OTFS系统SBL-Turbo压缩感知信道估计算法

针对正交时频空调制(OTFS)系统由多普勒频移引起的信道估计准确度下降的问题,本文提出了一种联合无线信道在时延-多普勒域稀疏特性的SBL-Turbo压缩感知信道估计算法。首先,对时延-多普勒域稀疏信道建模,使其服从以噪声功率为条件的高斯先验分布,利用稀疏贝叶斯学习模块估计得到稀疏信道的均值与方差,并结合期望最大化算法更新高斯先验模型中的参数。其次,引入了LMMSE(线性最小均方误差)估计器模块,该模块对稀疏信道的后验分布进行再估计,提高估计的准确度。通过对每个模块估计得到的信道后验分布进行数据处理,使得模块的输入值与输出值解耦,进而减少模块间的错误传播。最后,两个模块采用Turbo结构迭代估计信道的后验分布,得到信道状态信息。实验结果表明,相较于其他估计方法,该算法能够显著提高信道估计的精度,并且改善系统的误码率性能,能够有效地解决OTFS系统中由多普勒频移引起的信道估计问题。

一种低复杂度的正交时频空系统接收机设计

正交时频空(OTFS)调制可以将时间和频率选择性信道转换为时延-多普勒(DD)域的非选择性信道,这为高速移动场景建立可靠的无线通信提供了解决方案。然而,在车联网等复杂的多散射场景下,信道存在严重的多普勒间干扰(IDI),这给OTFS接收机信号的准确解调带来了极大的挑战。针对上述问题,该文提出一种联合稀疏贝叶斯学习(SBL)和阻尼最小二乘最小残差(d-LSMR)的OTFS接收机设计。首先,根据OTFS时域和DD域的关系,采用基扩展模型(BEM)将信道估计问题转换为基系数恢复问题,精准估计包括多普勒采样点在内的DD域信道。然后,提出一种高效的转换算法将基系数转换为信道等效矩阵。其次,将信道估计中估计得到的噪声,用于d-LSMR均衡器中进行信道均衡,并利用DD域信道矩阵的稀疏性实现快速收敛。系统仿真结果表明,与目前代表性的OTFS接收机相比,该文所提方案实现了更好的误码率性能,同时降低了计算复杂度。

利用元学习算法的IRS-OTFS通信系统信道估计

针对高多普勒场景下智能反射表面(IRS)辅助多用户通信系统存在的信道估计传输开销大的问题,该文结合正交时频空间(OTFS)调制特点构造一种IRS-OTFS通信系统,充分发挥IRS和OTFS的性能优势,并在此基础上提出一种学习率自适应的模型无关元学习(MAML)算法。对IRS-OTFS多用户信道估计任务做离线训练,根据各任务的收敛速度自适应地调整学习率,防止训练失衡,并利用信道之间的相关性和MAML算法的少样本、泛化特性得到全局模型和适应性模型,快速学习新用户信道的传输特性,降低传输开销,提高信道估计准确性。理论分析和仿真结果表明,该算法在信道传输条件相同的情况下,将传输开销降低了大约50%,并相对于基准算法有4.8 dB左右的性能提升。

基于机器学习的OTFS系统信道估计与信号检测研究进展

OTFS调制可以在高速移动场景下有效对抗ICI,能提供比传统的OFDM更显著的性能增益,充分提升高多普勒扩展场景下的通信系统频谱效率,改善通信系统质量,近年来得到广泛研究。OTFS系统的研究重点和难点在于信道估计与信号检测。人工智能已经成为一种有效的信息处理手段,在各行业都得到了广泛的应用。而机器学习是人工智能中的重要分支,通过将机器学习与OTFS技术相结合,可以有效解决信道估计与信号检测中的问题,提高系统性能、稳定性和可靠性。对目前基于机器学习的OTFS系统的信道估计与信号检测算法进行了较为全面的调研、分析、对比和归纳,进而梳理出技术挑战,并就未来的技术发展趋势进行了探讨。

利用瑞利面波提高近地表横波速度精度的方法

二维油气地震勘探中,由于受野外施工条件、成本效益等诸多因素限制,地震记录的野外采集道间距往往较大,这种地震记录往往容易产生空间假频,降低其频率—速度谱信噪比。为此,提出利用小波变换良好的时频分析特性,对大时空采样记录进行基于小波基的道内插值,以提高P-SV转换波地震资料中的瑞利面波频散高频信息的精度,从而提高反演表层横波速度结构精度,提高P-SV转换波的横波静校正精度。对理论模型和实际数据进行的验证计算表明,基于小波基的道内插值方法具有抗假频性,瑞利面波基阶频散曲线拐点更清晰,高频段能量更加集中,反演的横波速度精度更高,取得了较好效果。

