基于变载波频率的永磁同步电机驱动系统效率优化控制

为降低永磁同步电机驱动系统的损耗,提高系统效率,提出了一种基于母线电流反馈的变载波频率优化控制方法.首先,建立了系统损耗数学模型,探究了载波频率与系统损耗的关系.然后,针对离线优化方法对于参数敏感的问题,设计了一种基于母线电流反馈的载波频率在线寻优方法.结果表明,在不同转速与负载条件下均存在使系统损耗最小的最优载波频率,其随转速与负载条件变化而变化.在各个工作点,系统损耗的计算值均与实测值基本吻合.在线寻优方法在中高负载情况下能够实现约0.6%的效率优化,并且在负载变化的情况下仍然能够实现损耗优化.

基于窄带频谱分析的电力线载波通信干扰过滤技术

电力线路载波通信受到背景噪声、脉冲噪声等方面干扰因素影响,导致通信信号质量下降,为此提出一种基于窄带频谱分析的通信干扰过滤技术。首先构建近似模型分析通信信号特征,利用马尔可夫链模拟信道上脉冲噪声状态。然后基于窄带频谱分析算法,在信号频谱周期图下,利用正交数据窗分离直接频谱,筛选估计方差以避免频谱泄漏事件的发生。利用傅里叶变换计算特征频谱,估计信号能量的集中特性,分析通信信号,平衡信号振幅和干扰抑制。最后通过时频峰值实施干扰滤波,有效保证电力线载波通信信号质量。经过实验数据分析证明,所提技术的载波干扰幅值最小值为1.1 dB,载波通信信号误码率平均值为1.9%,方法耗时平均值为3.8 s。

M-APSK鉴相算法与并行载波同步方法

为实现M进制幅相调制(M-APSK)体制下高阶调制信号的相位精细校正,将DVB-S2标准推荐的16APSK和32APSK的Q次方无数据辅助鉴相算法进行了扩展,以应用于64APSK、128APSK和256APSK等高阶调制。针对高阶调制的有效鉴相星座点占比较低时环路工作不稳定的问题提出了改进算法,通过对功率归一化后接收符号的幅值进行阈值判决,仅在高于阈值时进行鉴相,低于阈值时则不改变滤波器状态和相位补偿值,以提高星座点的鉴相有效性和可靠性,从而降低入锁门限。针对高速数传的符号速率非常高,而处理器的工作时钟频率相对较低的问题,提出了一种适用于M-APSK的并行载波同步方法,可以满足接收机工作时钟处理需要。相对于传统固定编码调制(CCM)的载波同步环路,该并行方法还可应用于可变编码调制(VCM)体制的频率跟踪。

串联补偿无线电能传输变换器载波通信研究

无线电能传输(WPT)负载电压、电流等状态信息需送到原边进行闭环控制和监控处理,副边到原边的通信至关重要。首先介绍了电容调制的WPT系统拓扑和工作原理,电容调制与否使得系统拓扑发生变化,未调制时原、副边拓扑为串/串(S/S)结构;调制时原、副边拓扑为串/串并(S/SP)结构。调制电容的投切形成两种状态来传递通信信息,且该状态变化可以反映到原边电流上。其次采用幅移键控(ASK)解调电路对原边电流处理即可还原通信信号,为提高解调精度和抗干扰能力,对ASK解调电路进行改进。最后通过仿真和实验验证了方案的有效性,实验结果表明,该系统在100 W的运行功率、2~5 kHz的通信频率下,可以精准完成副边到原边的通信。

基于改进Markov算法的电力线载波通信网络安全态势感知仿真研究

针对电力线载波通信网络安全态势感知单位运算时间较长且误差较大等问题,基于改进Markov算法研究一种新型通信网络安全态势感知方法。采用分区采集与降维运算数据预处理,去除电力线载波信号干扰因素。利用隶属关联矩阵挖掘网络安全要素特征,构建层次化Markov网络安全态势感知模型。利用BW算法寻找目标参数最优解,来确定感知目标点位置,缩短挖掘时间,提高感知精准度。经过试验验证,所提方法单位感知时间只有60~90 ms,多组并行感知均方误差不超过2%,表明所提方法能够满足电力线载波通信网络安全态势感知应用需求。

