基于增强型微带耦合器组的全双工自干扰消除方法

自干扰消除技术是实现同时同频全双工通信的基础。在现有全双工天线系统的基础上,文中提出了一种新型的基于增强耦合器组的自干扰消除结构,该增强型耦合器组采用多支微带耦合器作为结构单元,具有良好的阻抗匹配和相位平衡性能,可以在大带宽范围内(500 MHz)实现超过40 dB的收发隔离度(中心频点为2.4 GHz)。进一步结合抽头式自干扰消除电路和宽带式贴片天线,文中提出的天线域模拟域联合自干扰消除方案最终可在120 MHz带宽上实现超过50 dB的自干扰消除。

基于天线消除的非线性自干扰消除全双工通信

由于无线全双工系统中存在严重的自干扰问题,天线消除技术能够从模拟域的角度消除部分线性自干扰,考虑发射机功率放大器(power amplifier,PA)产生的非线性影响,提出一种基于天线消除的非线性数字自干扰消除方案。将PA和非线性自干扰信道均描述为并行哈默斯坦(parallel Hammerstein,PH),通过估计模型系数和重建干扰对消信号,在数字域消除残留干扰。仿真结果表明,该方案与线性数字自干扰消除相比能实现更多的消除数量,运用同一种非线性数字消除技术,带有天线消除的全双工系统与无天线消除相比能够实现更高的信干噪比(signal to interference plus noise ratio,SINR)。

基于分布式天线的全双工中继系统最大化和速率波束成形设计

基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性,为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下,利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此,该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型,进而提出一种双层迭代算法,解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性,表明在多用户分布式天线全双工中继系统中,所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰,显著提高系统频谱效率。

全双工加扰的非可信中继系统的渐近性能分析

在物理层安全领域,协作中继技术因具备提升网络容量和扩展网络覆盖范围等优点,受到学术界广泛关注。但是,协作中继在某些时候可能存在非可信情形。基于此,在瑞利衰落信道下,为提升非可信中继系统安全性能,提出一种多天线全双工目的节点加扰(FDJ, full-duplex destination jamming)策略。为最大化系统安全容量,针对多天线目的节点提出一种切换分离式最优天线选择(OAS, optimal antenna selection)方案,并设计出信源和目的节点功率分配优化方案,给出相应的安全性能指标闭合表达式。在大规模天线下,推导出FDJ-OAS策略的遍历可达安全速率和瞬时安全容量下最优功率分配因子闭合表达式。在不同的渐近条件下,推导出FDJ-OAS策略的安全中断概率的渐近线闭合表达式。仿真结果显示,理论分析与蒙特卡洛仿真曲线十分吻合,FDJ-OAS策略的安全分集阶数与天线数呈正比,可实现天线全分集,凸显了FDJ-OAS策略的性能优越性。

电子吊舱中继平台阵列天线设计

受机载电子干扰吊舱空间尺寸的限制,对吊舱有限空间内安装的阵列天线提出了较高的设计要求。针对试验任务特点,提出了吊舱前后视渡越跟踪天线、收发全双工两维电扫阵列天线、天线与射频信道一体化的设计思想,该方法较好地解决了阵列天线增益与吊舱空间受限的矛盾,提高了对低空大射程目标实时测控的连续性、有效性和可靠性。论述了阵列天线的体制,阐述了收发共面相控阵天线结构、功耗和安装角度,通过仿真分析和测试,验证了该方法的可行性和有效性。

天线校准误差建模及对开环波束赋形技术的影响

时分双工系统中上下行无线信道具有互易性,使得基站可以利用获得的上行信道信息实施开环波束赋形技术。但是基站天线口与基带处理模块之间的射频通道并不对称,在进行校准后由于硬件精度所限会有天线校准误差。为此,根据实测数据对天线校准误差进行建模,通过仿真得出,射频通道校准幅度误差标准差在1dB、角度误差在20°以内时,开环波束赋形技术在误码率为10-5时性能损失小于1dB。并由此给出了对天线校准误差的要求。

多天线全双工中继辅助的异构蜂窝网物理层安全性能分析

针对随机异构网络频谱资源紧张及微基站层安全性能不足的问题,通过在微基站层引入多天线全双工中继辅助微基站用户通信,由此提高网络的整体安全性能。基于随机几何理论,构建针对该网络的安全性能分析模型,推导出了用户接入中继基站或宏基站、中继接入微基站的安全中断概率闭式表达式;基于此进一步给出了系统全局安全中断概率闭式表达式,以评估系统参数对其安全性的影响。仿真分析了宏基站功率和天线数、中继功率和天线数,以及两者的密度对网络安全性能的影响。仿真结果验证了引入多天线全双工中继能够提高所研究网络的安全性能。

一种基于天线选择的低功耗广域物联网全双工算法

针对新型低功耗广域物联网技术进行研究,提出一种基于天线选择的低功耗广域物联网全双工算法.首先,该算法将新型多输入多输出(MIMO)天线选择技术引入低功耗广域物联网LoRa技术中,利用MIMO的天线选择优势,在显著提升低功耗广域物联网传输可靠性的同时降低了系统算法及硬件复杂度.本研究提出的基于MIMO物联网天线选择技术的全双工低功耗广域物联网算法,可进一步增强系统可靠性和容量.

