基于最大相关熵卡尔曼滤波的UWB室内定位算法

随着无线通信技术的不断发展,室内定位技术逐渐成为关注的热点。然而,在复杂的室内环境中,如非高斯噪声等条件下,传统的超宽带(ultra wide band,UWB)定位算法往往存在定位精度低、鲁棒性差等问题。该算法将最大相关熵准则引入卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法的代价函数中,并对测量噪声进行建模,因此能够给异常量测值分配较小的权重以减轻其对于状态估计的影响,相对于传统的卡尔曼滤波算法具有更强的鲁棒性。在仿真实验中,采用了多个基站对运动目标进行定位,结果表明,非高斯环境下,相比于卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF),新算法能够有效地提高室内定位的精度和鲁棒性。

基于多气象类型加权和改进高斯混合模型的光伏出力超短期概率预测

提出一种多气象类型加权和改进高斯混合模型,可实现对光伏出力提前15 min的超短期概率预测。首先,依据气象特征将历史数据划分为若干气象类型,然后,构建改进高斯混合模型获得每个气象类型出力数据的概率分布,其次,构建隶属度函数量化待预测时刻气象特征对于各气象类型的相似程度,最后,根据隶属度对各气象类型的概率分布加权。以实际光伏电站数据进行算例分析,结果表明相较于单一气象类型,多气象类型加权模型的MAPE平均减少16.87%,ACD平均提升10.45%,AW平均下降2.49%。

基于改进深度置信网络的UWB无线定位方法

针对传统指纹定位算法中接收信号强度值在室内复杂环境中波动较大,指纹信息不可靠,造成定位精度不足的问题,提出了一种以测距值作为指纹信息的基于深度置信网络和极限学习机的超宽带定位方法。首先在深度置信网络底层采用多个堆叠受限玻尔兹曼机对输入数据做无监督学习,来提取深层次特征,然后在顶层选用极限学习机对输入数据及位置标签进行有监督学习。建立指纹库阶段,为优化指纹采集过程并减少人工勘测成本,提出一种基于高斯过程回归的超宽带指纹库扩充方法。真实场景下实验结果显示,视距环境和非视距环境中,该定位方法均能够达到厘米级定位精度。

太赫兹超高斯波纹喇叭天线设计

设计了一种新型太赫兹(THz)超高斯波纹喇叭天线。它由正弦曲线部分和线性平行部分组成,可同时激励起HE11和HE12两种模式。该天线工作的中心频点为0.34 THz,带宽大于40 GHz。在本文设计中,高斯基模的能量耦合效率可提高到99.8%。同时具有-37 dB的旁瓣电平和-50 dB的交叉极化特性。仿真和实测结果也表明此天线的优良性能,可以看出仿真结果与实测结果非常吻合。

超宽带皮秒级脉冲发生器

设计了一种超宽带高斯脉冲的脉冲发生器,此脉冲发生器主要由阶跃恢复二极管,FET管和肖特基二极管组成。其中阶跃恢复二极管和短路线用来产生脉冲,FET管用来进行脉冲的放大和脉冲产生、脉冲整形两部分电路间的隔离,肖特基二极管用来减小脉冲的振铃。利用ADS软件对阶跃恢复二极管进行建模,并用其进行脉冲发生器的设计仿真。测试结果表明,皮秒脉冲发生器的脉冲宽度为307 ps,幅度为1.88 V.该窄脉冲的波形对称,而且振铃小,实验结果与仿真结果吻合得很好。

正弦高斯组合的UWB脉冲波形设计

针对美国FCC关于超宽带传输系统提出的辐射掩蔽特性,提出了一种基于正弦高斯组合的UWB脉冲波形设计新方案。以一组正弦高斯脉冲为基函数,利用最小均方误差准则(LSE)选取加权系数对基函数进行线性组合,通过调整基函数的载波频率和脉冲形成因子,对波形进一步优化。分析了TH-PPM UWB多用户系统的误码率性能。仿真结果表明,与高斯二阶微分脉冲、随机系数组合脉冲相比,基于正弦高斯组合脉冲具有更高的频谱利用率,误码性能更优。

超宽带及其在无线个域网中的应用

近年来,超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。介绍了超宽带无线通信技术的概念及其信号传输过程中使用的关键技术,包括脉冲成形技术、调制技术以及接收技术,给出了超宽带无线传输系统的基本模型,最后分析了该技术在无线多媒体个域网中的应用。

