全,铁路5G专网(5G-R)需要比5G公网具备更高的可靠性,通过引入基于射频拉远单元(RRU)的交叉连接冗余(CCR)技术,对5G-R系统无线信号覆盖性能的影响进行分析。首先,介绍CCR冗余技术的系统模型,并对相关参数进行分析;其次,通过理论分析和数学建模,探讨这些参数对覆盖性能的影响机制;最后,通过仿真试验验证理论分析的结果,并比较参数偏差对覆盖性能的影响程度。试验结果表明:在参数偏差较大的情况下,RRU的CCR冗余技术会导致铁路5G-R通信系统的覆盖性能降低。

铁路高架桥场景下分布式MIMO信道建模及性能研究

为评估铁路高架桥场景下无线通信系统性能,需建立能准确描述该系统小尺度和大尺度特性的信道模型。首先,建立高架桥场景下椭圆单环模型;其次,将莱斯K因子建模为与高架桥高度有关的函数,两者结合得到一种多跳随机信道模型,并对其进行非平稳性验证;然后,为扩大无线通信覆盖范围,采用在基站侧交错部署多个射频远端单元、在列车上部署多个车载移动中继的方式,形成大规模分布式多输入多输出(MIMO),在此架构下分析天线系统、射频远端单元、车载移动中继站的分布以及高架桥高度对信道容量的影响;最后,对该信道模型进行仿真测试。仿真结果验证了大规模分布式MIMO和车载移动中继系统具有的优势,并显著提高了信道容量。

基于金字塔分解和扇形局部均值二值模式的鲁棒纹理分类方法

针对传统局部二值模式(LBP)的特征鉴别力有限和噪声敏感性问题,该文提出一种基于金字塔分解和扇形局部均值二值模式的纹理特征提取方法。首先,将原始图像进行金字塔分解,得到对应于不同分解级别的低频和高频(差分)图像。为提取兼具鉴别力和稳健性的特征,进一步采用阈值化处理技术将高频图像转化为正、负高频图。然后,基于局部均值操作提出一种扇形局部均值二值模式(SLMBP),用于计算各级分解图像的纹理特征码。最后,对纹理特征码进行跨频带的联合编码和跨级别的直方图加权,从而获得最终的纹理特征。在公开的3个纹理数据库(Outex,Brodatz和UIUC)上进行分类实验,结果表明该文所提方法能够有效地提高纹理图像在无噪声环境和含高斯噪声环境下的分类精度。

高铁5G移动通信系统Multi-TRP上行信道估计及性能研究

Multi-TRP是5G NR的R16增强高速移动场景下的关键技术,在高速铁路中,其信道估计和检测面临更大的挑战。本文对列车高速移动场景下应用Multi-TRP的上行信道估计及性能进行深入研究。考虑到终端到多个TRP的时延和多普勒频偏不同,提出信道估计的时延补偿和多普勒补偿方法。首先,对不同TRP的接收信号分别进行时延和多普勒频偏的补偿;其次,对解调后的信号进行时频域信道估计;最后,采用信道估计矩阵对解调后的信号进行符号检测,以恢复发射信号。同时,从时频域信道估计性能和系统性能2个方面对Multi-TRP系统的上行信道进行性能评估。仿真结果表明,本文所采用的方法显著地改善了信道估计的精度、系统误码性能和频谱效率。

基于LoRa的农田信息采集系统设计与实现

LoRa技术具有远距离、低功耗、抗干扰等特点。文章将LoRa运用到温室大棚环境信息采集系统中,实现远程监控及科学管理。系统以LoRa调制技术为核心,采用sx1278芯片,星形拓扑组网,传感器采集现场数据并通过LoRa通信模块将数据汇聚。文章研究了LoRa技术特点,提出了系统的整体架构和软硬件设计方案,实现了基于LoRa的温湿度采集系统并进行了测试,系统运行状态良好,该方案有着广泛的应用前景。

