基于输入串联输出并联的双向全桥串联谐振DC-DC变换器系统控制策略研究

对基于输入串联输出并联(ISOP)的双向全桥串联谐振DC-DC变换器(DBSRC)系统的控制策略进行研究。采用周期平均法构建DBSRC及其ISOP级联系统的小信号模型及对应传递函数,其中各DBSRC子模块输入电压均受其他模块移相角影响。为了实现子模块输入电压的均衡,提出一种差分输入电压均压(DIVS)控制策略,该策略实现了系统控制框图中输出电压环和输入均压环的解耦控制。相比传统输入均压控制策略,该策略所需的通信数据量较少,具有较高的动态响应性能。最后,通过仿真和12kW样机的实验结果验证了DBSRC小信号模型的准确性及DIVS控制策略的有效性和优越性。

输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

多模块输入串联、输出串联（input-series output-series,ISOS）型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。

混合毫米波射频/多输入多输出-自由空间光通信中继系统

为准确评价混合毫米波射频/多输入多输出-自由空间光通信(millimeter Wave Radio Frequency/Multiple Input Multiple Output-Free Space Optical,mmW RF/MIMO-FSO)中继系统的性能,利用Meijer-G函数推导出混合mmW RF/MIMO-FSO中继系统端到端中断概率、误码率以及遍历容量的闭合解析表达式。该混合系统的中继采用固定增益方案、接收端采用等增益合并方式合并多路信号。mmW RF信道服从Nakagami-m衰落,FSO信道服从Gamma-Gamma分布。数值仿真结果显示,MIMO技术可以有效缓解由于大气湍流强度的增强而导致的混合中继系统性能降低。随着激光发射器和光电探测器相对应的收发孔径数目的增加,混合中继系统性能逐渐增强,但与此同时系统的复杂度也不断提高。综合分析可知,当激光发射器发送的激光信号束与光电探测器使用的接收孔径数相等且都为2时,MIMO-FSO链路的性能达到最佳状态。

基于合作似然检测和球形译码的多用户多输入输出多跳中继系统

针对多输入输出(MIMO)系统在传输数据过程中的误码率(BER)和信道容量优化问题,提出一种基于合作似然检测和球形译码的多用户MIMO多跳中继系统。首先,该系统构建二阶协作的MIMO中继系统模型对信道数据的中继传输过程以及路径损耗、阴影衰落情况进行分析;接着,通过球形译码来推导出等效的最大似然规则进行对数正态阴影衰落检测;最后提出最大调和平均信道功率选择策略,基于相关性链路度量和最大信道功率阈值为用户选择误码率更小的接入链路,从而改善多用户MIMO系统的性能。实验仿真结果显示,与基于互信息最大化的多用户MIMO多跳中继系统以及基于解码转发和多入多出技术正交空时分组编码(STBC)的中继系统相比,该系统在数据传输过程中的平均比特误码率分别降低了27.4%和32.6%,平均信道容量分别提高了9.5%和12.7%,因此在减少误码率和提高信道容量上具有较好的效果。

多输入多输出协作网络的增量中继技术研究

研究表明增量中继技术既能够使无线协作网络达到较高的分集增益,同时也可以提高系统资源(频谱,功率等)的利用率。文中研究了一个多输入多输出(Multi-input Multi-out-put,MIMO)中继信道,包含1个信源,1个中继以及1个信宿,所有节点均为多天线。中继节点为半双工工作模式,且采取增量中继技术。仿真结果表明其在性能上优于原有方法。

基于不完全信道信息的MIMO双向中继系统线性预编码算法

针对配置两个通信节点的多输入多输出双向中继系统,提出一种基于不完全信道状态信息的预编码设计方案,该方案综合考虑信道估计误差与信道反馈延迟的情况。在中继发射功率受限的条件下,以最小均方误差为准则设计以预编码矩阵为变量的优化问题,提出矩阵分解和联合迭代两种线性预编码算法。矩阵分解法通过矩阵分解推导得到中继矩阵的闭式解;联合迭代法利用迭代算法交替迭代来联合优化预编码矩阵和接收端处理矩阵,直到算法收敛数。仿真结果表明,随着信噪比由0到25dB逐渐增大,与现有方案相比,矩阵分解法能有效地降低系统的误比特率,联合迭代法能获得最佳的系统性能提升。

打印口增设双向输入输出功能的方法

在实际应用中,若能利用计算机向外部提供可编程的数字脉冲,并能够读回外部的数字信号,再根据编好的程序进行数字分析,处理和下一步的控制,则对数字电路的调试和应用产生很大的帮助作用。对打印口增加双向数据输入输出功能正是由此应用而生的。它需要的设备少,使用简洁方便,并且适合于快速处理的场合。通过增设A/D,D/A转换装置,也可以使计算机对模拟电路进行分析和处理。从而对于过程控制,数据采集,电路调试均有很好的作用。

