ROBUST OPTIMIZATION OF TRANSMIT/RECEIVE BEAMFORMER FOR MIMO DOWNLINK WITH IMPERFECT CSI AT BASE STATION

A robust scheme is proposed to jointly optimize transmit/receive beamformers for Mul-tiple Input Multiple Output(MIMO) downlinks where the available Channel State Information(CSI) at Base Station(BS)(CSIBS) is imperfect.The criterion is to minimize the sum Mean Square Error(sum-MSE) over all users under a constraint on the total transmit power,which is a non-convex and non-linear problem.Observing from the first order optimization condition that the optimal trans-mit/receive beamformers are mutually dependent,the transmit/receive beamformers for each user are updated iteratively until the sum-MSE is minimized.Simulation results indicate that the proposed scheme can effectively mitigate the system performance loss induced by imperfect CSIBS.

空间光通信接收器孔径平均函数的二维映射计算方法

针对现有研究中缺乏计算具有任意形状光学接收器孔径平均函数方法的问题,提出了一种新颖的二维映射方法。首先,将接收器的数学形状映射为一个二维矩阵,并基于该矩阵构建基准孔径、位移孔径,并确定位移范围。然后,通过逐步移动位移孔径获得一系列可变的位移矩阵。随后,通过计算位移矩阵和基准矩阵之间的相同元素,得到不同质心间距矢量下的孔径重叠面积,从而精确地求得接收器孔径平均函数。最后,以计算卡塞格林望远镜的孔径平均函数为例,将其映射为300×300的矩阵,并与理论计算结果进行了比较。对比结果表明,该方法在计算孔径平均函数时具有极小的误差,验证了所提方法的准确性和可靠性。

面向新一代铁路移动通信的网络规划技术研究

为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题,满足铁路智能无线网络建设需求,以京沈客运专线为场景,研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信(5G for railway, 5GR)智能无线网络规划技术.依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗,进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率;同时将规划问题建模为多目标优化求解问题,使用遗传算法对基站参数进行分级规划,在RSRP覆盖达标的前提下,最大化下行传输速率,智能输出基站工参最优解.仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标,为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.

复杂水质条件下蓝绿激光通信传输特性研究

由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了海水类型、衰减系数、传输距离、接收孔径对接收光功率衰减的影响规律。结果表明:在纯净海水、远海海水、沿岸海水和港口海水中,随着海水浑浊程度的增加,仿真得到的有效传输距离减少,光功率衰减增加;在文中设定的海水衰减系数下,当海水的吸收系数大于散射系数时,有效传输距离减少,光功率衰减增加;当接收孔径小于光束直径时,接收光功率随接收孔径的增加而增加,当接收孔径大于光束直径时,接收光功率不再随接收孔径的增加而变化。

多子阵合成孔径声呐后向投影自聚焦成像方法

针对多子阵合成孔径声呐的非理想运动导致后向投影(Back Projection,BP)成像结果散焦的问题,提出一种结合自聚焦的后向投影成像方法。该方法首先对各脉冲回波数据进行粗栅格BP成像,然后根据图像对比度最优化准则估计出后向投影子图的相位误差,同时计算得到运动误差。最后,对相位补偿及包络搬移后的原始回波数据进行细栅格后向投影自聚焦成像,得到精聚焦图像。仿真结果表明,与传统的BP算法相比,该方法能有效改善运动误差下的多子阵SAS成像效果中显著提高点目标图像的分辨率、峰值旁瓣比及积分旁瓣比指标。

微透镜阵列的合成孔径成像激光雷达收发光学系统

为解决合成孔径成像激光雷达受制于相干天线定理的问题,扩大成像视场,提高相干收发光学系统效率,提出并研制了基于4×4尾纤式微透镜阵列接收的相干收发光学系统,建立了全视场光学系统耦合效率计算模型,完成了高精度的收发光学系统集成装调及系统光学效率测试。结果表明:发射链路与16路接收链路的光轴最优偏差优于4″,中心视场光学系统效率优于73.1%,全视场光学系统效率优于65.5%,可满足激光雷达成像试验要求。

基于距离向多孔径接收的宽测绘带SAR成像方法的研究

该文提出了一种新的基于距离向多孔径接收宽测绘带合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先对这种成像方法进行了严格的论证,并证明了运算中的加权矩阵为良态矩阵,然后分析了这种成像方法的计算量,讨论了这种宽测绘带SAR的信噪比,最后给出了仿真结果。

高隔离度双极化微带天线直线阵的设计

本文介绍一种新型的 1× 16双极化微带天线直线阵的设计 .该天线采用双极化角馈方形贴片单元 ,阵列的垂直极化端口采用共面馈电 ,水平极化端口采用口径耦合 ,并在馈电网络中应用反相馈电技术 .实验结果表明 ,天线二端口驻波比小于 1.5的相对带宽分别达到 15 %和 13.5 % ,两端口之间的隔离度在频带内高于 33dB ,最大达到4 3dB .本直线阵可用作星载综合口径雷达系统的天线子阵 ,便于与有源收发器件结合 .

