平流层通信衰落信道的统计模型

在假设阴影衰落对接收信号直射分量的影响符合对数正态分布、多径衰落对接收信号的干扰符合瑞利分布的情况下 ,给出了接收信号包络变化的电平通过率和平均衰落持续时间的表达式 .利用数值分析方法给出了轻阴影、重阴影和混合阴影衰落环境下 ,平流层通信衰落信道接收信号包络的概率密度分布、电平通过率和平均衰落持续时间的数值 .

无线传感器网络中PEGASIS协议的研究与改进

针对PEGASIS协议中通信时延长、节点与节点之间存在长链、网络维护代价大的缺点,该论文在分析和仿真PEGASIS协议的基础上提出一种改进协议PEGASIS-I(PEGASIS-Improved)。该协议将监测区域看成是以基站为中心的圆形区域,基站生成参数θ并将圆形区域分成2π/θ个子区域,子区域内节点与节点形成通信路由树,数据先从树叶传输至树根,再由树根发送至基站。MATLAB仿真表明:与PEGASIS协议相比PEGASIS-I协议有效降低了数据传输延迟58%、避免了长链、延长了网络生存时间198%。

平流层量子通信系统地空路径传播特性研究

在考虑衰减和去极化效应的情况下,根据电磁波传播与散射理论,建立了平流层量子通信系统地空路径上脉冲单光子源的传播模型;数值分析了大气环境对量子密钥分发的影响。结果表明:在晴空条件下,大气衰减对量子误码率的影响较大;而在降雨条件下,去极化效应对量子误码率的影响不容忽视。

高空平台不稳定性对HAPS通信性能影响建模与分析

由于高空平台不可能静止驻留在空中,平台打转、摇摆等状态就会对HAPS(High Altitude Platform Sta-tions)通信性能产生关键影响.目前的研究都处在假设平台稳定或调整波束指向能够补偿由于高空平台移动造成的剩余指向误差,存在很大的局限性,不能真实反应实际情况.本文通过建模把平台的不稳定性带来的影响反应到无线链路上,解决平台不稳定性等造成收发信号随机变化大而无法通信或通信质量差的问题.并通过仿真分析验证本文提出模型的正确性.

平流层艇载CDMA系统的嵌入式多波束天线方案

该文改进了原先提出的微/宏波束天线覆盖方案,采用更为复杂但更贴近实际的模型,尤其是改进了艇载天线波束方向图和信道干扰的计算方法。该方案应用于平流层通信CDMA系统,通过在宏波束覆盖范围中嵌入微波束,解决平流层通信系统中由于用户分布失衡而引起的热点问题。针对不同的用户分布和热点位置,文中给出了调整微波束实现系统容量最大化的优化方法。仿真结果表明在用户分布失衡、热点位置变化等情况下使用本文的嵌入式波束覆盖方案仍然可以保持高而稳定的系统容量。

平流层通信及相关技术

蜂窝和个人移动通信系统（ＰＣＳ）需要大量广布的天线塔、基站、有线或微波线路，卫星通信系统地面设施相对较少，但ＧＥＯ系统的用户终端笨重且昂贵，信号时延大；ＭＥＯ和ＬＥＯ卫星相对于地面的快速运动使系统的构成和控制复杂化，并且卫星发射和维护费用高。高空航空平台（ＨＡＡＰ）无线通信系统（即平流层通信）实为折衷方案，本文讨论了此类通信系统的特点和实现的可能性。

平流层通信系统的收发链路性能研究

针对平流层定点信息平台低空试验艇的工作特点,分析了该系统无线数据链路中上下行信道天线收发信号与平台运动方式的关系,分析表明现有天线结构存在传输信号盲区的问题。为此提出了一种基于天线分集的天线收发模型,以改善数据链路性能。该模型实现简单,仿真结果表明该结构可显著提高信噪比并有效消除信号传输盲区,实现信号的可靠传输。