联合发端天线选择和收端人工噪声的物理层安全传输方法

该文在同频全双工技术快速发展的背景下,针对物理层安全研究中波束成形技术的高复杂度和发端天线选择(TAS)技术的低性能,提出一种联合发端天线选择和收端人工噪声(AN)的物理层安全传输方法 TAS-r AN。首先,有多根天线的发端,利用天线选择技术,选取能使合法接收方接收信噪比最大的天线发送保密消息;其次,有同频全双工能力的收端,在接收到消息的同时,发送人工噪声来扰乱窃听方对保密消息的窃听。在Nakagami-m信道下,推导了安全中断概率的闭合表达式,并基于此,得到非零安全容量的概率表达式;通过渐进安全中断概率的推导,得到TAS-r AN方法的安全分集度。仿真结果表明,与已有的TAS-single和TAS-Alamouti方法相比,TAS-r AN安全方法具有较强的稳定性,且能提供更优的安全性能。

矿井提升机自适应无线通信系统设计

目前,矿井提升机有线通信系统布线繁琐、检修复杂,而无线通信系统因发射功率、频率和天线辐射方向固定,存在无线通信距离有限、信号无法根据井筒形状和长度灵活覆盖、通信信号不稳定等弊端。针对上述问题,设计了一种矿井提升机自适应无线通信系统。该系统所有设备的数据均通过以太网接口输入,无线通信部分采用接收信号强度自动感知、工作频率和辐射波束自动调整的自适应天线,可以将无线摄像仪、无线电话等矿用设备进行无线互连,实现提升机、罐耳、油缸、钢丝绳及天轮等主要设施的视频监视、数据监测及语音通信。当提升机运行时,系统根据立井井筒的结构、深度与尺寸,自动调整位于井筒顶部的天线的工作参数,使得天线能够始终对准移动中的提升机,通信设备的工作频率和功率始终处于最佳状态,保证了无线信号的良好覆盖。现场应用结果表明,提升机运行时地面调度人员能够实时监视天轮、井筒、罐耳及提升机内部状况,可随时与提升机内人员通话,图像清晰,语音通信流畅,且设备功耗低。

TDD-HSDPA/SA系统中MCS选择机制的研究

结合智能天线分析了时分双工高速下行分组接入(TDD-HSDPA/SA)系统中导频信道与业务信道的信噪比特征,给出了适用时分调度TDD-HSDPA/SA系统的2种改进调制编码方案(MCS)选择机制:根据不同天线类型,在导频信道基础上对业务信道的信噪比先进行预测再进行MCS选择;或者将导频信道测量值与业务信道测量值相结合进行MCS选择.通过动态系统级仿真平台对各种MCS选择机制下的系统吞吐量及剩余误块率进行了对比和分析,仿真结果表明了改进的MCS选择机制在维持所需的剩余误块率的前提下,较大提高了系统吞吐量.

室内环境下共用收发天线同时同频全双工自干扰信道测量与建模

同时同频全双工技术因能获得更高的信道容量及频谱利用率而得到人们的关注。目前,对单天线收发全双工自干扰信道特性的研究尚未见到。针对此现状,采用基于网络分析仪的信道测量平台,对室内环境下2.6GHz共用收发天线全双工自干扰信道进行测量与分析。得到了均方根时延扩展与相关带宽的统计模型。分析了天线馈线长度与损耗对自干扰信道的均方根时延扩展造成的影响。结果表明,均方根时延扩展服从对数正态分布;相关带宽大致服从正态分布;相关带宽与均方根时延扩展基本成反比关系;均方根时延扩展随着天线馈线长度的增加而增加。

一种收发同时工作的集成有源阵天线

一种收发同时工作的集成有源阵天线沙济彰Ｐ．Ｓ．ＨａｌＭ．Ｊ．Ｃｒｙａｎ（河海大学常州分校，常州２１３０２２）（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＢｉｒｍｉｎｇｈａｍ，Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ，Ｂ１５２ＴＴ，Ｕ．Ｋ．）有源天线是指把有源器件集成到天线之中，或将两者...