基于可微分架构搜索的多载波信号自动调制识别

针对城市多径信道下缺乏多载波信号通用数据集,以及传统信号特征与网络模型难以有效识别低信噪比下失真信号调制类型的问题,提出一种基于可微分架构搜索的多载波信号自动调制识别算法。首先,产生了常见OFDM、FBMC与OTFS多载波信号经过典型城市多径信道的接收信号数据集,选取对调制参数不敏感的信号时频图作为特征向量来训练神经网络;其次,采用可微分架构搜索方法自动搜索最佳网络结构,避免了网络结构设计的反复验证工作;最后,在特征学习过程中引入联合注意力机制,将失真信号特征进行空间转换以降低多径干扰影响,同时计算特征图各通道信息权重并排序,以提升相关特征图通道的分类效果。仿真结果表明,所提算法不仅能提升在城市多径信道环境下尤其是低信噪比时的识别正确率,而且对调制参数变化和小样本场景具有更好的鲁棒性。

飞跨电容型多电平整流器载波重构调制策略

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还具备载波移相调制策略的飞跨电容电压自平衡特性。仿真与实验结果验证了所提调制策略的有效性。

基于多载波阵的定域调制技术

基于多载波阵,可以进行定位调制,实现信息的定向和定距传输,误码率仅在指定位置处出现零陷,从而提高物理层通信的安全性.但当指定位置与接收位置存在失配时,信号接收性能会明显下降。在定位调制技术的基础上,提出一种对位置误差不甚敏感的定域调制技术,其信息传输误码率的零陷宽度可在一定范围内进行调整,从而可在通信安全性和鲁棒性之间进行适当的折衷.将一维伍德沃德-劳森综合法推广为二维,以实现角度-距离二维平顶方向图的综合,将发射信号能量聚焦在预先设定的角度和距离区域内;构造伍德沃德-劳森综合法中所选角度和距离所对应的多载波阵流形矢量;在上述多载波阵流形矢量所张成空间的正交补空间中随机选择一个矢量,进行非信号能量聚焦区域的加密.仿真结果表明,所提定域调制方法可保证在整个预先设定的角度和距离区域内都具有较好的信号接收性能.

正交通道中码分干扰对载波捕获的影响分析及研究

在多功能数字基带的信号处理过程中,由于正交通道的码分干扰较大,传统的FFT算法无法进行载波捕获。文中从理论上分析了正交通道中扩频码对FFT算法的影响,并进行了仿真分析,最后提出双向搜索捕获算法和增加平方算法两种方法在消除码分干扰中的应用。双向搜索捕获算法在完成码捕获的同时能获得多普勒频率;增加平方算法能有效消除码分多址的影响,精确计算多普勒频率,简单实用。实验结果表明,两种消除码分干扰的算法各有优点,在实际工程应用中可根据需要选择使用。

基于全扇区统一占空比函数的Ⅰ型NPC三电平SVPWM载波化算法

Ⅰ型中性点钳位(neutral point clamped, NPC)三电平变流器作为中大容量新能源发电系统的核心设备,其调制策略直接影响变流器的能量转换效率、谐波特性和运行控制特性等。鉴于Ⅰ型三电平变流器的传统空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)策略在实施过程中包含大量三角函数运算,基于三相静止坐标系进行调制算法的大小扇区判断和矢量作用时间计算等,并通过归纳整理,按照单调制波双载波的载波化思路,获得了适用于全扇区的三相统一的占空比函数。借助该占空比函数,变流器的数字控制器仅需通过简单的关系运算和数值计算,便可获得变流器功率管的控制信号,省去了大量三角函数计算,节约了硬件资源。此外,将SVPWM与正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, SPWM)+3次谐波注入调制算法进行对比,从调制波层面,揭示了这2种调制算法之间的内在差异。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。

