无线Mesh网络在输电线路设备物联网中的应用

为解决物联网化的输电线路在线监测通信网络的技术和工程实现问题,提出组建基于无线Mesh与光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)光传输耦合组网设计方案。方案建立了远距离无线Mesh通信网络的理论模型,计算了单跳传输距离、发射功率与接收灵敏度参数,并融合天线增益、远距离接入控制、无线Mesh拓扑技术,从网络设计实现角度支撑了IPSec网络安全架构的设备选型、参数优化和工程实现。工程实践结果表明:无线Mesh通信网络在4跳内可以提供18.2 Mbit/s的通信带宽和低于100 ms的通信时延。该方案所设计的Wi Fi与OPGW耦合的技术方案满足输电线路设备物联网通信网络带宽、时延、可靠性和安全性要求。

输变电设备物联网通信网络结构及拓扑分析

为了满足输变电设备物联网复杂信息流传输需求,提出了一种信息通信网络结构。信息结构上采用IEC61850分布式结构,实现主备倒换;在通信网络中,采用2级分层网络结构分别实现接入控制和流量控制。设计输变电设备网络拓扑结构,采用有线、无线异构网络方案来提升网络系统可靠性并为资产巡检提供业务通道。结果表明:选择异构冗余的双星型网络作为汇聚层的组网方案,可支持由15个智能传感器与3个主智能电子设备(IED)构成的变电站监测网络;该组网支持主IED设备之间的主备倒换且倒换时间≤18 s。因此,以IEC 61850为基础分层的双网异构网络结构可满足全景信息等应用要求。

一种应用于无线通信领域的新型发射机的研制

本文设计的这款新型发射机,可应用于2G/3G移动通信系统,固定宽带接入系统和无线局域网等众多的无线通信领域。该设计采用的是直接射频技术,应用CPLD产生基带所需的数据,锁相环设计产生900MHz的载频信号,并利用ADI公司的AD8345完成正交射频调制。并给出了相应的软件仿真结果和发射机硬件实验模型的测试结果。

星型16QAM调制LDPC-BICM-ID系统的星座映射设计

针对比特交织编码调制—迭代检测系统中应用星型16进制正交幅度(16QAM)调制不存在Gray映射的问题,结合欧氏平方重量最大化原则和最小判决区域最大化原则,提出一种适合于此系统星座映射的新规则,设计新规则下的星型16QAM星座映射图,通过分析和计算机仿真,比较了各种星型16QAM星座映射性能。仿真结果表明,根据新规则设计的星型16QAM星座映射好于其他星座映射,在误码率达到10-6时,使用设计的映射方式使得系统性能有2.2 dB的增益。

AF-OFDM非对称通信双向中继系统能效优化

针对具有非对称通信需求的单中继协同放大转发-正交频分复用(amplify forward orthogonal frequency division multiplexing,AF-OFDM)双向中继系统,提出一种中继能效优化策略。在AF-OFDM双向非对称中继通信系统中,子载波有两种工作模式:单向中继传输和双向中继传输。以系统能效为优化目标,构建联合中继传输模式选择、功率分配和比特加载组合优化模型;采用结构近似优化算法,首先固定子载波分配集合,优化单向中继传输和双向中继传输的功率分配,将原优化问题分解为两个子优化问题求解,然后优化子载波分配集合,利用子载波配对形成的线性结构搜索双向中继传输的最佳子载波数,避免穷举搜索造成的大运算量。仿真结果表明,该能效优化策略能有效提高AF-OFDM双向非对称中继通信系统的能量效率。

OFDMA协同通信系统子载波和功率联合分配算法

针对OFDMA协同通信系统资源分配仅考虑平均功率下的子载波分配,中继存在未用功率情况,研究子载波分配后中继剩余功率分配问题。提出一种既满足业务QoS需求又兼顾用户间公平性的子载波和功率联合分配算法,并设计一种基于二分法的功率注水分配方案。测试表明,该算法能在满足业务QoS需求及用户公平性的同时,提升系统容量。

