利用张量模型的MIMO-OFDM中继系统信道估计

现有MIMO-OFDM中继系统中,大多信道估计采用带有训练序列的监督类信道估计算法,其频谱利用率较低。为此,在对MIMO-OFDM中继系统和信号建模基础上,提出了一种基于内嵌PARAFAC模型的MIMO-OFDM中继系统信道估计,该算法首先利用Khatri-Rao分解算法估计出中继-目的端矩阵,然后利用交替最小二乘算法对源-中继信道矩阵和信源矩阵进行估计,最后对算法的计算复杂度和唯一性问题进行了分析。仿真结果表明,相比三线性的最小二乘算法算法,算法具有较低的单次计算复杂度和较快的收敛速度,性能接近传统带有训练序列的监督类信道估计算法。

基于自谐振线圈参数优化的多中继无线供电系统效率提升研究

印刷电路板(printed circuitboard,PCB)自谐振线圈可以避免绕线引起的偏差,且不受分立补偿电容的影响,应用在多中继无线供电系统中极具前景。针对PCB自谐振线圈结构参数优化不完全所导致的多中继无线供电系统传输效率低下的问题,该文给出了一种用以提升系统传输效率的PCB自谐振线圈结构参数优化设计方法。首先,建立了多中继无线供电系统的传输效率模型,并分析了线圈的电参数对传输效率的影响机理;其次,详细推导了线圈电参数与线圈的匝数、介质厚度、线宽、铜箔厚度、介质损耗角正切值以及介电常数之间的关系;然后,基于上述关系,以传输效率最高为目标,优化了线圈参数;最后,利用优化后的PCB自谐振线圈搭建了一套五线圈无线供电系统实验样机。实验结果表明,采用优化后的PCB自谐振线圈传输效率最高可达76.5%,相比优化前33.1%的传输效率,提高了43.4%。

数据中继卫星系统体系综述

自20世纪70年代美国开始发展“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)以来,数据中继卫星系统已历经50余年的发展。俄罗斯、中国、欧洲等航天国家/地区根据其政治、经济、地理等国情及航天探索发展规划,分别发展出技术体制与形态各异的数据中继卫星系统。同时,随着人类探索太空的脚步迈向深空,地月空间、地火空间的测控与数据中继设施建设也未曾止步。2024年3月20日,探月工程四期鹊桥二号中继星在中国文昌航天发射场成功发射升空,鹊桥二号中继星作为探月工程四期后续的“关键一环”,将架设地月新“鹊桥”,中国数据中继卫星家族进一步发展壮大。本文回顾了各国/地区数据中继卫星系统发展概况,并对深空数据中继卫星体系展开介绍。

一种轨道车辆数字式制动系统中继阀的优化设计

基于现有轨道车辆数字式制动系统七级中继阀的结构原理,对其进行优化设计,使其每增加一个电磁阀和活塞膜板,制动力的档位数成倍增加,从而使制动力大小的调节更加精细,适应现代轨道交通车辆精准定位停车的需求。

应用于中继卫星通信系统的16QAM-TCM技术研究

网格编码调制技术可以在不改变信息传输频谱带宽的条件下,改善信噪比,减少发射功率,降低误码率,其实现的方法是分割星座图形成子集,逐步增大星座图中信号点之间的最小欧氏距离。本论文在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,仿真了8PSK与16QAM-TCM两种调制技术的解调性能,仿真曲线反映了误比特率需求与所需信噪比之间的关系。仿真结果表明:(1)在理想信道条件、I/Q(Inphase/Quadrature,同相/正交)幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点条件下,假设误比特率需求为1E-7,16QAM-TCM技术的信噪比需求与8PSK调制技术的信噪比需求相比,分别可节省8.85 dB、9.04 dB、8.45 dB、10.2 dB、8.5 dB、14.6 dB的信噪比;(2)在非线性信道条件下,当信噪比增大时,8PSK调制技术的误比特率在1E-3数量级附近波动,不再变化;(3)假设需求的误比特率为1E-7,16QAMTCM调制技术非线性信道信噪比仿真值与理想信道信噪比仿真值相比,损失了4.8 dB。

IRS-NOMA辅助多用户协作中继系统性能分析

随着第五代(The Fifth Generation,5G)通信技术的大规模应用,在网设备的数量迅速增长,带来了巨大的数据流量和连接需求。尽管5G通信技术已经显著提高了传输速率和网络容量,但随着物联网(Internet of Things,IoT)设备的普及和高速数据业务的增加,现有的频段资源已经难以满足未来的需求。预测显示,第六代(The Sixth Generation,6G)通信技术的峰值传输速率将提升到1太比特每秒,约为5G的100倍。这种大幅度的速率提升将进一步加剧对带宽的需求,使得现有频段无法满足新型高速业务及大规模物联网终端的需求。因此,未来通信技术向更高频段拓展成为必然。在这种背景下,本文提出了一种将智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)技术引入到非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)中继网络的新型多用户中继系统的方案,将IRS控制器与中继器整合,构建一个新的中继节点,实现对信号的中继转发,并发挥IRS的辅助通信作用,重构中继节点,使其不仅能够进行信号放大和转发,还可以通过IRS对信号质量和系统容量进一步提升。本文对下行侧的理论分析和仿真结果表明,加入IRS后系统性能平均提升了30%。这一显著的性能提升证明了IRS技术在NOMA中继网络中的应用潜力,为未来智能反射面的推广应用提供了新的思路和方法。随着6G时代的到来,智能反射面技术有望在更高频段的通信系统中发挥更大的作用,进一步推动无线通信技术的发展与进步。