干旱地区河槽暗蓄雨洪资源化利用模拟

目的 研究利用雨洪资源解决干旱地区用水短缺问题,提出利用河槽暗蓄收集雨洪最佳工程方案,为该类工程的设计提供参考。方法 应用Visual Modflow软件模拟研究辽西喀左地区内第二牤牛河流域中不同调蓄方案和拦蓄入渗方案对河槽暗蓄雨洪资源化的影响。结果 通过不同调蓄方案的对比,采用可调控悬挂截渗坝代替现有截渗坝时,雨洪资源利用率可提高至20.3%;通过不同拦蓄入渗方案的对比,“不清河床+坑塘+拦水堰”方案的雨洪资源入渗量为天然条件下雨洪资源入渗量100倍以上。结论 河槽暗蓄雨洪资源化工程最佳的拦蓄入渗和调蓄组合方案为在“不清河床+坑塘+拦水堰”的情况下采用可调控悬挂截渗坝,可显著提高雨洪资源利用率。

基于Innovus混合放置的布局规划方法优化

随着集成电路后端设计中宏单元数量增多,传统布局规划方法效率低且耗时,而自动布局规划的混合放置(MP)技术存在物理规则违例数量多、电压降大和功耗高等问题。针对传统方式和MP方式的不足,提出了一种优化的MP布局规划方法,通过控制宏单元通道空间和标准单元密度大小、固定边界宏单元位置及脚本修复TSMC芯片集成检查(TCIC)违例的方法解决MP技术存在的问题。研究结果表明,优化的MP方式保留了MP技术的性能、功耗和面积(PPA)优势,且相比于传统方式布线长度优化了28%,时序违例优化了65%,功耗优化了609%。该方案可为多宏单元大规模设计的布局规划提供参考。

6G新型时延多普勒通信范式:OTFS的技术优势、设计挑战、应用与前景

在未来的通信网络中,被广泛期待的第6代移动通信系统(The Sixth Generation of Mobile Communications System,6G)技术将面临诸多挑战,其中包括在高速移动场景下的超高可靠通信问题。正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术克服了传统通信系统在高速移动环境下多径和多普勒效应的影响,为实现6G超高可靠通信提供了新的可能性。该文首先介绍了OTFS的基本原理、数学模型、干扰与优势分析。然后,归纳分析了OTFS技术在同步、信道估计、信号检测技术上的研究现状。接着,从车联网、无人机、卫星通信、海洋通信4个典型应用场景分析了OTFS的应用趋势。最后,从降低多维匹配滤波器、相位解调和信道估计、硬件实现的复杂度和提高对时频资源的高度利用4个角度探讨了未来研究OTFS需要克服的困难和挑战。

基于模型驱动深度学习的OTFS信道估计

针对单输入单输出(SISO)的正交时频空间(OTFS)调制系统,该文利用一种模型驱动深度学习算法进行OTFS信道估计。该方案首先将去噪近似消息传递(DAMP)算法进行深度展开,利用去噪卷积神经网络代替传统的去噪器,对含噪的时延多普勒信道进行去噪估计,然后提供了状态演化方程来预测可学习去噪近似消息传递(LDAMP)算法的理论归一化均方误差性能。仿真结果表明,相比于其他估计方案,该方案不仅在低信噪比条件下具有优越的性能表现,而且还具有非常好的鲁棒性,在信道路径总数不变时,增加OTFS 2维网格点数量,可以有效提升信道估计精确度。

改进残差网络的肾细胞癌ISUP分级研究

术前预测透明细胞肾细胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC)的分级可有效评估患者的预后并指导临床治疗,但实现精准预测是目前本领域内的一项重要问题。该研究首先确定最优建模的CT类型与网络层数,提出了一种基于改进残差网络的ccRCC的CT影像分级模型,具体包括:利用大卷积操作对图像进行原始特征提取,利用混合注意力模块通过计算特征图中当前空间和临近空间以及当前空间和远距离空间之间的信息交互获取更多有用的特征,使得原始图像特征图在通道维度与空间维度上进行自适应特征细化,利用四个深度卷积网络层提取图像深度特征,并利用改进通道注意力模块产生通道注意力特征图信息,提取更多通道上的交互信息。实验结果表明,增强CT实质期图像和34层残差网络最有利于分级预测模型的开发,所提出的模型的总体加权准确率、AUC、精度、召回率和F1分数分别为90.8%、0.897、90.5%、90.8%、90.9%,各项指标优于其他常见网络结构,因此,该模型在预测ccRCC的国际泌尿病理学学会(International Society of Urological Pathology,ISUP)分级方面有良好的效能,对患者的临床辅助诊断和预后治疗具有重要的理论指导意义。