基于Multi-TRP的5G-R上行控制信道接收技术研究

高铁5G专网(5G-R)对可靠性和时延有更高的要求,而控制信道的可靠性尤其重要。多点传输(Multi-TRP)可以显著提高5G-R性能,是3GPP R165G的重要特性。研究了基于Multi-TRP的5G-R的PUCCH性能。首先,分析了Multi-TRP下控制信息的工作机制;然后,研究了在不同的控制信道格式下,多个接收点的接收信道估计方法和检测方法;最后,通过仿真试验对比了多个接收点的性能。仿真结果表明,Multi-TRP多点接收的性能显著优于单个TRP接收的性能。

基于FDD的5G-R系统信道互易性及方向信息估计方法研究

由于5G-R专网采用频分双工(FDD)模式,因此多点传输性能的提升依赖于精确的信道状态信息估计,而列车高速移动引入的多普勒效应,使得信道参数的估计更具有挑战性。在FDD模式下,研究了上/下行不同工作频率以及信道老化对上/下行信道互易性的影响,以及基于上行探测信道角度参数的估计方法。仿真结果表明:在远端射频单元与列车垂直夹角较小的情况下信道互易性较好,随着上/下行频率间隔增大或车速增加,其互易性会降低;根据上行探测信道信号,可以获取较为精确的角度和位置信息,为FDD的下行信道预编码计算提供技术支撑。

基于NB-IoT的智慧消防监控系统设计与实现

针对传统消防行业中数据来源单一、无法有效进行巡检及隐患排查等问题,文章基于NB-IoT设计并实现了一种智慧消防监控系统。该系统选用STM32作为微处理器,并针对易产生火灾隐患的烟雾、电气特性、压力及水位的信息分别采用相应的传感器进行信息的采集,根据所处环境的火灾风险情况,智能地按不同的周期将这些信息通过NB-IoT网络上传至OceanConnect物联网云平台,并最终推送至监控平台进行数据处理。整个系统经过测试,运行状态良好,性能稳定,有着良好的应用前景和推广价值。

一种基于以太坊的物联网设备匿名认证方案

目前传统物联网系统存在着信任缺失、数据泄露和篡改等安全性问题,这对存在于系统中的设备来说是极大的风险。文章设计了一种基于区块链的物联网设备匿名认证方案,使用以太坊作为物联网系统数据存储层,在以太坊部署用于管理和认证设备的智能合约,使用非对称加密技术唯一标识设备身份,抓取设备关键元信息构造默克尔树并将根值存储至区块链中。系统评估证明,该方案中注册设备的时间开销与传统方案差异较小,同时实现了高性能的设备身份信息认证。系统在去中心化存储、匿名性、不可篡改等安全性方面也有显著提升。

5G系统PUCCH格式3的信道估计及其高速下的改进

针对5G系统物理上行控制信道发送格式3的格式特点,文章提出了一种时域维纳滤波信道估计算法。利用自相关矩阵计算导频部分的信道响应,再利用插值算法获得数据部分的信道响应。在瑞利衰落信道环境下进行Matlab仿真,与LS算法相比,该算法在性能上有很大的提高。在这个算法的基础上,文章进一步提出了适用于高速移动环境的改进信道估计算法。仿真结果表明,该算法具有一定的性能增益。

无人机通信多路并行自适应传输系统的设计与实现

无人机通信技术是无人机研制过程中的关键技术之一。如何在保证其抗干扰性能及数据准确率的情况下,有效提高无人机数据传输系统的数据传输效率至关重要。文章设计了一种无人机通信多路并行自适应传输系统的方案,使用主控制器控制多个射频通信芯片,根据传输距离自适应切换调制模式。联调和测试结果验证了设计方案的正确性,研制完成的无人机通信多路并行自适应传输系统已经投入到产品生产过程中。

基于SVRPSO-KF的RFID室内定位算法

提出了一种基于非线性支持向量机回归SVR、粒子群优化PSO和卡尔曼滤波KF的室内定位算法。对室内运动的物体,采用SVR训练RSSI和距离,构建RSSI和距离的非线性关系,提高RSSI测距精度;再根据待定位标签到各个阅读器的距离,利用PSO优化算法来确定待定位物体各时间点的位置坐标;最后通过卡尔曼滤波对运动轨迹进行滤波。实验结果表明,该算法提升了室内运动物体的定位精度,减小了定位误差。