多接收阵合成孔径声纳线频调变标成像算法

目前,多接收阵合成孔径声纳快速成像算法一般都需要将各接收阵的回波融合成适于传统收发合置合成孔径声纳处理的数据,因此避免不了耗时的插值和空变的相位误差补偿。根据多接收阵合成孔径声纳的实际模型,将各接收阵和发射阵作为一个子系统,并采用驻相原理将其二维频域点扩展函数表示为距离向空变项和非空变项的乘积。在此基础上,运用线频调变标成像算法先完成各子系统数据的成像,然后再实现各子图像的相干叠加,以获得所需的高分辨合成孔径声纳复图像。最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性。

星地下行孔径接收闪烁频谱的理论研究

基于孔径接收的对数振幅时间相关函数,结合星地激光下行链路的实际情况,推导了适用于星地下行孔径接收的闪烁频谱表达式。进而分析了孔径尺度和湍流外尺度对闪烁频谱的影响。结果表明,下行孔径接收闪烁频谱分为低频段和高频段两个区间,低频段为常数,高频段呈幂指数规律变化,且幂律的绝对值为11/3。当接收孔径增加时,频谱的幅值和宽度逐渐减小,其形状保持不变。随着等效湍流外尺度的增加,低频谱的幅值逐渐增大,高频谱保持不变。

多子阵SAS逐线成像算法研究

常规的高效率合成孔径成像算法都是针对单阵设置的,并且普遍作了Stop-and-Hop假设,当SAS成像系统作用距离较远时,由Stop-and-Hop假设引起的系统误差不容忽略.传统的方法是利用逐点算法进行系统误差修正,计算量大,不适合实时处理.针对这一情况,该文采用收发分置的几何模型处理多子阵SAS回波数据,提出一种多子阵SAS逐线成像算法,修正系统误差的同时提高了运算效率.仿真试验和湖试结果验证了分析的正确性和算法的有效性.

光纤激光相干合成研究进展

近年来,以激光大气传输为应用背景的光束相干合成技术被广泛研究,而关于该项技术在空间光通信中的应用研究却不多。事实上,基于光束相干合成的多孔径接收天线结构可有效缓解大气湍流影响,提高空间激光通信系统的性能。本论文简要介绍了中国科学院自适应光学重点实验室面向激光大气传输应用的激光组束传输与湍流校正技术研究近况;重点介绍关于多孔径接收空间光通信系统中的光纤相干合成研究进展,主要包括基于3 dB光纤耦合器的相干合成和基于光纤偏振合束器的相干偏振合成两种方法,在空间光通信系统中具有极大的潜在应用。

宽测绘带多阵合成孔径声纳成像的仿真研究

针对现有多接收阵合成孔径声纳算法没有考虑或低估了"停-走-停"近似在宽测绘带和高平台运动速度情况下带来的图像失真,本文在深入分析多接收阵系统误差的基础上,以距离多普勒算法为例,提出了一种有效的多接收阵合成孔径声纳成像处理方法。它舍弃了费涅耳近似,较为精确的补偿了停走停近似引入的误差,因而适用于低频宽波束宽测绘带成像。仿真证明了方法的有效性。

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

在Rytov的激光大气湍流传输理论基础上,考虑到大气湍流引起的强度起伏、孔径平均效应和阵列接收机数量对激光通信系统性能的影响,建立了描述基于阵列接收机系统的孔径平均因子、有效信噪比和误码率的数学模型,数值模拟了湍流强弱、孔径尺寸和接收机数量对系统通信质量的影响。结果表明:中强湍流区对误码率和孔径平均因子的影响明显大于弱湍流区,大尺寸接收孔径可以有效减小强度起伏。当湍流强度一定时,增加接收机的数量可以大幅提高系统的信噪比和有效通信距离,对工程上提高激光通信的质量具有一定的指导意义。

合成孔径声呐多接收阵数据融合CS成像算法

多接收阵合成孔径声呐中收、发阵元空间的分置,使得斜距历程成为2个独立的双曲函数之和;因而很难获得其快速成像算法所必须的距离多普勒域和二维频域内的解析表达式.文中将收、发相位历程对方位向多普勒频率的贡献分开来考虑,把多接收阵模式下的时域回波数据等效为准收发合置项和收发分置畸变项的二维卷积.因此去收发分置畸变项处理之后,多接收阵合成孔径声呐就转换为传统的收发合置合成孔径声呐成像问题.在此基础上,文中给出了一种基于该方法的CS成像算法.最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性.