DWDM中基于预啁啾抑制FWM的优化策略

为了满足波分复用系统中的超高速和长距离传输,需将影响频谱效率和系统性能的四波混频等非线性效应损害降至最低。针对四波混频产生机理,提出了一种抑制波分复用光网络中四波混频效应的方法。该方法分别在有无预啁啾的情况下确定了第一、第二和第三优化优先级参数(如有效面积、信道间距、入纤功率)的单个和组合效应对四波混频效应的影响,对系统误码率进行数值计算,分析系统性能。在16信道系统中,随着有效面积的增加、输入功率的减小和信道间距的增加,光纤中的四波混频效应得以降低,且在预啁啾情况下四波混频效应降至更低。在预啁啾为800 ps/nm时,三种参数优化组合使信道中的最小误码率为8.16×10^(-23),相比无参数优化和预啁啾的光纤通信系统,性能提升132.8 dB。最后,这项工作表明,所提出的基于预啁啾的参数优化策略是密集波分复用系统性能优化的理想方案。

北京中心城区地铁站点与商业综合体地下空间连接模式研究

本文以北京中心城区21个地铁站点与商业综合体地下空间之间的36个地下连接空间为研究对象,梳理地铁站点与商业综合体之间3种不同空间关系下的地下连接空间,并将其划分为5种连接模式:开口连接模式、大厅连接模式、通道连接模式、广场连接模式和地铁上盖模式,结合调研结果讨论影响北京地铁站点与商业综合体连接模式的因素。

煤矿工作面瓦斯流动时空关系研究

为了探究祁东煤矿工作面瓦斯涌出量的预测和瓦斯流动时空关系,提高煤矿安全生产水平。本文首先通过瓦斯实验参数、煤层赋存和工作面布置等信息,预测计算保护层开采工作面的瓦斯涌出量,并分析了邻近层的瓦斯涌出情况;其次,结合覆岩破坏形成的“O”型圈瓦斯运移通道,探究了瓦斯阻力的沿倾向和走向分布规律,揭示了瓦斯向上均匀流动的特性;最后,通过研究保护层工作面煤层瓦斯抽采时空关系,发现在工作面前方8 m至后方55 m区间的瓦斯抽采浓度和流量较大,进行穿层钻孔瓦斯抽采是最佳选择。研究结果为祁东煤矿瓦斯管理和安全生产提供了参考,具有一定的理论和实际意义。

基于OTFS的通感一体化主动信道感知与低空多目标探测

利用正交时频空调制(OTFS,orthogonal time frequency space)作为传输波形的通信感知一体化(ISAC,integrated sensing and communication)系统具有更高的通信资源利用率,成为解决频谱资源短缺的关键技术。随着环境中感知目标数的增加,基站接收到的由多个感知回波信号叠加而成的信号功率差异不明显,采用传统多目标信道感知与目标探测算法会造成误差传递和累积,从而影响系统感知信道参数和目标探测的性能。针对以上问题,提出了一种基于最大似然估计器的多目标信道参数检测与目标探测算法,实现对感知参数估计和目标探测精确度的提升。具体而言,通过对接收到的叠加信号采用并行干扰消除(PIC,parallel interference cancellation)算法,利用从上一轮迭代中得到的结果重建信号,并从接收信号中减去重建的信号,从而提高在感知参数估计和目标探测时回波信号的信干噪比,实现最大似然估计器性能的提升。仿真结果表明,所提算法相较于传统算法能够实现更准确的信道估计和目标探测,并且所提算法具有较好的收敛性,能够有效减少时间开销。

太赫兹MIMO系统中基于SRCGAN的空时频信道估计方案

为了能有效利用THz-MIMO系统的多维信道特性,提出一种基于SRCGAN的THz-MIMO系统信道估计方案。在该方案中,由预估计模块获得的初始空时域信道响应矩阵被视作一张二维的低分辨率图像,利用SRCGAN网络提取太赫兹信道的空时特性进行空时域信道补全获得完整的信道信息,然后相邻子载波之间的频率相关性作为SRGAN提供的条件信息提升信道估计精度。为了增强SRCGAN网络对时变信道预测的鲁棒性,在线上估计阶段,基于最大均方误差准则采用梯度下降算法对输入的预估计信道信息矩阵进行迭代更新。仿真结果证明了基于SRCGAN的空时频信道估计方案性能的优越性,以及利用信道“空时频”的相关性提升估计精度的有效性。