空频抗干扰对GNSS载波相位测量的影响

对于全球导航卫星系统(GNSS)的抗干扰,最有效的是采用自适应天线阵技术,但这种抗干扰处理会引入与信号入射方向相关的载波相位测量偏差,限制了其在高精确度测量领域的应用。为减小抗干扰处理的偏差,引入测量偏差及其分析方法,建立仿真模型,并搭建软件接收机进行实验。结果表明,在不增加额外约束的条件下,采用空频最小方差无畸变响应算法实现空频抗干扰处理器,不会引入载波相位测量偏差,非常适用于对抗干扰性能和测量精确度均有苛刻要求的场合。

基于电力载波与云计算的视频监控系统设计

针对目前视频监控系统不断升级改造存在的布线工作量大、布线成本高、无法存储及计算海量视频文件的问题,该文提出基于电力载波技术和云计算框架的视频监控系统。视频数据经过调制解调、振荡、放大、耦合等过程,利用电力线网络传输到各分控点,通过互联网传送到云端,利用云端强大的存储、计算能对视频数据进行各种处理。设计中硬件部分的ARM11微处理器主要负责视频数据的采集、编码并封包传送到PLC调制解调模块,完成数据收发控制和系统任务调度。软件部分主要包括开发系统搭建、USB摄像头驱动、视频数据采集、LCD实时显示、网络传输和双核数据处理等。该文的设计充分结合电力载波和云计算的特点,在视频监控领域中具有较高的应用价值。

猝发通信载波恢复算法仿真分析

针对猝发通信系统信号持续时间短的特点,为解决猝发载波快速捕获难、算法复杂度高的问题,文中研究了短猝发抗大频偏相干载波恢复工程化方法。首先采用基于参数迭代优化的频率估计算法进行载波初始恢复,其次利用基于区间累积的相位估计算法实现相位精准捕获,实现相干载波快速同步,最后采用MATLAB仿真软件进行猝发通信载波恢复算法性能验证分析。结果表明,在E_(S)/N_(0)=0 dB条件下,使用64个符号,归一化频率偏差估计范围达±40%;在E_(S)/N_(0)=1 dB条件下,使用32个符号,归一化载波频偏估计方差优于10^(-5);在E_(S)/N_(0)=2 dB条件下,使用约200个符号,可以实现锁相环快速锁定。该算法及仿真数据可用于猝发通信系统工程设计,以降低系统开销,提高快速捕获能力。

成对载波多址技术在靶场卫星通信系统中的应用

卫星通信具有覆盖范围广、部署方便和不受地理环境限制等优点,是靶场信息通信系统的重要组成部分,但由于卫星转发器资源有限、通信保障难等原因,致使卫星通信系统应用存在一定的限制。采用将基于相关函数的成对载波多址(Paired Carrier Multiple Access, PCMA)技术应用于靶场卫星通信系统的方式,通过PCMA设备使通信双方工作在同一频段,从而节约近一半卫星转发器资源,同时实现卫星通信保障需求,具有较好的自干扰抑制能力,有效提升了靶场卫星通信系统性能。

反向散射中基于载波索引的混合NOMA方案

基于功率域非正交多址的环境反向散射通信系统上行链路常通过距离差完成用户配对。无源反向散射系统的双重信道衰落,导致远端边缘设备无法满足通信所需功率或解码所需信干噪比(Signal-to-Interference-Noise Ratio,SINR)约束。为了解决上述问题,提出一种OFDM和具有索引调制(Index Modulation,IM)的OFDM混合的上行NOMA方案,该方案由标签调制方案和反射系数调节方案组成。OFDM-IM提供了更好的能量效率,可以使功率水平低的设备满足通信条件。反向散射设备(Backscatter Devices,BD)根据接收到的功率水平,灵活地选择OFDM或者OFDM-IM,并在功率域叠加;通过调节反射系数保证叠加信号的功率差,接收机利用功率电平来执行多用户检测。实验结果表明,该方能够有效地提高远端用户解码的成功率,并且解码用户数量的增加提高了系统容量。

