双智能反射面辅助的上行链路通信调度分析

本文旨在研究一种基于双智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的上行链路多用户通信方案,以提高用户的信息传输速率。研究提出了一种合作式被动波束成形技术,作为新型的IRS反射波束成形技术。与传统的被动波束成形技术不同的是,合作式被动波束成形技术允许不同的IRS之间进行协作,能够进一步提高系统性能。通过联合优化基站(Base Station,BS)处的接收波束成形和两个分布式IRS(分别部署在BS和用户附近)处的合作式反射波束成形,本研究能够最大化用户的信息传输速率。仿真实验的结果展示了基于双IRS辅助的多用户调度通信系统在最大化信息传输速率方面的显著优势。此外,本文量化比较了我们的方案与现有类似方案的性能改进。仿真结果表明,相较于现有方案,本系统在提高信息传输速率方面有显著的性能提升。特别是在用户数量较大时,双IRS合作系统可以更好地克服路径损耗和多路径干扰,进一步提高系统的性能表现。本研究的创新点总结如下:1)提出了合作式被动波束成形技术作为一种新型的IRS反射波束成形技术,具有重要的理论和实用价值;2)通过联合优化基站处的接收波束成形和两个分布式IRS处的合作式反射波束成形,实现了多用户通信系统的性能最大化;3)在仿真实验中展示了基于双IRS辅助的多用户调度通信系统在最大化信息传输速率方面的显著优越性。本研究不仅为IRS辅助通信技术的推广提供了有益的参考,也为未来智能无线通信系统的发展提供了重要的支持。同时,也为IRS辅助用户调度技术的发展提供了新的思路和方法。

空间杂质对应答器上行链路传输性能影响分析

应答器安装于室外,其周围存在多种杂质且表面易被杂质覆盖,直接影响报文信息的准确传输,严重时会导致列车停车.分析应答器传输系统工作原理,在电磁场仿真软件FEKO中建立应答器天线模型,将不同种类杂质覆盖于天线模型表面,仿真上行链路信号幅度曲线,计算应答器作用距离、应答器传输模块(Balise Transmission Module,BTM)接收比特数等传输性能指标,分析空间杂质对应答器上行链路传输性能的影响.研究结果表明:杂质电导率、磁导率越大,电磁穿透性越弱,对应答器传输性能影响越大;应答器被Ⅰ~Ⅵ类杂质覆盖时,杂质厚度分别不应超过300、200、150、50、25、2.5 mm;当空间杂质没有完全覆盖于应答器表面时,对应答器的传输性能影响较小.

智能反射面辅助NOMA系统上行链路速率优化算法

为了优化非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)系统上行链路速率,文中利用智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)可以改变入射信号相移的特性对NOMA系统上行传输速率进行研究。为了最大化和速率,提出联合优化用户发射功率和IRS的相位偏移的问题,首先采用低复杂度的块坐标下降(Block Coordinate Descent, BCD)算法将原始优化问题分解成两个简化的子问题,再通过交替优化算法求解简化后的两个子问题。实验仿真结果证明该优化方案可以显著提升系统和速率。

基于改进CEEMDAN的应答器上行链路信号降噪研究

针对在高速铁路复杂电磁环境中应答器上行链路(balise uplink,BU)信号传输受扰的问题,提出了一种基于自适应白噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与小波包自适应阈值的联合降噪方法。首先,采用CEEMDAN算法将模拟BU信号分解为12个模态分量,根据相关系数判断分量为相关分量或无关分量;然后,相关分量经小波包降噪处理后重构为降噪后的BU信号;最后,选用信噪比(signal-noise ratio,SNR)和均方根误差(root mean square error,RMSE)作为评价指标,将该方法与目前广泛采用的6种降噪方法进行对比,信噪比提高了0.4861~6.144 dB,均方根误差降低了0.0549~11.091。为检验该方法的实际应用效果,采用联合降噪方法对实测BU信号进行降噪处理。仿真验证和实验验证的结果表明,采用联合降噪方法降噪后的BU信号不仅噪声分量得到了有效去除,而且信号特征保存完好,证明该方法能够应用于解决实际BU信号受扰问题。

基于距离和系统吞吐量最大化的D2D上行链路资源分配方案

终端直连(device-to-device,D2D)通信的研究主要关注的是蜂窝用户(cellular user,CU)和D2D用户之间存在的干扰问题,而解决该问题的方法是进行合理的资源分配,但以往的研究大都仅考虑D2D用户之间的通信质量或仅考虑CU的可靠性,却忽视了系统总吞吐量和资源复用效率的优化。基于D2D用户、CU和基站(base station,BS)三者间的通信距离,提出了一种资源分配方案,该方案能结合资源复用函数矩阵进行预分组和资源选择,综合降低CU对D2D用户的干扰(cellular-to-D2D,C2D)和D2D用户对CU的干扰(D2D-to-cellular,D2C),同时保证CU和接入的D2D用户对都满足各自的通信服务质量(quality-of-service,QoS)要求。数值仿真结果表明:该方案与贪婪启发式算法相比,系统总吞吐量可以提升约4%,系统平均复用效率提高2倍以上。