32APSK-TCM技术在中继卫星通信系统中的应用研究

32APSK(Amplitude Phase Shift Keying,幅相键控)技术与32QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制)技术相比,减少了幅值数目,适合于中继卫星通信系统非线性信道。TCM(Trellis Code Modulation,网格编码调制)技术将信道编码与多元调制相结合,在不增加频谱带宽的条件下,可以降低发射功率,减少能耗,降低对功率放大器技术指标的要求,有利于实现卫星有效载荷的轻型化与小型化。本文将32APSK技术与TCM技术相结合,提出了一种32APSK-TCM技术,详细论述了基于32APSK-TCM技术的星座子集分割方法和星座点选择方法,并对32APSK-TCM技术的性能进行了理论分析。在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,对32APSK-TCM技术进行了仿真验证。仿真结果表明:在理想信道条件、I/Q(Inphase/Quadrature,同相/正交)幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点、非线性信道条件下,需要的最大误比特率为1E-6时,32APSK-TCM技术的最小信噪比与16APSK调制技术的最小信噪比相比,分别节省了13.29 dB,13.29 dB,14.84 dB,15.54 dB,15.11 dB,15.77 dB,16.37 dB。

中继星典范——跟踪与数据中继卫星系统

美国宇航局的跟踪与数据中继卫星系统(TDRS)的发展,主要是为载人航天服务的。它的提出、部署和服役,其实比SDS还晚几年。战略收缩的产物。早期美国宇航局载人航天的测控活动,是靠全球布站来实现的。在其巅峰时期,美国宇航局维护着3个全球地面站网络。

基于Wi-Fi中继技术的配电网系统设计与实现

配电网是能源从发电厂到终端用户的重要输配电桥梁。随着社会和经济的发展,人们对电力的要求不断增加,传统的配电网体系面临各种问题和挑战,如供电可靠性、安全性、经济性等问题。旨在研究基于Wi-Fi中继技术的配电网系统,Wi-Fi中继技术作为一种无线网络扩展方案,为配电网系统提供了更广阔的通信覆盖范围和更高的网络性能。实践案例分析结果表明,所设计的基于Wi-Fi中继技术的配电网系统在提升通信可靠性和稳定性方面具有显著优势,可以实现更加智能化和高效的配电网系统。

月球探测中继通信系统发展综述与展望

随着月背及月球两极着陆探测任务和载人登月任务的规划实施,探测中继通信需求不断提升,月球中继通信系统的构建逐渐成为研究热点。本文在概述国内外月球中继通信卫星系统研究现状的基础上,从任务需求和轨道类型两方面梳理了月球中继卫星系统的构型设计及特点,从需求角度出发,系统说明了环月轨道和平动点轨道架构布设的优缺点。最后,本文章对月球中继卫星系统的未来发展进行了展望,为未来我国月球与深空探测任务提供参考。

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF(放大转发中继)中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF(译码转发中继)中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并(MRC)。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。

系留升空中继通信系统的应用现状与发展趋势

系留升空中继通信系统具有持续工作时间长、组网部署速度快、通信稳定性高、环境适应能力强、通信距离远等特点,在军事通信、抢险救灾、应急处突等领域应用广泛。文章梳理国内外系留升空中继通信系统的应用现状,指出系留升空中继通信系统将在任务载荷类型多样、升空高度不断增加、通信安全能力不断增强、无线充电技术等方面取得重大进展。

多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计研究

多中继无线供电系统包含线圈自感、互感、内阻、工作频率、补偿电容等众多设计参数。在满足负载功率需求的前提下,如何优化这些参数来设计系统输入输出特性并提升系统效率仍不明确。为此,该文以系统传输效率最优为目标,以同时实现恒压输出和零相角(zero phase angle,ZPA)输入特性为约束条件,提出了一种多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计方法。首先,基于二端口网络模型分析了恒压输出和ZPA输入的实现条件,以及传输效率的关键影响因素;其次,基于耦合系数与品质因数乘积指标对宽频率范围内的线圈最优匝数进行了分析;并根据所得到的最优线圈参数,提出了考虑恒压输出与ZPA输入特性的系统电路参数优化设计方法;最后,基于优化的线圈和电路参数搭建了一套五线圈无线供电系统样机,对线圈特性、输入输出特性以及系统效率进行了实验,验证了所提出参数优化设计方法的有效性。