基于多尺度注意力机制的单幅图像超分辨率重建

近年来,深度卷积神经网络(CNN)在单幅图像超分辨率重建中取得了明显的进展。在此基础上,提出了一个校准多尺度通道空间注意网络(CMCSAN)。CMCSAN由两个关键模块组成:校准多尺度模块(CMSM)和通道空间注意模块(CSAM)。CMSM从不同尺度提取特征信息,自适应调整信息特征;CSAM模块可以自动鉴别不同通道的特征信息,有效调整空间的位置权重。实验结果表明,CMCSAN显著增强了挖掘中间特征信息的能力,在单幅图像超分辨率重建中表现出良好的性能。

经络信息系统穴位及传导区结构特征的理论模型

目的:现代科学技术实验初步证明了经络的客观存在,但无法得到明确专一的经络生物组织结构支持,经络需要更多的深入研究。本研究从理论上分析经络的特征结构。方法:基于符合物理化学原理和生物遗传变异信息原理的经络信息产生传导方程,及经络通过的生理组织特性进行研究。结果:理论表明经络必须存在穴位和信息传导区,经典经络理论中的感传一体为感传交替过程。经络穴位之间的传导区域大小主要决定于经络物质信息在经络组织侧面渗漏率。相同或相似生理组织区域,经络穴位间距相近。而不同生理组织区域,经络穴位之间的尺度变化明显。经络中的生物信息传感器高密度集中于穴位的近点状区域,而传导线上的密度极低。结论:本研究首次从理论上证明了经络结构的基本特征。同时建立了穴位之间尺度的定量变化规律。证明及修正了传统的经络信息产生传导假说。这也从理论上证明了经络的客观存在。

一种基于OTFS调制的卫星车联网系统与性能评估

分析了卫星车联网(SIoV)场景的现状及星地信号传播所遇到的问题,研究利用正交时频空(OTFS)调制技术,设计并评估了基于SIoV传播信道的系统性能。此外,深入探讨了该信道在时间-频率域和时延-多普勒域的特性,并指出了OTFS调制的优势。仿真结果表明,OTFS调制在应对具有SIoV特性的信道时展现出卓越的性能稳健性。未来将进一步重点优化基于OTFS调制的系统设计,以便更好地提升SIoV中的高质量通信服务。

一种基于小数倍多普勒信道的OTFS信道估计方法

针对现有正交时频空(OTFS)调制系统的信道估计中存在的高峰均比和小数倍多普勒信道下估计困难及复杂度高的问题,提出了一种基于序列导频的匹配滤波(SMF)信道估计方法。该算法首先将序列导频与数据联合成帧,依靠序列的自相关性获取路径数、时延和整数倍多普勒;然后通过互相关匹配滤波估计小数倍的多普勒抽头和信道增益,从而得到信道状态信息;最后根据小数倍信道整数采样的特征,更新信道增益和信道初始相位。仿真结果表明,该方法相比基于嵌入式脉冲导频的信道估计,改善了峰均比,并提高了信道估计性能。相比于传统的序列导频,该方法可以估计得到小数倍多普勒抽头,估计的信道状态信息更准确。该信道估计方法更具有普遍性。

浅埋近煤层群采动“三区”漏风裂隙场时空演化规律数值模拟

浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面为研究背景,采用理论与数值模拟相结合的方法,研究了单一煤层、复合煤层重复开采下覆岩破坏特征,分析了煤层间距与采厚对裂隙二次发育的影响规律。结果表明:浅埋近煤层群开采下上覆岩层裂隙仅存在垮落带与裂缝带,主关键层破断后裂缝带快速发育至地表,关键层周期破断控制地表裂隙周期生成与下沉;上煤层裂隙密度发育由原始阶段先后经历快速增长、稳定和二次增长3个阶段;随采厚增大,各区间裂隙密度增大,大裂隙发育更充分,裂隙宽度整体增大;随煤层间距增大,小于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,且增加的速度逐渐加快,大于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,但增加速度逐渐变缓;采厚相同时,裂隙宽度大于0.2 m的裂隙密度随着煤层间距的增大逐渐减小。