采用APD阵列的共口径激光成像光学系统设计

针对机载平台激光3D成像系统的轻小型需求,设计了采用APD阵列的共口径激光收发光学系统。在分析激光成像系统照明方式及其光学系统结构的基础上,给出了激光3D成像光学系统结构框图:激光经衍射元件实现分束照明,采用双工反射镜实现收发光路的耦合。该光学系统用于2 km以内的目标三维成像,根据激光测距方程,确定了接收光学系统的参数以获得满足信噪比的回波能量。为避免造成像素之间串扰,设计了5倍扩束比的发射光学系统。最后,采用偏振片与1/4波片相结合的方式消除杂光,降低了发射光路对接收光路的影响。设计结果表明:接收光学系统弥散斑直径小于120μm,畸变小于0.2%。该光学系统体积小、重量轻,成像质量良好,可为同类激光成像光学系统提供借鉴参考。

多接收基元合成孔径声呐频域数据融合算法

单接收基元合成孔径声呐基阵的速度是严格受到限制的,这主要是由于为了保证方位向不出现栅瓣,方位的采样间隔必须小于换能器的半径。通过使用Vernier阵技术可以增加声呐平台的速度,同时在相同的时间内获得比单个接收基元合成孔径声呐更大的测绘面积。虽然我们可以通过预处理把多接收基元的回波数据转换成单接收基元的回波数据,但是这种处理需要耗费大量的时间,因此最终影响整个合成孔径处理算法的效能。文章提供了一个高效的多接收基元合成孔径声呐数据融合方法,该方法主要是利用了快速的傅里叶变换算法把数据变换到频域,然后再进行数据预处理,因此提高了数据融合的有效性,水池试验结果表明该算法是有效的和精确的。

地面微地震监测采集观测系统定位精度的影响因素分析——以大庆SZ探区为例

为了确定适合的地面微地震观测方式,利用大庆探区实际水平井的相关参数和地面监测采集的噪声资料,通过正演模拟合成数据方式,研究了目前常用的地面微地震监测观测系统的震源定位能力和精度影响因素。研究结果表明,在相同噪声水平下星型排列对微地震事件的定位能力与精度最佳;随着接收道数增多、接收孔径增大,星型观测系统适应噪声能力增强,定位精度提高,106道的星型观测系统可用于压裂裂缝成像监测。同时,研究结果也显示,基于校验信号源优化速度模型及合理的噪声压制处理技术能显著提高定位精度,对地面微地震监测很有必要。该研究结果对地面微地震压裂监测观测系统设计具有很好的指导作用。

单发多收模式下无源雷达成像研究

首先分析了无源雷达成像系统的目标回波形式,得到了目标散射分布函数和雷达接收信号之间的傅里叶变换对关系;对单个外辐射源的情况,提出了利用部署多个接收站等效合成大的孔径对目标进行成像的方法.由于采集的数据非均匀分布且数据量很少,本文采用极坐标格式对数据进行处理,充分利用了原始精确数据,有效提高了成像质量.理论推导和计算机仿真结果说明该方法是可行的.

适用于宽波束的多接收阵SAS波数域成像算法

现有的基于相位中心近似思想的多接收阵合成孔径声呐成像方法均忽略了非"停-走-停"和相位中心近似误差的方位向空变性影响,这在宽波束条件下可能导致图像出现几何失真,旁瓣升高以及图像对比度下降。针对这一问题,根据方位向侧视角与多普勒频率之间的一一对应关系,提出了一种兼顾补偿精度和实现效率的距离向时域分块-频域补偿的多接收阵合成孔径声呐宽波束成像处理方法,二维空域内开展的距离延迟误差分析定量说明了文中方法在高分辨合成孔径成像中的潜在优势。最后,采用仿真实验对这种宽波束情况下的潜在优势进行了验证,并利用实测数据进一步测试了这种方法的可行性。