电力5G通信网络可靠性组网及部署技术

5G网络部署在电力物联网厂站侧及广域传输时,均需要符合电力通信规范对网络可靠性的要求。为此设计电力厂站侧的5G新空口部署方案,采用了无线连接的双通道主备冗余模式,并由此提出了跨层混合监测、网络地址管理和双端协同通道切换技术;同时在广域传输的5G核心网侧,实现了用户面功能下沉与电力传输网之间的多关口融合部署模式,由此提出其服务功能链冗余路径算法。通过现场测试部署和路径规划仿真获得了关键参数指标,验证了所提方法在毫秒级时延下的可靠性能。最后,给出了电力通信需求与5G网络能力匹配的冗余组网策略,以及对应的5QI(5G QoS Index)参数配置建议。

面向业务可达性的广域工业互联网调度算法研究

工业互联网业务呈现出小规模、确定性的特征,通常运行在大规模、异构的网络环境中,业务的调度与功能链的编排难以与异构承载网资源匹配。基于此该文提出非工作保持型的多节点联合调度模型,首先采用全路径时间协调算法,将功能链从空间维度的拓扑编排扩展至时空维度;其次,针对网络节点中的同步调度问题,提出了基于紧急度的流调度算法来平滑时延抖动,进一步,将时间触发调度延拓到大规模、异构且非同步的承载网中,提出了虚拟到达队列编排算法,利用业务同步机制替代时间同步,保障了业务确定的可达性需求。仿真实验表明该文所提算法可提升业务的可达性,保障其满足及时性、准时性、协同性需求。

卫星通信中多重Turbo码技术的应用

卫星通信信道具有功率受限、带宽充足的特点,要求采用具有强大纠错能力的信道纠错技术。Turbo码以其接近信道容量的纠错能力而在卫星通信中有广阔的应用前景。多重Turbo码可以充分利用信道的带宽特性,并能克服功率受限的弱点。针对卫星通信的需要,采用了多重Turbo码的编码形式,设计了几种译码结构,对不同译码结构的纠错能力进行仿真比较,结果表明设计方案具有接近信道容量的纠错能力,同时由于码长较短,为实际实现和处理时延的减少带来方便。

四表集抄通信网络虚拟化方案及组网算法研究

为了实现四表(水,电,气,热)集抄行业之间的业务数据隔离,提升本地网络的稳定性和覆盖能力,该文提出四表集抄通信网络虚拟化方案。该方案采用虚拟接入点名称(APN)技术以及软件定义网络(SDN)切片技术构成端到端隔离的业务数据采集通道;采用微功率无线和低压电力线载波构成实时可靠的本地双模虚拟网络,进一步提出基于全局链路状态和分层迭代的组网算法。仿真及现场验证结果表明,该方案降低了采集数据的丢包率和传输时延,提高业务支撑能力,保障行业之间的业务数据隔离,提升通信网络基础设施复用能力。

利用空时平均最大特征值算法的DOA估计

利用阵列天线接收信号的空时平稳特性,在最大特征值法的基础上提出一种改进的DOA估计算法。通过对阵列输出采样协方差矩阵的修正,在低信噪比、小采样数的情况下,能有效改善DOA估计性能。理论分析和实验仿真表明,改进算法结构简单、收敛速度快,对多径信号具有很强的鲁棒性。

基于低轨卫星的并行DMF-RAKE接收机

在低轨卫星通信中,尤其是在低仰角通信时,进入接收机的通常是多径信号而不是直视信号,此时多径衰落和干扰特别严重,常采用高增益扩频技术,需要实现对长周期扩频码的捕获。针对这一问题,提出了一种基于并行数字匹配滤波器组的瑞克接收机,对其在瑞利衰落信道中的性能进行了分析。该接收机能在确保对长扩频码的整周期自相关的基础上,对各多径信号进行最大比合并,提高了信噪比,以有效地抗衰落。仿真结果表明了方案的正确性。

