智能天线跟踪波束与切换波束的比较

首先从波束形成或控制的角度界定了2类智能天线—跟踪波束智能天线(以下简称跟踪波束系统)和切换波束智能天线(以下简称切换波束系统)。其次分别介绍了其中关键部分:跟踪波束系统的自适应方法和切换波束系统的波束选择方法的设计考虑。跟踪波束系统的自适应方法是利用基于Lagrange公式的自适应算法跟踪最强信号源,而切换波束系统的波束选择方法则是基于正确波束接收的信号必然比任何其他波束接收的信号强这个事实。最后,依据其性能和所需的复杂度对跟踪波束系统和切换波束系统作了比较。

基于LSTM的多站点协作波束切换算法

毫米波频段拥有非常丰富的频谱资源,支持更高速的数据传输,因此成为通信领域近年来的研究热点。基于大规模输入输出(Massive Multiple Input Multiple Output,mMIMO)的波束成形技术可以有效补偿毫米波的高路损,是5G毫米波通信中的一项关键技术。但是在高速移动场景下,信道变化加速,必须进行频繁的波束切换才能保证良好的通信质量,故而大大增加了信令开销与资源消耗。如何在高动态场景下降低波束切换开销、提升波束切换速度与效率成为关键问题。针对直射径(Light of Sight,LOS)被遮挡情况下的复杂信道环境,文中提出了一种基于长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络的多站点协作波束切换算法,根据过去一段时间的波束信息,学习信道环境与服务波束序号的内在联系,并预测当前时刻切换的最佳波束。仿真结果表明,与基于当前信道环境信息的遍历搜索算法相比,所提波束切换算法在上行发射功率较高时性能接近,在上行发送功率较低时,性能更优,体现了所提算法的优势。

一种宽带双极化波束切换微带天线的设计

以海港码头集装箱堆场的远程(无人化)操控系统为应用背景,提出一种控制方法简单和可实现性好的宽带双极化波束切换微带天线系统。该系统整体由微带阵列天线和波束控制电路两部分组成,其中微带阵列天线包含天线阵A和天线阵B两种类型。所涉及的双极化微带天线采用新型双贴片结构,使得天线实现较宽工作带宽的同时保持较高的极化隔离度;同时,通过在底层辐射贴片上开正方形环槽,实现天线的小型化。波束控制电路采用SP6T射频开关芯片,通过合理的电路设计布局,将两组射频开关集成于一块电路板,在保证低损耗、高速的多波束切换的同时减小了电路尺寸。实测结果表明:该天线的带宽达到21.8%(反射系数小于-10 dB),隔离度大于20 dB,在整个工作频段内该天线系统六个波束能够无缝覆盖-90°~90°工作区,增益优于12 dBi,双极化性能良好。

基于扇区化光波束切换的站址受限可见光通信覆盖方法

传统的静态朗伯和非朗伯光波束配置难以较好地解决发射器站址受限问题。针对单一发射器的应用场景,提出了一种基于扇区化光波束切换的信道站址受限可见光通信覆盖方法。该方法采用商业可用的倾斜非朗伯光波束,根据接收器在不同位置反馈的状态信息,动态地确定能提供最佳覆盖信噪比的候选光波束,构建定向传输链路。仿真结果表明:在典型室内环境下,与传统静态朗伯光波束配置相比,该方法通过增加2个或3个候选扇区波束切换选项,接收器可分别获得4.48 dB、5.94 dB的平均信噪比增益。

基于位置信息辅助的网格化波束切换方法

随着通信技术的发展,越来越高的通信频段得以采纳。然而电磁波衍射能力随频率的增加而降低,新一代通信系统变得更加依赖视距传播。在复杂移动场景下频繁切换波束,增加了过多的系统开销和延迟。针对该问题,提出一种基于位置信息辅助的网格化波束切换方法,利用可视路径中存在时最佳波束对保持不变的特点,划分网格波束一一对应关系及覆盖分布结构,建立位置⁃波束映射表,基于用户位置信息和运动状态计算下一时刻切换点。仿真和分析结果表明,所提方法相比非网格切换方式系统频谱效率显著提高,且所提正六边形网格切换性能优于方格,波束切换概率降低了50%,保障了通信质量,验证了基于位置信息辅助的网格化波束切换方法的合理性。

四波束切换天线的分析与设计

本文对一种覆盖 90度扇区的四波束切换天线进行了分析和设计 .首先采用微带结构的 4× 4Butler矩阵作为波束合成网络 ,其中 90度相差的混合接头用 3dB定向耦合器实现 .文中给出了该Butler矩阵散射参数的计算和测量结果 .然后对实现预波束要求的阵列结构进行了分析和综合 .