科学实验卫星高速上行链路设计

为保障在卫星与地面之间开展空间量子科学实验的条件,必须为科学实验载荷建立一条星—地高速数据双向传输链路。通过跟踪CCSDS-SLS-NGU(空间数据系统咨询委员会-空间链路业务-下一代上行链路)工作组对NGU的研究进展,结合科学实验卫星有效载荷建立高速上行链路的需求,采用高带宽利用率调制技术、高效信道编码方式及适用的链路数据传输协议,设计了一种传输速率为1Mbit/s、误码率优于1×10-9的高速上行链路方案,并给出星载设备实现方案和地面初步测试结果。该方案在技术体制上兼容已有CCSDS规范,便于地面站及星载接收机实现,完全满足开展空间量子科学实验的需要。

Ka频段卫星上行链路开环功率控制算法研究

在Ka频段卫星通信中 ,降雨引起的信号衰减会影响卫星业务质量 ,上行链路开环功率控制是最经济的抗雨衰技术之一。文中提出的一种实时信标晴空参考电平获取方法 ,克服了雨衰强度快速变化对其的影响 ,并对开环功率控制算法的关键部分———衰减估计的具体实现电路进行了详细研究。

基于多用户检测技术的时分双工-码分多址系统上行链路容量研究

从理论上分析了多用户检测因子对时分双工-码分多址系统容量和负载的影响,给出了改进后的背景噪声增加因子与上行链路容量和负载的理论计算公式.公式表明,影响时分双工-码分多址系统上行容量和负载的因素还包括多用户检测因子和参数j(小区外和小区内干扰之比).仿真结果表明,用背景噪声增加因子估计时分双工-码分多址系统上行链路容量和负载完全正确可行.

自适应RBF神经网络在CDMA移动通信上行链路功率控制中的应用研究

提出了一种自适应RBF神经网络功率控制方案。详细研究了该网络在DS-CDMA通信中,进行上行链路闭环功率控制(基于信扰比(SIR))的应用理论,给出了该网络参数的计算方法。最后用计算机仿真法模拟出该控制器的运行性能。结果表明基于SIR的自适应RBF神经网络功率控制器能自适应地调整移动台的发射功率,使基站接收信号的信扰比始终非常接近于一个常数,且有比定步长功率控制更小的SIR跟踪误差,从而可以降低接收信号的中断概率、提高信道容量。

基于非合作博弈的OFDMA无线多跳中继网络上行链路资源分配算法

研究了基于OFDMA多址技术的无线多跳中继网络上行链路资源分配问题。首先,在最大发射功率等约束条件下,建立了多小区OFDMA无线多跳中继网络上行链路的资源分配优化模型。将非合作博弈论和定价机制引入后,该优化问题可转化为在每个子信道上独立地进行功率分配。基于非合作博弈的功率分配模型中的纳什均衡点的存在性和唯一性得到了证明,并给出了具体的分布式求解算法。仿真结果表明,所提算法能在大幅减少系统总发射功率的情况下,有效地提升系统吞吐量,达到较高的能效比。

WCDMA上行链路中的一种有效的RAKE接收方案

在WCDMA系统上行链路中 ,提出把智能天线与RAKE接收机相结合 ,利用上行链路的帧结构特征 ,将各时隙的导频符号的扩频序列作为阵列处理部分的LMS自适应算法更新阵元权矢量的参考信号 ,来解决CDMA系统反向信道的容量受限问题。仿真实验结果表明该方法能显著提高系统的容量 。

面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器研究

应答器传输模块高速通过地面应答器时的接收性能测试是我国目前客运专线列控系统运用中亟需解决的问题。针对该问题,本文提出一种面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器。首先分析应答器传输模块高速过点时的工作机理,深入研究车速对应答器传输模块高速过点时接收到的上行链路信号的幅度、频率和相位的影响,推导出应答器传输模块高速过点时实际接收到的上行链路信号表达式,然后提出基于自动测试系统和虚拟仪器设计方法的上行链路信号模拟器的软硬件实现方案。实际应用和测试表明,上行链路信号模拟器产生的信号和理论分析相符,可以有效地实现对应答器传输模块接收性能的测试。