基于数字波束形成的自动跟踪系统

针对多目标测控问题,提出了一种实用的利用基于圆阵的数字波束形成技术来实现目标跟踪的系统。在系统实际工作于噪声和干扰环境中时,为避免计算梯度时可能出现的数值突变,提出了一种修正的梯度跟踪自适应算法,可靠地实现了权值更新,并对各阵元输出进行加权合并,以获得最大信号输出,同时实现对目标方位角和俯仰角的自动捕获和跟踪,且跟踪迅速、正确、稳定。仿真结果表明了所提出的方案的正确性。

小卫星系统星上赋形天线波束匹配参数仿真

飞行体对地观测形成的远近效应,在地球曲率的影响下,将其更加突出,从而使测控站跟踪中低轨道航天器的弧段和通信时间受到限制。为克服远近效应,可以采用星上赋形波束天线增加低仰角用户的接收电平,这种天线通常称为地球匹配波束天线。目前,实现地球匹配波束天线的方法很多,考虑到其经济实用性,本文采用双天线进行星上天线赋形,实现准地球匹配波束,并对有关参数进行了计算,给出了相应的仿真结果。

多用户数字波束形成中的目标辨识方法

传统波束形成中,虽然可以通过波达方向(DOA)估计得到期望信号和干扰信号的空间信息,但并不能对二者进行区分。根据移动通信CDMA系统中多用户检测的原理,在用户发送端给不同期望用户分配不同的伪随机码作为标识码,接收端通过相关检测可以很好地区分不同期望信号和干扰信号。仿真结果表明了该方法能保持辨识系统低的虚警概率和漏警概率,准确辨识出特定期望用户的方向。

衰落信道下基于软件无线电平台的自适应DBF接收机

综合考虑软件无线电体系架构和自适应DBF,介绍了一种利用多径分集的接收机实现方案。分析了系统的相关模型和结构,重点阐述了平坦衰落和频率选择性衰落下,自适应DBF实现多径分集的方法,并分析了相关性能。仿真结果证实了通过DBF的空间信号处理,可以实现传统波束合成分集和新增的多径分集,提高系统性能。

多端口多维信号S函数的构造与应用

传统单脉冲系统的波束指向、波束夹角等参数在硬件设计定型之后都几乎无法调整,因而系统的许多性能都受到限制。软件单脉冲系统则可以在一定程度上打破这些限制,通过软件调整系统参数得到更优的系统性能。对软件单脉冲系统的性能进行参数仿真可以为真实系统的构造提供参数依据。但软件单脉冲性能参数仿真系统的构造过程中需要设计多端口并且能够处理多维信号的S函数,而如何构造这种复杂的S函数在现有文献中未见讨论。文章在比较m文件S函数和MEX文件S函数的基础上,以软件单脉冲系统中单元波束形成函数的构造为例,详细探讨了如何构造多端口S函数,以及如何访问其多端口的多维信号,有助于读者进一步理解软件单脉冲性能参数仿真系统的构建。

基于频域均衡的宽带阵列通道校正

通道失配会严重影响阵列天线的性能,需要校正失配。窄带阵列只需在中心频率上校正即可,而宽带阵列因带宽相对较大需要对整个通道特性采取均衡的方法来保证各通道间的幅度和相位一致性。首先建立了失配通道模型,然后介绍了基于最小二乘准则的频域均衡算法,最后通过计算机仿真验证了频域均衡算法的有效性。同时,新算法采用LFM信号作为校正信号,克服了时域校正时校正权值不收敛的问题。

有限用户数多认知网络部分信道共享性能分析

认知网络中动态信道共享是提高频谱资源利用率的关键。针对有限用户数下多认知网络共存场景,该文建立3维马尔科夫链部分信道共享模型,仿真分析用户有/无信道切换功能下认知网络间部分信道共享的性能。分别就阻塞概率、强迫终止概率、切换概率和系统吞吐量等,与静态频谱分配策略和分级共享策略进行比较仿真测试,结果表明,采用部分信道共享策略的系统在容忍较小的切换概率和强迫终止概率下可以获得较大的系统吞吐量。

板式力传感器及其在锻压领域中的应用研究

介绍了板式力传感器的工作原理，分析了其在大负载、小安装空间条件下的应用优势，讨论了其在锻压领域工作负载测量中的应用前景。