一种3D Massive MIMO Kronecker信道模型

为建立适用大规模MIMO系统性能分析和评估的信道模型,提出了一种3D Massive MIMO Kronecker信道模型。在传统3D MIMO Kronecker信道模型研究基础上,利用生灭过程建模散射簇在阵列轴的非平稳演变来表征Massive MIMO信道的非平稳特性,将生灭过程的影响抽象为幸存概率矩阵。通过仿真实验可以验证,所提信道模型不仅能够表征大规模天线阵列的空间相关性,而且可以描述散射簇在大规模天线阵列轴上的演变。

基于3种典型天线阵列的3D MIMO Kronecker信道建模

在传统的二维多输入多输出(two dimensional multiple input multiple output,2D MIMO)信道模型基础上,引入仰角因子研究三维多输入多输出(three dimensional MIMO,3D MIMO)信道模型。推导出基于均匀线形阵列(uniform linear array,ULA)、均匀圆形阵列(uniform circular array,UCA)和均匀矩形阵列(uniform rectangle array,URA)的3D MIMO Kronecker信道模型,并进一步讨论了信号离开角和到达角分别服从高斯分布、拉普拉斯分布和VMF(Von Mises Fisher)分布时的信道模型。仿真结果表明,当信号空间角度服从VMF分布时所建信道模型容量最大,在该角度分布下基于ULA信道模型的容量优于UCA和URA。

基于GRU和LSTM组合模型的车联网信道分配方法

针对车联网中高通信需求和高移动性造成的车对车链路(Vehicle to Vehicle,V2V)间的信道冲突及网络效用低下的问题,提出了一种基于并联门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的组合模型的车联网信道分配算法。算法以降低V2V链路信道碰撞率和空闲率为目标,将信道分配问题建模为分布式深度强化学习问题,使每条V2V链路作为单个智能体,并通过最大化每回合平均奖励的方式进行集中训练、分布式执行。在训练过程中借助GRU训练周期短和LSTM拟合精度高的组合优势去拟合深度双重Q学习中Q函数,使V2V链路能快速地学习优化信道分配策略,合理地复用车对基础设施(Vehicle to Infrastructure,V2I)链路的信道资源,实现网络效用最大化。仿真结果表明,与单纯使用GRU或者LSTM网络模型的分配算法相比,该算法在收敛速度方面加快了5个训练回合,V2V链路间的信道碰撞率和空闲率降低了约27%,平均成功率提升了约10%。

基于Kronecker法的MIMO信道模拟及硬件实现

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)无线通信系统,在基于Kronecker的MIMO信道模型中综合考虑了路径损耗、阴影衰落和多径衰落等因素,实现了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的MIMO信道模拟器,并分析了硬件设计方案以及MIMO信道模拟的实现方法。实测结果表明,设计的MIMO信道模拟器可以模拟瑞利衰落、莱斯衰落以及阴影衰落等常见的信道衰落类型,能够应用于3GPP、COST-207等标准信道模型的复现。该模拟器可作为无线通信系统研究的测试设备,辅助通信系统研究的算法验证、方案优化以及性能分析。

基于复杂信道服务模型的高效可靠链路控制方法

面向无线通信网络化应用发展趋势,针对无线链路容错概率高、实时变化大、信道带宽窄导致链路可靠控制难的问题,提出了基于复杂信道服务模型的高效可靠链路控制方法;分析了无线传播复杂信道服务模型的多种特点,提出了基于无线信道服务模型紧密耦合高效适配的控制机制,设计了无线链路层自适应分组反馈控制流程,结合帧结构设计给出了数据分组长度、最大重数次数等关键参数演算方法;在物理层最小分组长度对应传输成功率85%~99%条件下,仿真给出最佳分组长度为最小分组的2~9倍,最大重数次数为9次缩减至4次;仿真验证表明:在业务数据包长度为最小分组长度的10~100倍时,相比无链路控制状态,传输成功率由1%~90%改进至99.99%以上,平均吞吐量可提升两倍以上。

机舱环境5G信道传播模型及信号覆盖研究

针对机舱无线通信覆盖不全面、速度慢、不稳定等问题,该文基于射线跟踪方法构建了机舱环境第5代移动通信技术(5th generation mobile communication technology,5G)信道模型,并分析了信号覆盖能力及信道参数特性。首先,利用三角面元对真实的机舱环境进行三维几何重构,以降低射线跟踪方法获取信道参数的复杂度;然后,结合分簇算法构建5G信道传播模型,进而分析了机舱环境下5G信号覆盖和通信性能。仿真分析结果表明,簇功率偏移和簇时延偏移服从高斯分布,簇到达方位角和簇到达俯仰角偏移服从拉普拉斯分布,同时发现,机舱环境中的密集散射体是影响5G信号覆盖范围的关键因素。上述结论可用于机舱环境5G基站的无线通信信号覆盖预测和多径参数评估等领域。