无线传感器网络中基于能量优化的路由协议ANT-LEACH

经典路由协议LEACH采用自适应分簇算法,簇头与基站直接通信,因此一旦二者距离较远,则这种单跳传输方式将消耗较多能量,并最终导致整个网络运行失效。提出一种改进的基于能量优化的路由协议ANT-LEACH,该协议将蚁群优化算法融入到簇头选路过程中,重点引入引力度函数概念对蚁群选择概率公式和信息素更新规则进行改进,充分考虑簇头节点的剩余能量,在簇头与基站之间找到一条能量最优路径,变单跳为多跳传输方式。仿真结果表明该协议有效地降低了节点能耗,延长了网络的生存时间,并保证了整个网络负载的平衡。

基于蚁群的无线传感网最大化生存时间路由

为提高无线传感网的生存时间,对基于蚁群算法的最大化生存时间路由(MLRAC)进行了研究。该路由利用链路能耗模型和节点发送数据概率,计算一个数据收集周期内节点总能耗。同时考虑节点初始能量,建立了最大化生存时间路由的最优模型。为求解该最优模型,在经典蚁群算法的基础上,提出修正的蚁群算法。该算法采用新的邻居节点转发概率公式、信息素更新公式和分组探测方法,经过一定的迭代计算获得网络生存时间的最优值和每个节点的最优发送数据概率。最后,Sink节点洪泛通知网络中所有节点。节点根据接收到的最优概率,选择数据分组未经过的邻居节点发送数据。仿真实验表明,经过一定时间的迭代,MLRAC的生存时间可以收敛到最优值。该算法能延长网络生存时间,在一定的条件下,MLRAC算法比PEDAP、LET、Ratio-w、Sum-w等算法更优。

基于模糊控制的无线传感器网络室内定位算法

提出了一种通过无线传感器网络组网,利用基于模糊算法的改进接收信号强度指示(RSSI)测距技术来进行室内定位的系统设计方案。通过模糊状态分类建立环境气候和障碍物的模糊分布参数,对"距离—损耗"模型进行改进,算出其隶属函数,从而得到较准确的测距公式,计算出移动节点的位置信息。实验结果表明:提出的定位算法在对移动节点定位的实时性和准确性上能满足实际需要,具有应用价值。

井下移动无线网络吞吐量优化策略研究

井下移动无线网络是应用于无人机车驾驶系统的通信网络,提高其接入吞吐量是亟待解决的问题。针对井下多机车场景,文章提出了一种能使系统吞吐量最大化的接入控制策略。首先建立多轨旁接入点(access point,AP)多轨直道环境下的机车接入数学模型,然后通过理论推导得到系统吞吐量效用函数,提出基于此效用函数的机车接入控制策略,利用效用函数和机车接入控制策略保证了数据的多包接收以及吞吐量的最优化。仿真结果显示所提出的接入策略优化效果与传统策略相比有较大提高,其吞吐量提高50%以上。

平流层通信平台分集的经验模型

通过模拟雨区的三维结构,利用几何方法获得平流层通信平台分集增益数据,建立了平流层通信平台分集的经验模型,用实验数据检验模型得到的均方根误差为1.96 dB。建立的模型表明,平台间距离和平台间连线方位角是影响平流层通信站分集性能的主要因素,而工作频率和路径仰角对分集性能只有微弱的影响。给出的方法和参数有利于平流层通信平台分集系统的优化设计。

自由空间量子通信系统分析

自由空间量子通信系统容易受到各种自然条件的影响从而影响密钥生成率,而大气湍流随机性的特点是设计自由空间量子通信系统考虑的首要因素。根据大气传播理论,考虑湍流和衰减因素,建立了自由空间极化编码单光子源的传播模型,分析了大气湍流和量子密钥生成率间的关系;然后利用实际参数分析了不同湍流强度对量子密钥生成率的影响。分析结果表明,湍流强度增加会使密钥生成率下降,在大气折射率结构常数大于10-14时,密钥生成效率接近于0。