独立输入并联输出双有源全桥DC-DC变换器无电流传感器均流控制

针对电力电子变压器(power electronic transformer,PET)中的独立输入并联输出双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的功率平衡问题,基于双重移相控制(dual phase shift,DPS)提出一种无电流传感器均流控制策略,可保证系统各相DAB模块在参数不匹配或输入电压幅值不相等时能实现传输功率的自动平衡。该方法通过扰动实现系统参数的自动估算,并完成各相并联输出模块的逐级自动均流,从而实现各DAB并联模块的功率平衡控制;相比传统的单移相均流控制方法,提高了变换器运行效率的同时简化了系统电路降低成本。以两相独立输入并联输出系统为例,搭建10kW实验平台进行稳态和暂态实验,验证所提出控制方法的可行性和优越性。

MIMO双向中继网络的预编码设计与功控策略

为加强MIMO双向中继系统的空间复用增益,研究一种低复杂度的发送和接收预编码矩阵.利用子空间对齐方法,将双向MIMO信道分解为多路单入单出(SISO)的子信道形式,使得两个源用户能够使用网络编码获取更好的空间复用增益.同时通过矩阵计算和转化,给出了一种优化的功率分配方案.在确定优化矩阵后,该方案能够为每个子信道独立地进行优化功率分配,并且能够得到各节点间优化功率分配的闭合表达式,从而将算法复杂度从O(n3)降低为O(n).仿真结果表明,在典型场景下,所提方案在具有更低复杂度的优势下,系统性能接近优化的梯度下降迭代方案,优于传统单纯前向放大转发方式(AF),有2.99 bit/(s·Hz)的性能增益.

基于输入电压前馈的双向有源桥DC-DC变换器虚拟功率控制方法

针对电力电子变压器前级单相脉冲整流器直流侧电压含有二倍电网频率脉动的现象,该文以电力电子变压器中的双向有源桥式DC—DC变换器为研究对象,研究在输入电压脉动情况下变换器输入与输出之间的关系。首先通过变换器的小信号模型,分别针对输出电压开环和闭环控制情况,揭示输入电压脉动情况下输入与输出电压之间的定量关系。为了抑制输出电压脉动,提出一种基于的输入电压前馈的虚拟功率控制方法,并且选取虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制与之对比。在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对理论分析和抑制算法进行实验验证。实验结果表明:在输入电压脉动情况下,输入与输出电压之间的定量关系描述正确,并且传统电压闭环对输出脉动的影响很小,与虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制相比,所提出的输入电压前馈的虚拟功率控制方法能更加有效地抑制输出电压脉动,并且在输入电压突变和负载突变时也具有最优的动态性能。

基于功率的双向AF MIMO中继系统收发器设计

针对多用户对双向放大转发多输入多输出中继系统中用户和中继的收发器联合设计问题,基于节省功率的目的,提出了在满足每个用户均方误差约束的条件下最小化用户和中继总功率的优化问题。由于所形成的优化问题是非凸的,难以求得全局最优解,因此将原问题分解为3个便于处理的子问题,对这3个子问题分别进行求解,在此基础上提出了一种基于交替优化的迭代算法去求解原问题。仿真结果表明,所提算法相较于其他算法可以有效地节省用户和中继的总功率。

格约简辅助MIMO双向中继网络编码设计

近年来,在无线通信领域受到广泛关注的网络编码技术,允许中继节点对接收到的多路数据流进行适当处理后转发多路数据流的合成信息。MIMO双向中继通信网络中网络编码方法分为两个阶段:两信源节点分别将预发送的数据行格约简辅助(LRA)进行预编码操作,然后发送给中继节点;中继节点利用概率分布特性估计去除噪声的异或阈值区域,利用异或阈值区域对接收到的混合信号进行区域量化处理,并将结果广播给两信源节点。仿真结果表明,本文所提出的网络编码方法比经典的放大转发MIMO双向中继网络编码方法在性能上获得了较大的增益。

多用户MIMO双向中继信道鲁棒预编码

在多用户MIMO双向中继系统中,若使用非理想信道模型,中继处仅能获得部分下行信道状态信息,这样将导致系统性能大幅度下降。由此提出基于最小信干噪比最大化的鲁棒预编码方案。仿真表明,该方案不仅可以使最差信干噪比最大化,也有效地改善了系统的比特误码率性能。

基于非对称信道的双向中继传输方案

针对双向中继系统广播时隙的两信道质量非对称时数据传输率受弱链路质量影响而使强链路质量信道增益未被充分利用的问题,提出一种新的传输方案。该方案采用先验比特信息方法,弱链路质量的节点在接收信号时利用已知比特信息,通过映射的子集来解调信号,使符号间的最小欧氏距离变大,两链路以与各自质量所对应的数据传输率进行传输,同时能达到两链路相同误比特率的要求。仿真结果表明该方案可应用到非对称信道的双向中继实际场景。