DS/CDMA系统上行链路的2D-Rake及PPIC接收方案

针对DS/CDMA系统的上行链路提出了 2D Rake加上强干扰并行对消(PPIC)的接收结构。该结构利用智能天线技术在空域对DOA不同于期望信号的干扰信号进行抑制 ,同时对期望信号的相关多径分量进行收集 ,利用Rake接收机对期望信号的不相关时延分量进行时间上的分集 ,然后再对多径合成结果进行PPIC处理 ,以对天线阵主瓣内的干扰信号进行进一步的抑制。该方法不仅最大程度地增强了期望信号地能量 ,同时对所有干扰信号进行了比较完全的抑制。仿真实验表明了该接收结构的有效性。

WCDMA系统上行链路阵列接收及自适应并行干扰对消技术

本文提出了一种适于WCDMA系统上行链路阵列接收加PIC的联合处理方案 .首先针对WCMA系统上行链路帧结构的特征 ,将Z .Rong等中提出的LS DRMTA改进为导频位辅助LMS DRMTA算法 .这种新的阵列接收CD MA解调算法相对于LS DRMTA算法大大降低了基站处理的运算量 ,提高了算法的实用性 ,仿真实验还表明该算法比原算法具有更低的误码率 .然后在阵列处理之后加上PIC ,可以进一步消除CCI,降低系统误码率 .这种阵列接收加PIC方案具有运算量小 ,延时小 。

基于三维空间域模型的上行链路信道估计

为了研究信号在三维空间域信道模型中的统计特性,建立一种三维空间域统计信道模型,此模型适用于移动台(MS)周围散射体不存在情况下的通信环境。先假设发射信号基站(BS)周围的散射体分布服从均匀分布,然后给出了上行链路到达角度(AOA)和到达时间(TOA)概率分布的分析算法。同时,利用多普勒累积函数分布,推导出三维空间域下的多普勒频移(DS)概率分布。理论分析和仿真结果表明,与已有的二维和三维模型对比,本模型的上行链路信道参数估计更加适用于各种移动通信环境,对空间统计信道模型的研究和应用提供了有效的支持与拓展。

潜铺型卫星认知通信中上行链路功率控制

针对卫星通信中存在有效信道远小于注册频率的情况,提出了以潜铺型认知无线电为技术依靠的卫星上行链路功率控制算法。该算法以次要用户所获吞吐量与付出代价之差为效用函数,通过次要用户作为参与者建立的博弈模型进行纳什均衡求解,得到最优功率分配策略。该策略可满足次要用户自身需求,亦不影响主要用户系统正常通信,能有效提高频带使用率。在性能方面,指出了次要用户系统容量和预留信噪比的关系。仿真结果表明,在主要用户系统容许范围内次要用户数量越多则其系统吞吐量和系统收益越大,最后讨论了算法的实现复杂度。

ATM接入交换机上行链路性能的仿真研究

本文介绍了一种以太网ATM接入交换机的设计方案 ,并对其上行链路的性能进行了计算机仿真研究 ,重点研究了负荷与信元丢失率及负荷与队列时延等的关系。针对以太网分组的特点 ,我们采用了Batch模型进行实际的仿真。

针对无线上行链路的TCP跨层改进机制

在下一代蜂窝通信系统(例如,4G)里,传输控制协议(TCP)做为主要的端到端传输协议将随着互联网业务的开展而得到相当广泛的应用。本文根据上行无线链路对TCP的影响,提出了一种针对上行链路的TCP改进机制。该机制利用无线链路控制层(RLC)的反馈信息,实现了对TCP层定时器的自适应控制,从而大大降低了上行无线链路对TCP性能的影响。仿真结果表明,同传统的TCP机制相比,本文提出的TCP改进机制能够使得TCP在可靠性低,突发错误时间长以及切换时延高的无线移动环境更为有效地工作。

OFDM系统上行链路的一种载波偏差估计算法

通过分析OFDM信号的特点,该文给出了OFDM系统上行链路的一种基于高倍钟采样的载波偏差估计算法.与采用循环前缀的载波偏差估计算法相比,该算法实现复杂度低,算法精度高,受用户子载波数目影响较小,适宜于多用户OFDM系统.计箅机仿真表明该算法具有优良的性能,优于采用循环前缀的载波偏差估计算法.

应答器上行链路信号实验系统研究

为满足铁道信号综合实验课程的研究性实验教学需求,考虑列车运行条件下的静态特性与动态特性而设计了应答器上行链路信号实验系统。基于虚拟仪器软件技术设计了人机交互模块,以STM32处理器、AD9854芯片为核心设计了信号发生模块,将示波器作为显示测试模块对输出信号进行测试验证,输出信号动态特性实测值与理论值误差在5%以内,能够满足实验教学需要。应用表明,该实验系统便于学生在实验室静态环境下掌握列车运行条件下应答器上行链路信号的波形特性,使学生实践能力和科学素养获得提高,取得了良好教学效果。