大时延扩展CDMA信道下空时多用户检测

提出了基于平行因子分析的大时延扩展CDM A信道下空时多用户检测算法。文中建立了大时延扩展CDM A信道下接收信号新模型,它将接收信号看成是2个三线性模型之和,并提出了广义三线性交替最小二乘的算法(TALS-G)进行空时多用户检测。仿真结果说明:TALS-G算法具有较好误码率性能,且该方法在阵列扰动情况下仍有较好的性能。它无需信道衰落系数和DOA信息,是盲信号检测方法,具有鲁棒性。

GSM-R直放站引起的多径时延扩展问题分析与解决

针对GSM-R网络中直放站使用导致的多径时延扩展问题,阐述多径时延扩展原理,分析多径时延扩展给CTCS-3列控系统应用带来的影响,并提出降低、消除直放站引起的多径时延扩展的应对措施。

基于实时计算时延扩展的LMMSE信道估计算法

为了进一步提高LMMSE信道估计算法在工程应用中的实用性和性能,提出了一种实时计算时延扩展的LMMSE的信道估计算法,并仿真完成了对其性能的验证。该算法在信号接收端,通过实时计算时延扩展代替取固定值,得到更准确的信道自相关矩阵R_(HH)。同时使用解码产生出的软信息,通过反馈更新LMMSE信道估计H_(LMMSE)表达式中的LS信道估计H_(LS),再次计算响应,从而综合提高对信道频率响应的估计准确度,还原发送信息。仿真结果表明,该算法在不显著增加计算复杂度的基础上,误码率比的多种固定值时延扩展的LMMSE算法估计都要小,达到了的提高实用性和性能的目的。

基于时延扩展的主动测高算法

无线电高度计能给飞行平台提供精确的高度信息,不仅能保证平台平稳、安全飞行,还能便于定位处理。常见的测高方法采用提取回波前沿的方法来测高,不仅精确度不高,回波信号也利用不全。在主动测高的模型下,采用宽波束照射到地面,信号经地面反射后到达接收机,由于地面照射圆具有一定的面积,将地面划分成多个等距离环。在波束指向存在偏角时,提出了时延扩展的测高方法,讨论偏角对测高结果的影响。利用面目标的时延扩展对波束偏角进行判定和估计,并测量偏角,进而得到高度测量值。即利用最短回波时延和最长回波时延测量波束偏角和平台高度。通过仿真验证了该算法比传统算法具有更高的测高精度。

极化捷变减小室内传播时延扩展

减小室内传播时延扩展对提高室内无线通信系统的性能有重要意义。通过深入研究了室内各种不同极化波的传播特性,分析指出小倾角正交极化波的正交性在室内传播中能较好保持,并在此基础上提出一种利用极化捷变减小室内传播时延扩展的思路。理论推导和仿真结果证明了其有效性。

水声信道时延扩展分析

主要分析海水等声速层水声信道时延扩展特点,介绍了远距离双程时延扩展与环境参数之间的关系,给出了影响时延扩展的主要参数。最后介绍海水正、负梯度信道与等声速信道下时延扩展的一般关系。等声速层信道时延扩展随距离呈现明显的分段结构,在近距离范围内呈现线性增加趋势,远距离范围外基本保持为常数(50km范围内)。

修正时延扩展卡尔曼滤波MIMO声纳目标跟踪方法研究

分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)声纳是一种通过MIMO技术规划时空信道来提高声纳探测性能的新型主动探测声纳体制。由于分布式MIMO声纳节点分布间隔大,水中声速较小,由各发射节点同步发射的测距信号将经过不同的时延到达目标,因此各接收节点测得的距离值分别对应于目标不同时刻的状态。常规的定位方法并没有考虑传播时延对测量值的影响,因而定位精度受到限制。提出了一种修正时延的扩展卡尔曼滤波方法(Modified Extended Kalman Filter,MEKF)对分布式MIMO声纳系统中的移动目标进行跟踪。仿真结果表明,与常规的目标定位跟踪方法相比,该方法有定位精度高、收敛速度快、跟踪性能稳定的特点。

室内宽带多输入多输出抽头时延线新模型研究

根据室内无线电波传播规律和实测数据,研究建立了一个新的抽头时延线模型,该模型可以简单有效地估计视距和非视距路径下室内平均功率时延谱,并与实验结果一致.在广义平稳非相关散射信道前提下,通过分析抽头时延模型频率相关系数、抽头系数分布和相关性、抽头多普勒频谱等特性参数,给出了评估抽头时延线模型的新方法.文中建立的信道模型和参数,对于室内多输入多输出无线信道模拟仿真有较为重要的意义.