室内VLC-WiFi异构网络中多色载波资源分配

可见光通信接入点(VLC AP)在室内密集部署的方式在扩大VLC-WiFi系统容量的同时,增加了覆盖的小区间干扰。为了降低小区间干扰,提高系统的吞吐量和平均用户满意度,本文设计了多色载波分配与功率控制(MCAPC)的资源分配方法。该方法依据VLC AP的部署位置和信道特性,采用软频率复用方法确定各VLC AP的无干扰的主载波和多色副载波,并设计基于匹配博弈的载波和子频带分配算法为用户分配异构网络的频带资源;最后,设计基于功率控制效用值的干扰抑制的载波功率控制算法进一步抑制小区间干扰。研究结果表明,所提MCAPC方法能够提高室内多色VLC-WiFi异构网的系统吞吐量和用户的平均满意度。

北斗系统多频载波相位整周模糊度解算方法研究

研究利用LAMBDA方法来解算三频载波相位BDS系统和GPS系统整周模糊度并分析其固定精度情况。通过采用2 km、5 km、8 km、10 km和12 km五条基线进行单系统解算对比,实验结果表明,无论是BDS还是GPS,在进行单系统RTK解算中,N方向坐标偏差变化幅度较其他两个方向变化都是最大的;在进行5 km的基线解算中,BDS三个坐标方向偏差基本保持在-0.2~0.4 m之间,相对于GPS系统较好;5 km的基线解算中,GPS系统三个方向坐标偏差值基本在-0.1~0.1 m之间,较BDS系统稳定且精度高。2 km基线的时候在200历元左右GPS固定精度明显优于BDS,5 km的时候GPS在1 000历元左右模糊度固定精度明显要比BDS高,但是随着基线长度的增加,GPS系统模糊度固定精度逐渐趋近,直至小于BDS系统。

低载波比牵引系统的感应电机特征根离散化模型研究

在大功率和高速电机驱动领域,电机控制系统将运行于低载波比工况。传统的一阶欧拉、二阶双线性等降阶离散化模型在低载波比下由于离散化误差过大,对应的状态观测将出现幅值和相位的稳态误差,严重时甚至出现发散不收敛现象。针对上述问题,该文提出了感应电机特征根离散化模型。通过构建感应电机的复矢量模型状态空间方程,将满秩的状态转移矩阵进行对角化,得到状态转移矩阵的精确离散化结果,该模型在低载波比时仍具有较高的离散化精度。同时,提出了一种基于伯德图的离散化误差定量分析方法,通过定量对比不同离散化模型和连续域模型之间观测变量的幅值和相位误差,从理论上证明了提出方法的优越性。最后,通过仿真和实验验证了上述感应电机特征根离散化模型在低载波比下均具有良好的稳态精度与暂态跟随性能。

5G三载波聚合部署方案研究

载波聚合是5G SA组网部署方案中的重要技术之一,对提升用户体验具有重要价值。当前2CC载波聚合(100 MHz+100 MHz)在现网应用已较为成熟,3CC应用尚在探索阶段。根据3GPP R15协议规范,结合SRS载波轮发技术与SuperMIMO技术研究,探索出一套完整的3CC融合技术方案,并通过测试验证了该方案的可行性及先进性。

正交方波LoRa载波同步问题的分析和解决方法

基于COSTAS环的载波同步环路在对较大相位差的正交方波远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)信号进行载波同步时,入锁时间长甚至出现失锁现象。针对这一问题,首先分析了正交方波LoRa物理层原理,指出其本质为具有前导码的正交相移键控信号(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK);然后利用正交方波LoRa的前导码结合同步环路设计了改进算法。仿真结果显示,改进算法适用于有前导码的QPSK信号,相比于传统算法,在相位差大于45°时仍能保持良好的工作性能,在信噪比低于20 dB时具有更小的频率误差。