基于插值法的地形重建在平流层通信传播损耗预测中的应用

提出了基于插值法的地形重建算法 ,并应用于平流层通信系统电波传播损耗的预测 ,给出了地形重建算法的计算机实现方法 ,并对随机产生的地形数据进行了模拟 ,得出了平流层通信传播损耗与地形数据特征之间的关系。通过地形库数据的行插值、列插值和对角线插值方法解决了平流层通信系统传播损耗预测的地形重建问题 ,保证了传播损耗预测算法的有效性。

基于CHAN与粒子群算法的协同定位研究

针对利用CHAN算法进行TOA定位时,其定位的精度受环境条件的影响程度较大的问题,提出了一种利用粒子群与CHAN算法协同定位的方法。通过粒子群估算出移动终端的初始解,利用初始解构建残差方程,筛选出LOS环境下对应的基站,并用该基站结合CHAN定位模型对移动终端进行二次定位最终得到位置估计。由实验结果可知,基于融合算法的定位精度比单一算法的定位结果,其定位误差至少降低5 m。

传输速率感知的机会路由候选路由节点选择和排序

以期望传输时延为度量指标,提出了传输速率感知的机会路由候选路由节点选择和排序算法。分解机会路由为节点到其候选路由节点集的anycast传输和候选路由节点集到目的节点的剩余机会路由传输,迭代计算节点的机会路由最小期望传输时延,根据最小期望传输时延选择和排序候选路由节点。模拟实验结果表明,提出的机会路由候选路由节点选择和排序算法能明显提高机会路由的传输性能。

高空平台-地面CDMA系统上行容量提高

根据高空平台CDMA系统的邻小区干扰因子小于地面CDMA系统的特点,分析了现有环状小区分布结构存在的问题,提出一种多层小区分布结构,即相邻层的地面小区间间隔着若干层高空平台小区.推导出了高空平台-地面CDMA同频系统上行链路容量的表达式,比较了环状小区结构和多层小区结构下系统上行链路容量的大小.仿真表明,小区总层数为10时,环状结构下高空平台上行链路容量和地面上行链路容量分别为97.4和97.6,多层结构下高空平台上行链路容量和地面上行链路容量增加至111.9和110.2.

大气传播特性对量子密钥分发性能的影响研究

根据电磁波传播与散射理论,考虑衰减和去极化效应等因素,建立了地空极化编码单光子源的传播模型,研究了空气衰减和天顶角与密钥生成速率间的关系,并建立了交叉极化分辨率和系统误码间的关系式;分析并仿真了大气环境对量子密钥分发的影响;结果表明:大气衰减对量子密钥分发系统每秒密钥生成数的影响较大;降雨条件下引起的去极化效应则会造成量子误码率增加。

一种基于距离判决的HAPS通信无线DCA算法

本文提出一种基于距离判决的高空平台站(HAPS)通信的动态信道分配(DCA)算法,通过对无线链路功率到收发链路距离的转化,实时监测HAPS通信的收发链路距离来进行无线信道分配,解决HAPS通信中由于负载不均等造成的无线资源无法满足用户需求的问题.通过与随机信道分配算法及最差可接受信道分配算法的性能进行比较,本文提出的基于距离判决的算法能够在阻塞概率稍微增加的情况下解决系统连接中断问题,有效地提高了系统的整体性能.

高空平台旋转对HAPS通信无线链路性能影响及抑制方法

近年来由高空平台构成的信息系统在通信领域的应用得到了广泛认同.高空平台站(High Altitude Platform Stations,HAPS)通信系统兼具卫星和陆地通信系统的优势,同时又有效避免了两者的缺点.高空平台不可能静止驻留在空中,平台的运动状态会对HAPS通信无线链路性能产生关键影响.目前的研究都集中考虑平台简单运动(水平或垂直移动)或假设平台稳定,这些研究存在很大的局限性.通过建立平台旋转状态特征参数体系,采取阵列天线设计、波束形成技术、小区覆盖与划分技术与平台状态相结合的方法,构建适合平台旋转状态下的无线链路模型,抑制平台旋转给HAPS通信链路性能带来的影响,解决高空平台旋转情况下HAPS通信无线链路存在误码、信号中断或传输信号盲区的问题,以保证无线链路性能,实现信号的可靠传输.