面向差异化变电场景的无线信道测量与建模研究

无线通信网络对新型电力系统的建设和发展至关重要,信道测量和建模是构建无线通信系统的基础。首先,文章面向差异化变电应用场景在470 MHz和2.4 GHz频段开展信道测量工作;其次,基于信道实测数据,研究变电场景下路径损耗、阴影衰落和时延扩展建模方法;对比分析不同频段下、室内外场景的信道建模结果。最后,将建模结果与3GPP标准化信道参数作对比,结果表明,变电场景信道参数与3GPP标准化信道参数有很大不同。文章获得的信道参数填补了现有标准在电力场景的空白,为新型电力系统下无线通信网络的部署和优化提供基础信道模型。

多径效应对无线通信系统性能的影响

无线通信过程中由于信道中障碍物的影响,使得信号从发射端到达接收端时存在多条路径,在接收端引起多径效应。信道模拟器在基带处理多径信号,然后变换到射频段,这与实际情况有所出入。软件仿真模块呈现为一个黑盒子,屏蔽了多径效应的本质。针对这一问题,采用虚拟仿真技术开发多径模型,将抽象的理论知识呈现为直观的现象。利用多径效应模型分析多径效应对无线通信系统的性能影响,给实验者提供身临其境的感受,并且界面友好、实验操作简单,帮助实验者掌握无线通信中的多径效应问题。多径效应对无线通信系统的性能影响实验采用浏览器/服务器模式,可以远程操作实验平台,同时多人进行操作,相互之间不存在操作干扰,便于开展实验,实现个性化学习。

城市微小区场景4.9与28 GHz信道测量对比研究

随着第五代移动通信技术(5G)的高速发展,毫米波频段信道传播特性的研究成为了新的热点。通过比对毫米波(Millimeter-wave)频段和亚6 GHz(Sub-6G)频段的瞬时信道特性,可以更好地了解高频信道的传输特性,有助于未来波束成形和用户调度等技术的发展。就该研究目标,在城市微小区(Urban Micro-cell,UMi)场景下进行了信道测量,并对两个频段信道的统计特性进行了对比研究。测量环境包括视距(Line-of-sight,LOS)传输环境和非视距(Non-line-of-sight,NLOS)传输环境。从测量数据中提取了功率时延谱(Power Delay Profile,PDP)、路径损耗(Path Loss,PL)、时延扩展(Delay Spread,DS)和到达方位角(Azimuth of Arrival,AOA)等参数。对上述参数进行分析,发现4.9和28 GHz频段的信道在路径损耗和时延扩展上有着相似的统计特性,在功率时延谱和到达方位角上可以观察到28 GHz频段的信号多径分量(Multipath Component,MPC)更少,信号的主径更加清晰。提供的信道参数对未来5G毫米波信道建模和仿真具有参考意义。

临近空间高速飞行器综合信道模型研究

针对临近空间飞行器在高速飞行时所经历的高动态多普勒和等离子鞘套等恶劣通信环境以及其通信中断问题,提出了临近空间高速飞行器的综合信道模型方案,在对综合信道内电波传输信道特性分析的基础上将其建模为频率选择性快衰落信道;同时建立了等离子鞘套信道的数学模型,利用传输矩阵法和FDTD算法计算了表征大尺度衰落的电波传输透射系数,并根据散射信道建模方法给出了小尺度衰落的仿真模型并对其参数的获取进行了分析。仿真计算和定性分析表明了该综合信道模型方案的可行性。

短波信道相干带宽的计算

介绍了一种双层平谷电离层电子密度模式。从该电子密度模式和电离层波传播特性出发确定多径分量,计算短波信道相干带宽。计算并分析了不同工作频率以及不同通信距离下的相干带宽。与采用单层电子密度的模型相比,由于双层平谷模型可以更准确地分析由电离层反射的多径分量以及它们的路径损耗,因此其计算的相干带宽比单层模型更接近实际测量值。

基于信道测量的3～6GHz城市环境传播特性研究

3.35 GHz、4.9 GHz和5.4 GHz是我国5 G移动通信系统的候选频段,目前这些频段在城市宏小区场景下的无线信道特性研究较为少见。文中在西安高陵区典型室外宏小区环境下对上述候选频段进行了信道测量和建模分析。结合安捷伦E4438C信号源和泰克RSA 6114实时频谱仪,设计搭建了基于扩频相关法的信道探测系统,提取分析得到了视距和非视距环境下各频段的路径损耗模型和均方根时延扩展。实测结果表明,3.35 GHz、4.9 GHz和5.4 GHz的路损指数与城市环境典型值吻合较好,通过与ITU M.2135模型对比,发现实测模型与ITU M.2135的非视距模型基本吻合,与视距模型存在差异性。各频段的均方根时延扩展均较好地服从Log-Normal分布。该研究为5 G关键技术性能评估,以及室外无线通信网络的规划和优化提供了理论基础。