基于效用函数的LEO卫星移动通信系统波束切换

针对提供多种业务的LEO卫星移动通信系统,考虑不同的业务类型和呼叫类型,定义了基于效用函数的系统用户满意度,并用其度量系统服务质量;以最大化系统用户满意度为准则,给出了波束切换策略,建立了有约束的非线性规划模型;该模型的求解结果决定了是否接受一个切换呼叫.仿真结果表明该策略在保证系统服务质量要求的同时,有效地降低了波束小区的切换掉话率,并且算法简单、信令负荷小.

一种宽带圆极化波束切换微带天线的设计与实现

以海事卫星通信"动中通"系统为应用背景,提出一种控制方法简单和可实现性好的宽带圆极化波束切换微带天线。采用四点连续旋转探针激励结合小型化馈电网络技术进行单元天线设计,展宽了天线的阻抗带宽和圆极化带宽,并通过组阵进一步提高天线增益;采用威尔金森功分器结合PIN二极管开关移相器进行简易功分移相控制,并通过电容补偿技术显著改善微带开关匹配,展宽多波束切换电路的带宽。最终加工制作了用于海事卫星通信的二阵元三波束切换天线实物,并进行了实验测量。测试结果表明:在整个海事卫星通信工作频段内天线驻波比小于1.5,能够实现-20°~20°空间波束切换覆盖,增益达到9d B,且圆极化性能良好,验证了设计方案的正确性。

一种新的频域波束切换算法

传统的时域波束切换算法(TDSB)在接收基阵阵元数少、单元接收信噪比低的情况下无法正确检测指向信号入射方向的波束,获得阵增益。不适用于水下无人航行器(UUV)远程水声通信系统。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB).该算法通过在频域中比较各波束输出信号频谱峰值的大小对波束进行选择、切换。利用设计的UUV声接收基阵对算法进行了性能仿真和湖试实验。仿真结果表明:FDSB算法在单元接收信噪比为-10 dB的情况下仍可以稳定、正确的切换波束;湖试25 km距离上通信实验结果表明:在UUV与信号发射端有相对运动的情况下,应用本文提出FDSB算法对波束进行选择、切换,通信误码率小于10-4.

远程水声通信系统中波束切换新方法

在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。

面向Mesh组网的多方向天线阵列波束切换策略

基于多方向天线阵列的同步无线Mesh网络采用时分和空分技术,实现了通信带宽和性能的提升,但当网络中的节点因移动导致通信天线扇区相对位置发生改变时,通信链路的质量会下降甚至中断,为了解决这一问题,设计了一种基于多方向天线阵列的波束切换算法。研究了波束切换的时机,设计了一种自动探测波束切换时机的策略,在波束需要切换时,通过波束切换算法完成波束切换过程。验证结果表明,该算法满足非高速移动情况下的波束切换需求。

基于波束切换型智能天线技术的TDD-CDMA系统上行链路性能研究

该文通过分析波束切换型智能天线技术的原理,研究了波束切换型智能天线技术对TDD-CDMA上行链路的影响,给出了采用波束切换型智能天线技术后适合TDD-CDMA上行链路使用的接入控制算法。理论分析和仿真结果表明智能天线技术的天线阵元数和上行链路多用户检测技术优劣将直接影响上行链路容量,采用先进的接入控制算法和优化的接入控制门限值则可以显著提高系统性能。

低轨卫星通信系统中的一种波束小区切换算法

针对低轨卫星移动通信系统中终端切换频繁,以及因邻区列表动态变化特性使得邻区测量存在较大不确定性的问题,提出了一种基于波束可视时间与接收信号强度的波束小区切换准则。推导了定向天线信号场值广播至地面的时变表达式,基于此预测切换触发时间,并进一步计算终端的邻区列表。根据波束可视时间与接收信号强度计算邻区的切换权重并进一步选择目标波束,针对重复切换的情形设置同一波束切换次数上限。仿真结果表明,该算法可以有效降低终端切换的频次并避免"乒乓切换"的发生,且终端纬度越高,算法效果越明显。