基于AirPlay2的音频流媒体系统设计与实现

针对家庭网络内部音视频设备接入不便捷和数据传输问题,文章提出一种流媒体传输方法,设计了一种基于AirPlay2的嵌入式音频流媒体系统,实现设备在网络中的快速接入、发现同类型设备和被同类型设备所发现,稳定传输音频媒体数据实现播放。此流媒体系统为智能音箱提供了新的解决方案,克服了传统音箱接入步骤繁琐、音频传输通道单一的缺点。为此,本文综合以上现有问题,给出了系统的整体架构和软硬件设计方案,包括硬件结构设计、设备发现协议、流媒体协议。测试结果表明,系统运行良好,符合设计要求。

无人机通信测距双系统控制平台设计与实现

安全飞行是无人机飞行的首要前提,控制信号的稳定传输与操控人员的安全操作扮演了至关重要的角色。文章设计了一种基于远距离无线电的无人机通信测距双系统控制平台,以远距离低功耗的LoRa调制为核心进行通信,同时向用户提供实时的距离信息。辅以自适应多制式选择,最大化系统的数据传输速率,并且采用跳频提高系统在嘈杂频段的抗干扰性能。

无人机自适应双频通信系统设计与实现

近年来,随着无人机的快速发展,对无人机通信的稳定性和可靠性要求越来越高。文章设计了无人机自适应双频通信系统,采用主控芯片STM32控制E19-433M30S和E28-2G4M20S两个不同频段的模组通信,根据误帧率、RSSI值以及传输距离自适应切换两路通信并且自适应切换FSK、LoRa、GFSK调制方式,充分利用了2.4GHz和433MHz两个频段的优势以及LoRa技术,提高无人机通信的传输速率、最远传输距离和可靠性。

Physical-layer security enhancement method for wireless HetNets via transmission pair scheduling

In order to enhance the physical-layer security of wireless transmission in a wireless heterogeneous network (HetNet), a two-stage-based cooperative framework is advocated. To be specific, a source-destination (SD) pair is opportunistically chosen at the beginning of the transmission slot, which can be used to assist the transmissions of other SD pairs. Under this framework, a transmit antenna selection assisted opportunistic SD pair scheduling (TAS-OSDS) scheme is proposed, and the intercept probability (IP) of the proposed TAS-OSDS, the conventional round-robin source-destination pair scheduling (RSDS) and the conventional non-cooperation (non-coop) schemes is also analyzed, where the RSDS and non-coop schemes are used for comparison with the proposed TAS-OSDS. Numerical results show that increasing the number of the SD pairs can effectively reduce the IP of the TAS-OSDS scheme, whereas the IP of the RSDS and the non-coop remain unchanged with an increasing number of the SD pairs. Furthermore, the TAS-OSDS scheme achieves a lower IP than that of the RSDS and the non-coop schemes, showing the superiority of the proposed TAS-OSDS.

超高速移动下5G随机接入技术研究

随着高铁速度的不断提升,以及无人机的逐渐发展,高达500 km/h的超高速移动通信受到广泛关注。超高速移动下通信由于距离较远、移动速度高,引发的多普勒效应和往返时延会严重影响系统的随机接入PRACH信号的检测能力。对超高速移动下的5G系统PRACH技术进行研究,分析了多普勒频移对随机接入检测性能的影响。传统采用三窗口联合算法对抗多普勒频率,而当速度达到超高速,频偏大于一个子载波间隔,将采用一种改进的5个检测窗口联合检测方法,并通过添加阈值的方式判决提升检测成功率。设计了一个自适应检测算法,依据2个RRU接收信号功率不同,自适应切换三窗口检测算法和改进后的五窗口检测算法,降低了计算复杂度、提高了抗噪性能。