层流信道中基于模型驱动的信道建模方法

针对已有的层流信道模型不能直接应用于存在目标的复杂层流信道的问题,提出一种基于模型驱动的信道建模方法.研究了存在目标的层流扩散信道的系统模型,在无目标平流模型的基础上加入参数,考虑层流和目标对接收分子的影响.结合仿真结果,将有目标的复杂层流信道近似为两个稳定的层流信道,建立有目标的点源-接收机层流扩散信道模型.结合神经网络使用Levenberg-Marquardt算法对信道模型参数进行学习和预测,同时提出基于数据和模型驱动结合(combination of data and model driven, CDMD)的检测方法对目标进行检测.结果表明:通过公式数据与仿真数据对比验证了其信道模型的准确性,所有数据的相关系数为0.999 15,该神经网络模型具有可行性;使用神经网络二分类算法验证提出的目标检测方法,检测准确率达到98.8%时,提出的CDMD检测方法所需数据量约为基于数据检测方法的1/6.

子载波信道模型盲均衡非合作水声正交频分复用类内调制识别

针对水声多径信道下传统正交频分复用(OFDM)类内调制识别特征稳健性不足导致识别方法失效的问题,提出了基于子载波信道模型盲均衡的水声OFDM类内调制识别方法,可识别类内调制方式包括BPSK、QPSK、8PSK及16QAM。首先,提出一种针对OFDM子载波映射符号的分块策略提高盲均衡的性能。然后,利用期望最大化(EM)算法,在该分块策略下对每个分块内的子载波映射符号进行处理,估计出信道衰落系数和噪声功率;进一步利用K均值聚类(K-means)算法得到该分块映射符号对应的信道衰落系数,并将该信道衰落系数作为EM算法的初始值,使EM算法能够快速收敛。最后,利用最大似然(ML)分类器实现OFDM类内调制识别。仿真和实验结果表明,提出的EM-Block-ML方法实现了水声多径信道下高可靠的OFDM类内调制识别,验证了所提识别方法的有效性。

基于PETOOL的海上蒸发波导信道的统计模型

随着我国建设海洋强国战略的不断推进,以及全球范围内“蓝色经济”的高速发展,对海洋通信领域提出了更高的要求。但目前大部分对于海上通信的研究主要集中在信道的分析、测量等方面,难以直接应用于实际海上通信中。基于此,建立了蒸发波导信道的统计模型。该模型依据PETOOL工具箱生成的相关数据,建立超视距(B-LOS)场景下的蒸发波导统计信道模型,并采用最小二乘法对模型中变量的常系数进行修正,减小误差,提高统计模型的精度。最后,通过数值分析,所得的蒸发波导统计信道模型具有较好的拟合效果。

基于ROMS模型的水声信道建模仿真

复杂多变的海洋环境是影响声呐性能的主要因素,水下声场的计算对声呐布放、航路规划等反潜工作具有指导意义。本文基于ROMS模型对海洋数据进行模拟,并使用并行化技术改进后的BELLHOP模型对其进行仿真,实现对水下声场的快速预报。文章通过实验验证了该方法的可行性以及结果的准确性,利用并行化技术改进后的计算速度也有显著提升。仿真实验表明,此方法可以快速准确地预报水下声场,对声呐设备的工作具有评估和指导作用,为后续反潜作战方案制定提供了数据参考。

基于ITS模型的短波宽带移动信道建模与仿真

短波宽带移动信道模型是远程机动平台移动通信系统性能分析评估的基础,现有短波宽带信道模型不能有效表征机动平台移动信道快时变多普勒效应,难以适应机动平台短波移动通信需要。鉴于此,在分析机动平台行为模式与信道时变多普勒效应的映射关系基础上,推导出了机动平台移动信道冲激响应表达式,基于ITS(international telecommunication society)模型提出了一种适用于固定与机动不同场景、不同传播模式、宽窄带融合的短波通信信道模型。利用信道冲激响应与信道散射函数从时域色散、频域色散两个维度对本文信道模型的有效性进行了验证。结果表明,该信道模型能够基于机动平台运动轨迹实现时变多普勒效应传播复现与信道模拟;也能在运动轨迹未知情况下,基于飞行器种类、机动频率等先验信息,实现具有各态历经性的机动平台短波宽带信道仿真,对机动平台短波移动通信系统效能评估有重要意义。