基于人工表面等离激元的多波束切换天线

文中提出了一种基于人工表面等离激元的多波束切换天线。该多波束切换天线由6个相同的端射天线围绕同一圆心旋转排列组成,相邻端射天线之间的夹角为60°,端射天线到圆心的距离均为70 mm。每个端射天线由馈源单极子、反射器和能产生人工表面等离激元的开口谐振环结构组成,实现了全向场到定向场的转换及辐射。仿真与测试结果表明,所设计天线在9~10. 8 GHz频段内可以实现波束切换的功能,且具有高增益的特性,平均峰值增益约为19. 3 dBi。

多波束自动切换船载卫星通信物联网技术研究

物联网技术在海洋工程、航运、海洋环境监测等领域发挥着重要的作用。当前船载物联网的数据通信和传输技术通常采用802.11协议,其通信距离较短,限制了船载物联网技术在广阔海域中的应用。多波束自动切换卫星技术是当前新兴的一种宽带卫星通信技术,其具有通信带宽大、覆盖范围广、适用场景多等特点,非常适合海洋运输、监测等应用环境。因此,本文提出一种结合多波束切换卫星通信的船载物联网方案,该方案利用多波束卫星提供的大范围和高带宽传输能力,能够部署在较大的范围内,为航道安全监控、船舶状态监测等重要应用提供了新的实现方式。

一种片上同时多波束形成及切换设计方法

本文介绍了一种面向相控阵的片上同时多波束形成及切换系统设计方法,该方法可根据后端计算能力自由输出任意多个波束,实现全空域覆盖,并研制了原理样机,暗室测试结果表明可实现同时多波束输出。

基于多波束切换的便携式RFID阅读器设计

研究了一种基于多波束切换技术的便携式RFID阅读器，详细阐述了射频模块中各硬件部分的工作原理以及芯片参数的确定，给出了多波束天线系统的设计方案以及整个阅读器系统的设计方案．该阅读器工作频率的范围为860～960MHz，并且符合IS018000—6C（EPCGen2）标准．将多波束切换型智能天线系统应用于RFID系统中，经理论证明，可提高现有阅读器的最大识别距离、覆盖区域等性能．

一种软件定义卫星网络的多波束切换机制

传统的卫星网络通常将控制层和数据层集中在同一网络设备中,使得网络结构复杂、带宽固定、资源利用率差,而软件定义卫星网络(SDSN)架构能实现卫星资源的有效管理,提高资源利用率,为多波束间切换机制提供有效的技术支撑。针对具有多波束覆盖的SDSN,提出了一种多决策指标切换(MDIH)机制。首先,分析了传统切换机制的缺陷,确立了基于SDSN的切换框架。其次,在传统信道预留机制的基础上,引入时间门限的概念,使得切换机制能够精确触发;同时,在切换决策过程中,采用MDIH算法来确定用户的切换优先级,决策粒度细。最后,给出了一种抽象化多决策指标实例,进一步体现了MDIH算法的可扩展性。

一种基于波束切换方法的智能天线系统研究

智能天线技术(smart antenna)是近年来较为热门的技术之一,这一技术的出现为缓解日渐紧张的频率资源,提供更高质量的通信带来了希望。智能天线上行收主要有两种方式:全自适应方式和基于多波束的波束切换方式,文中从工程实现研究的角度出发,对基于波束切换方法的智能天线系统进行研究,重点在于介绍仿真的方法和仿真的指标,最后给出了结论。

一种波束切换机载测控天线的设计方法

机载测控天线采用定向波束切换天线,不仅可以提高天线的增益,而且可以提高系统的抗干扰能力。采用全向天线单元组阵、通过简易波束控制实现的波束切换天线,具有电气性能好、控制方法简单和可实现性好等特点。介绍了7单元圆形阵列结构波束切换天线的工作原理以及采用简易相位控制实现波束切换的方法,并给出了天线的实测结果,验证了设计方法的正确性。