煤矿井巷多径电波接收信号特性分析

为得到电磁波在煤矿井巷的传播特性,分析了矩形空直井巷内电磁波的多径传播规律。在帐篷定理模型基础上,推导出接收信号入射角求解公式及接收功率计算公式。仿真分析结果显示:载波频率从1 Hz增加到5 GHz时,信号损耗先增加后减小;通信距离增加导致接收功率衰减变大,且垂直极化波的衰减大于水平极化波;载波频率越低,时延扩展越大;通信距离增加导致时延扩展变大,且垂直极化波的时延扩展比水平极化波小。

隧道内微波多径传播特性的仿真

运用射线法和帐篷定律模型对空直矩形隧道微波载波的多径传播特性进行了仿真研究。结果表明 ,隧道中信号传输的时延扩展和信号的衰减均与载波频率有关。载频越高 ,时延扩展越小 ,而衰减越大。这是由于在相同的隧道壁粗糙度下 ,波长短的信号散射衰减更大 ,因而具有较少的反射路径。此外 ,隧道中垂直极化波的时延扩展比水平极化波的要小 。

矿井井筒中电磁波传播特性研究与无线通信试验

为获得矿山井筒环境中的无线信道特性,在矿山井筒中开展了2.4 GHz典型电磁波频段在定向天线点对点通信形式下的窄带与宽带测量试验,呈现了路径损耗、时延扩展等关键信道参数及其分布规律并与地下巷道信道进行了对比讨论。结果表明:路径损耗系数小于自由空间,表现出波导效应;RMS时延扩展符合对数正态分布,其均值小于巷道中的测量结果;随罐笼深度的增加,RMS时延扩展先增加后减小;90%相干度带宽在绝大多数情况下小于12 MHz,可传输视频、语音、数据;综合来看井筒环境中信道条件良好。在信道认知的基础上设计了基于WLAN的罐笼无线视频监控系统,该系统在现场运行一年多效果良好。这些研究对井筒通信与监测系统设计提供了重要依据和参考。

定向航空中继网络中一种基于链路距离分环的多址接入协议

在定向航空中继网络中,中继飞机利用定向天线通信距离远、发射功率小、无线信号干扰范围小等优点,辅助地面节点克服地形遮挡、信号衰弱大、通信距离受限等缺点,以较少的跳数进行通信,有效降低端到端数据传输时延、提高网络吞吐量。针对定向航空中继网络中由于通信链路长、无线信号传播时延与数据传输时延相近,所引起的通信时延扩展、多址接入协议效率低等问题,提出了一种基于通信链路距离进行分环的时分多址接入协议(link distance division based time division multiple access protocol,LDD-TDMA)。与传统的TDMA多址接入协议中所有链路均使用相同的时隙长度不同,LDD-TDMA根据通信链路的距离远近使用不同的时隙长度。进一步为了简化协议实现,提出通信覆盖范围分环的概念,使得处于同一个环内链路距离相近的节点使用相同的时隙长度。接着,建模分析并推导出了最大化多址接入效率的分环的个数、分环半径与节点最大通信距离之间的闭合表达式。最后,仿真结果表明,当中继飞机最大通信距离为200 km、分环个数为4时,LDD-TDMA的多址接入效率相较于传统的TDMA可提高13.37%。

空时MIMO信道模型的研究与仿真实现

对基于统计相关的MIMO信道模型进行了深入研究,提出了一种空时MIMO信道建模方法,并基于C语言搭建了MIMO无线信道模型的仿真平台。这一仿真模型同时考虑了时延扩散、多普勒效应、波达方向及角度扩展等信道参数,能够完整地描述无线衰落信道的空间、时间以及频率特性,具有运算复杂度低、产生简便等优点,从而为MIMO无线链路性能仿真、系统容量分析以及实现算法性能评估提供了有力工具。

2GHz无线电波在煤矿井下隧道传播的研究

由于矿井隧道的特点,采用微波频段的井下移动通信系统在工作时会出现明显多径效应和多普勒频移效应。通过对煤矿井下无线信道特性的理论分析,可将信道等效为指数衰落信道。本文采用均匀间隔的延时抽头线模型对矿井隧道进行了建模,对2GHz的无线电波在煤矿井下隧道传播的情况进行了研究。研究表明:对于微波无线电信号,在煤矿井下隧道传播时均方根时延扩展是70ns,这与实际测量值相符合。