光通信系统的最优信道选择模型构建研究

构建光通信系统的最优信道选择模型,提升光通信系统的数据传输速率,降低传输时延。首先光通信系统中发送端和接收端之间的感知时间和传输时间,以传输速率最大化为目标函数,构建最优信道选择模型,采用改进离散蝙蝠算法求解模型目标函数,获取最小适应度值对应的结果为当前最优解,输出最优信道选择结果。测试结果显示:该方法具有较好的应用效果,最优信道选择比率结果均在0.944以上,可极大程度地保证最优信道的选择效果;数据传输最大时延结果为1.08 s,满足应用标准;信道选择后光通信系统的传输速率均在10 Mbps左右,其中最大值达到10.57 Mbps。

几类适用于G.fast频段数字用户线路信道模型

数字用户线路信道模型是用户通信线路质量,可开通接入速率评估和系统设计的重要基础,其信道模型在标准化工作中也具有重要的理论意义。该文总结了几类适用于G.fast频段数字双绞线信道模型,分别为利用传输线一次参数RLCG建立的BT模型,利用特征阻抗和传播系数建立的KM模型,以及利用传输线二次参数串联阻抗和并联导纳的KPN模型,对每个信道模型进行分析并给出详细的数学推导过程。

超宽带室内修正S-V信道模型的仿真与分析

信道模型是无线通信系统研究和设计的基础。介绍了超宽带室内无线通信信道模型,给出了泊松过程模型、-K模型、S-V模型以及IEEE802.15.3a模型等典型UWB信道模型的建模方法和特征,针对室内信道多径分量的成簇到达特性提出了修正的S-V信道模型并对其进行仿真。仿真结果表明,该模型能较好的反应UWB信道的特征参数。

平流层通信衰落信道的统计模型

在假设阴影衰落对接收信号直射分量的影响符合对数正态分布、多径衰落对接收信号的干扰符合瑞利分布的情况下 ,给出了接收信号包络变化的电平通过率和平均衰落持续时间的表达式 .利用数值分析方法给出了轻阴影、重阴影和混合阴影衰落环境下 ,平流层通信衰落信道接收信号包络的概率密度分布、电平通过率和平均衰落持续时间的数值 .

浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响

由于水声信道复杂多变,很难进行信道建模,迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象,往往需要采用不同的水声信道模型,而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度,在分析时不变信道模型、时变信道模型和准静止衰落信道模型的基础上,结合高效信道纠错码(以LDPC码为例),讨论了水声信道模型差异对研究纠错码性能可能带来的影响,为实际设计水声通信系统提供参考。仿真结果表明,尽管不同信道建模方式对系统解码的具体信噪比数值要求不大相同,但编译码参数优化设计的方案基本一致,海试数据则进一步验证了上述结论。

多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究

该文提出一种多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)宽带电力线载波通信(power line communications,PLC)信道混合模型。该模型结合电力线载波通信信道自上而下和自下而上两种建模方法,考虑了多输入多输出载波信道的空间相关性,提供一种不需要完整载波网络拓扑信息和测量数据的先验电力线信道建模方法。给出了低压室内电力线载波通信信道模型算例,分析了算例在2~30MHz和2~100MHz两种带宽下的信道特征和参数,并与已有模型进行了对比。结果表明,在同等条件下该文模型与已有模型仿真结果一致,但克服了需要获得大量负载阻抗信息或大量测量数据建模的困难,为多输入多输出电力线载波通信提供了一种具有实用价值的仿真分析方法,对于简化多输入多输出电力线载波信道的研究、设计和工程应用具有重要意义。

紫外光通信大气信道模型研究

紫外光通信是一种新兴的基于大气散射和吸收的无线光通信技术,系统结构参数的选择对系统性能有重要影响。该文通过利用Luettgen提出的非视距单散射模型,比较了在不同仰角、光束孔径角情况下,损耗、延时、脉冲半宽展宽的变化特征,并给出了不同传输距离下能量密度的分布情况。根据仿真计算得到了不同紫外光通信条件下的损耗、时延和脉冲展宽。

紫外光通信的散射信道简化模型

针对不同的紫外光通信模式,提出了非直视单散射信道模型的简化模型,通过实验验证了简化模型的准确性和高效性;在简化模型的基础上,对各种典型天气条件下,不同通信距离的能量损耗等进行数值仿真和结果分析,为日盲段紫外光散射通信系统的能耗分析提供了理论依据。通过对仿真结果的分析可知,简化模型可在保证仿真精度的前提下,提高仿真速度105倍;通信距离较小时,能见度对能量变化的影响较小;当距离增大后,薄雾天气对能量衰减迅速增加;随着距离的增加,轻霾、晴朗、非常晴朗等天气对能量衰减影响程度的差异也逐渐增加,即能见度越低,能量衰减曲线越陡,反之,曲线越平缓。