基于1553B总线的大规模信息系统设计问题研究

某大型航天器GNC系统应用1553B总线构建了其规模庞大的信息系统,在信息系统设计过程中产生了3个问题:超长总线下的稳定通信、应用层协议的设计、多条总线的管理等。对这3个问题开展研究,描述了3个问题的由来,给出了问题的解决方法,并验证了方法的实际效果。结果表明:总线中继的方法,有效解决了1553B总线在240 m长度下的稳定可靠通信问题;广播帧计数回传的应用层协议,节省了总线数据通讯开销、并提供了丰富的故障诊断信息;遍历寻优的总线管理策略,最大程度上发挥了多机多总线系统的容错能力。

基于改进ADC模型的系留升空中继通信系统作战效能评估

科学评估系统和装备的作战效能,对合理使用系统和装备、充分发挥系统和装备作战能力有着重要的实践意义和指导作用。文章分析系留升空中继通信系统作战效能的影响因素,构建包括可用性、可信性、信息通信保障能力和战场环境因子在内的改进ADC评估模型,最后通过实例评估验证改进ADC模型的可行性。评估结果表明,通过增加战场环境因子,系留升空中继通信系统作战效能评估更加贴近实战。

莱斯信道下大规模MIMO多对双向AF中继系统性能分析

大规模多进多出(multiple input multiple output,MIMO)技术和中继系统是当前无线通信领域的研究热点。大规模MIMO技术利用大量天线来增强信号传输性能,可以提高信号的可靠性和传输速率。中继系统通过中继节点转发信号,可以扩大覆盖范围并提高系统容量。然而,在实际应用中,信道条件和传输环境的复杂性对系统性能提出了挑战。分析在莱斯信道下大规模MIMO多对双向放大转发(amplify and forward,AF)中继系统的性能。基于性能分析结果,提出莱斯信道下大规模MIMO多对双向AF中继系统的性能优化方法,包括天线配置、功率分配等方面的优化策略,这对于理解和优化该系统的工作具有重要意义,将为设计和优化无线通信系统提供有价值的参考,并促进大规模MIMO和中继通信技术的进一步发展和应用。

系留升空中继通信系统关键技术研究

系留升空中继通信系统可有效解决传统无人机面临的电池续航、飞丢和“炸机”等问题,能不限时地在空中悬停,高效地完成应急和中继通信等任务。文章归纳系留升空中继通信系统的四大关键技术(电气技术、动力技术、飞控与导航技术以及通信技术等),分析每类关键技术的构成要素、主要功能和工作原理。

基于DoDAF%%2.02的系留升空中继通信系统需求分析

随着技术的快速发展和标准的持续完善,系留升空中继通信系统的优势日益凸显,其应用领域越来越广,行业发展前景看好,对其业务需求和基本能力进行分析迫在眉睫。作为美国国防部体系结构框架发展的最新版本,DoDAF(美国国防部体系结构框架)2.02可为系留升空中继通信系统生存周期的各环节提供指导。文章介绍DoDAF%2.02版本的主要内容,选择全景视点、能力视点、系统视点和标准视点,构建系留升空中继通信系统的体系结构框架模型,为系统的组织运用奠定坚实的基础。

基于无线衰落的SIMO中继网络物理层安全性能分析

针对单输入多输出(Single Input Multiple Output, SIMO)可以提高系统传输速度和信道容量以及中继网络能够扩充传输范围和提升系统可靠性的特点,研究了瑞利衰落信道模型下SIMO中继系统的物理层安全(Physical Layer Security, PLS)性能。以Wyner窃听模型为基础构建了SIMO中继网络,推导出的安全中断概率(Secure Outage Probability, SOP)和严格正保密容量概率(Strictly Positive Secrecy Capacity, SPSC)的闭合理论式均以统一的函数表示,并根据合法端与窃听端的不同天线数量分成了2种场景进行分析。用蒙特卡洛仿真验证了推导的理论公式的正确性。实验表明,通过提高合法链路的信噪比、降低窃听链路的信噪比、减小阈值和增加用户端的天线数量均可以有效提升SIMO系统的防窃听能力。

无人机激光中继重定向能量传输装置的聚焦策略及效果分析

地面激光系统由于障碍物遮蔽和光束传输发散,实际毁伤效果不够理想。利用无人机平台,可以对目标进行抵近照射。但是普通无人机负载能力小,无法悬挂满足功率要求的激光器,限制了激光系统应用。为克服现有激光系统应用和无人机负载能力方面存在的不足,基于无人机折转光路这一能量传输方式,设计一种无人机激光中继重定向能量传输装置及其相配套的地面部分,讨论不同聚焦策略,并针对不同聚焦策略给出仿真条件下系统效能分析,可以为激光系统折转照射和机动部署探索一条新途径。