双向中继对秩亏MIMO信道容量影响的分析

针对多输入多输出(MIMO)信道矩阵严重的秩亏问题,使用基于放大转发协议的协同双向中继,形成富散射环境,从而有效提高信道矩阵的秩.由于在两个节点之间双向同时传输数据,提高了频谱利用率.理论分析和仿真表明,与不使用中继辅助的MIMO信道相比,所提出方案在视距环境中能够有效提高秩亏MIMO信道的容量;同时,由于使用双向中继,利用自干扰消除的检测方法,使得其所需的时隙仅为传统放大转发中继的一半.信道增益矩阵的选取在传统放大转发协议的基础上增加了门限约束,进一步提高信道容量.

MIMO双向中继GSVD线性预编码的功率优化算法

为优化多输入多输出双向中继系统的功率分配,应用广义奇异值分解方法对角化一对用户到中继的信道,并划分成两种传输模式:单向和双向中继传输模式.针对划分后的空间子信道采取矩阵置换的方法对齐中继节点处的链路信号.此外,相比传统的每个节点总功率约束,提出约束单链路下3节点总功率的方法来最大化系统平均总速率,获得功率优化的封闭解并降低计算的复杂度.仿真结果显示,所提功率算法具有和全局优化算法非常相近的性能,且在30dB处,天线规格从3-5-3到4-6-4再到5-7-5,能够带来近2bit/(s·Hz-1)的递增增益.

MIMO双向中继系统中一种交替迭代结构

为进一步提高多输入多输出(MIMO)双向中继系统性能,该文在梯度下降法的基础上,引入用户端功率分配和发射预编码与接收波束成形,结合中继站波束成形矩阵和分配功率相,构成一个完整的联合交替迭代结构(AIS);通过固定变量循环计算,逐个得到各个变量的最优值。仿真表明,与梯度下降法、迫零和最小均方误差加注水功率分配法相比,该文交替迭代结构方法的速率有所提高,误码性能提高较明显。当误码率等于10-2时,与3种算法中最优的梯度下降法相比,该文方法可获得2.5 d B的信噪比增益。

双向MIMO中继网络中采用信道独立预编码的自干扰消除技术

双向中继网络在提高频谱效率的同时会引入额外的自干扰,本文针对放大转发(AF)模式下双向多输入多输出(MIMO)中继网络中的自干扰抵消问题,从消除信道估计误差引入的剩余自干扰着手,提出一种采用信道独立预编码的盲干扰抵消(BIC)方案。新方案在源节点对信息进行行空间预编码,从而构建不依赖于MIMO信道矩阵的期望信号子空间和自干扰子空间,实现未知信道状态下自干扰抵消和期望信号分离,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰信号。在此基础上,以最大化有效信噪比为目标设计最佳预编码,通过推导可达和速率的闭合表达式,分析不同方案下信道估计误差对可达和速率的影响。仿真结果表明,新方案在不同的信道估计误差下,能够实现完美自干扰消除,其检测性能和容量均优于基于信道估计的自干扰消除方案。

非对称MIMO双向中继干扰信道的干扰对齐算法

针对非对称的多用户MIMO双向中继干扰信道,本文提出了一种简化的基于最大信干噪比的干扰对齐算法,给出了信号对齐和干扰抑制可行性条件及其方案,并分析了系统容量和自由度。本文算法的中继节点不必做复杂的信号处理,大大降低了整个系统的信号处理复杂度;同时,本文算法是基于最大信干噪比方案,与现有文献的中继迫零方案比较,大大提高了系统在中低信噪比时的容量;进一步,分析证明了基于本文算法的K用户对双向中继干扰网络的自由度可以达到2sum from i=1 to K d_i。

大规模天线全双工双向中继系统的干扰分析

针对全双工中继的残留回路干扰(RLI)和大规模多输入多输出(Massive MIMO)的导频污染问题,研究了一个多对用户的全双工双向中继系统,其中用户均为单天线,中继对信号进行最大比合并/最大比发射波束赋形,信道估计阶段使用长度为τ的导频序列,且τ=K.理论分析得出,当中继的收发天线数均趋于无穷大时,全双工中继的RLI和导频污染同时趋于零,并且用户对之间干扰和噪声均被消除.仿真结果证实了上述理论分析,并且随着中继天线数的增大,系统的频谱效率和能量效率将逐渐提高.进一步仿真表明,当中继的收发天线数大于160时,全双工双向中继系统的频谱效率优于半双工双向中继系统,继而优于全双工单向中继系统,并且优势随着天线数的增大更为显著.因此,大规模天线的全双工双向中继相较传统的中继系统具有更好的通信效率.