基于容量和发射机预调零的全双工天线位置优化研究

同时同频全双工系统中,考虑直射路径自干扰信号抵消,通常采用发射机天线预调零技术,但是该方法不仅会降低远端接收机的信号功率,还会形成零陷区域。产生此问题的主要原因是没有考虑本地接收机天线工作在发射机天线的近场区域,而采用平面波模型进行设计。因此该文采用具有更高自由度的球面波模型,在保证发射机预调零的情况下,以零陷区容量最大化为原则,优化本地接收机天线位置,给出了最优位置的求解方法。仿真结果表明,在保证预调零的情况下,能够减小零陷区域功率衰减值;当发射机天线间隔为半个波长时,与平面波优化方式相比,零陷区系统容量随着信道相关性增加而有一定增加。

一种基于多天线波束成形的全双工自干扰抵消算法

针对同时同频全双工无线通信系统,当基站采用多根发射天线和多根接收天线进行自干扰抵消时,现有技术多集中于自干扰迫零,缺少对发射机射频噪声抑制的研究.本文在考虑射频噪声抑制的基础上,提出一种收发波束联合成形算法,算法首先以信干噪比最大化为原则,优化接收机天线波束成形向量,给出了算法求解表达式;其次以自干扰最小化为原则,优化发射机天线波束成形向量,给出了算法步骤.仿真结果表明,本文算法在发射机信噪比为30.0d B和60.0d B时,3发3收基站的自干扰抵消值分别为65.5d B和89.8d B,与SVD迫零技术相比,分别有25.5d B和19.8d B的性能改善.

基于功率分配能量采集的全双工放大转发中继系统

针对三节点放大转发中继系统,研究了基于功率分配能量采集的全双工中继传输方案。在中继配置大规模天线的情况下,提出了三种天线选择方法,并通过合理的假设分别推导了三种天线选择方法的速率的近似闭合表达式,并设计了天线选择模式切换方案。基于三种不同的天线选择方法,该文分析了基于功率分配采集协议中的最优功率分配因子以及不同方案的算法复杂度。最后,通过蒙特卡洛仿真证明了闭合表达式的准确性,并基于发射功率和信道增益分析了三种方案的优缺点。其中在大发射功率的情况下,方案一的性能最优;在小发射功率的情况下,方案二的性能最优;在中等发射功率的情况下,折中的方案三的性能最优。

高速铁路双向点式信息交互系统设备的研究

从双向点式信息交互系统提出的背景及其基本构成出发,研究系统的地面和车载两个不同部分的系统构架。分析系统的关键部件———双向传输天线,根据N圈环的辐射电阻和耗损电阻的计算公式,讨论双向传输天线的效率。确定天线的有效作用范围为670mm,有效水平耦合时间为8ms。室内静态模拟试验结果显示,在8ms有效时间内,接收总帧数与接收正确帧数均为8帧1024bit数据。现场动态试验结果与室内静态模拟基本相同,验证了有效水平耦合时间与可接收数据量的关系。

直达链路下的全双工能量采集中继系统的吞吐量分析

针对三节点传输系统,研究了基于时间切换能量采集的全双工放大转发协作中继方案。考虑源和目的地之间存在直达链路,全双工中继节点采用天线选择技术以最小化中继自干扰,目的节点采用最大比合并技术以最大化目的地接收信噪比。在延迟受限传输模式下,推出了自干扰信道增益为常数时系统吞吐量近似闭合表达式。运用最佳目的地选择策略和自适应中继选择策略讨论了系统吞吐量性能。如图4所示,在源发送功率为30 dB时,就系统吞吐量而言,本文算法比其他两种算法分别提高了0.22 bits/s/Hz和0.68 bits/s/Hz。数值分析和蒙特卡洛仿真表明,增加中继个数,增加目的地个数或者增大能量采集效率均能够提升系统吞吐量性能。

码分双工系统中的干扰抑制技术

码分双工(CDD)是近年来新提出的一种双工方式,它支持上、下行信道同时使用同一频段。但是,由于上、下行信号可能存在较大的功率差异因而会导致较严重的相互干扰。该文针对这一问题提出了一套有效的干扰抑制和消除方案。首先,文中分析了CDD系统存在的几种干扰,在此基础上提出了基站端采用分布式天线和干扰消除器处理干扰的策略,移动台间的干扰则依靠定位技术和调度算法进行抑制。最后,计算及仿真结果证明了码分双工系统的可行性。

自适应阵列天线波束方向增益特性的研究

介绍了一种适用于时分双工蜂窝移动系统、基于非线性判决反馈均衡器和递归最小平方算法的环形自适应阵列天线。研究了阵列波束对期望信号的增强和对干扰信号的抵消的形成过程 ,并分析了方向增益的收敛属性与训练序列的关系。计算机仿真结果表明了波束形成与接收信号到达角度之间的联系 ,发现了波束收敛所需训练序列的最佳长度。