超宽带信号频谱实现研究

为了给不同的应用环境下所要采用的超宽带信号波形的选择提供依据,本文采用数字方法产生了超宽带(ultra wideband>UWB)无线通信系统中常用的基带高斯脉冲,在此基础上,分别利用带通滤波和上变频方式实现了中心频率和带宽可控的UWB信号脉冲,给出了仿真结果,结果表明,带通滤波方式功率谱能量较低,适用于短距离低功率系统,但系统实现简单。上变频方式功率谱较高,适用于高速远距离应用,且频谱控制更加灵活,但系统复杂度略高。与传统波形设计方法相比,这些方法从频域出发,频谱实现简单灵活并且系统易于实现。

非相干能量检测UWB接收机误码率性能优化

针对基于OOK(On-off Keying)调制的非相干能量检测UWB接收机误码率性能较差,本文通过二维参数优化,理论上证明了存在积分长度与有效信噪比的最佳参数组合使得误码性能最优,并通过训练序列来估计信噪比和搜索积分长度,在系统实现上给出了简单可靠的求解方法.其中,在系统误码率性能较高区域内,利用高斯分布近似最优判决门限精确解的方法存在较大误差,本文对该近似方法的适用性进行了深入的讨论,利用最小二乘方法对高斯近似方法进行了修正,并给出了易于工程应用的多项式系数.仿真结果表明,本文获得的最优参数组合相对于传统方法,较好地改善了接收机性能;对高斯分布近似的修正方法也有效的减小了误码率性能损失.

超宽带组合脉冲优化设计及其性能分析

研究了高斯导脉冲优化组合的超宽带(UWB)脉冲设计方法。利用微分因子的能量搬移作用和脉冲形成因子的频谱扩展作用,构造了优化的高斯导脉冲,结合室内室外的辐射掩蔽标准,通过约束条件下的最小均方误差算法导出权重因子的最优解,设计了一种能在全频段同时满足室外和室内两种传输环境的通用性UWB组合脉冲。仿真结果表明,这种组合脉冲不仅具有良好的逼近能力,而且具有多用户干扰环境下的最佳误比特率性能。该设计方法对给定频谱下的UWB合理化设计具有重要的参考价值。

基于半正定规划的超宽带正交脉冲波形设计

为了通过超宽带脉冲波形设计来降低系统多用户干扰及提高功率利用率,通过在半正定规划(SDP)算法的求解过程中引入Yalmip工具箱来实现对于FCC功率谱密度规范的更好逼近,得到了具有比较高功率利用率的正交波形.同时还分析了不同的高斯单脉冲中心频率对于最终所得功率利用率的影响,结果表明通过合理地选择参数可以进一步提高所得脉冲的功率利用率.

基于自适应脉冲形成因子的超宽带脉冲波形设计

针对各国不同的超宽带(ultra wide band,UWB)辐射掩蔽要求和传统脉冲设计方法的功率谱利用率低等问题,提出一种自适应脉冲形成因子的UWB脉冲波形设计方法。通过分析各阶高斯导脉冲函数特征选取前十一阶高斯导脉冲函数作为基函数,根据辐射掩蔽标准自适应的计算出各阶高斯导脉冲函数的脉冲形成因子。以最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)为准则,采用迭代算法选取权重系数,并对其进行线性组合,以达到最优化脉冲波形的目的。仿真结果表明,所设计的脉冲功率谱最大限度的逼近美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)规定的辐射掩蔽标准,标准化有效信号辐射功率(normalized effective signal radiated power,NESP)为95. 23%,比传统最小二乘法(least squares method,LSE)频谱利用率高,且适用性强。

基于光载无线电技术的超宽带脉冲信号产生方法

提出了一种利用光纤色散特性产生超宽带脉冲信号的光学方法.对12.5G b/s伪随机序列的传输特性进行了仿真,结果表明:高斯脉冲通过光纤传输系统后,时域上获得的脉冲信号接近于FCC的超宽带脉冲波形模板,频域上获得的信号频谱接近于FCC的频谱规范.

UWB无线电脉冲波形设计研究

研究超宽带无线通信系统的超短脉冲波形的设计问题,基于FCC频谱约束条件给出超宽带脉冲波形的优化设计方法。提出通过不同高斯波形的适当叠加方法给出简单而性质良好的脉冲波形,其次基于滤波思想给出性态灵活的脉冲波形设计方法。实验表明,本方法十分有效。

基于高斯脉冲的认知超宽带无线电波形设计

为提高高斯脉冲波形的频谱利用率,讨论了高斯脉冲性能参数(微分阶数和成形因子)对其频谱产生的影响,提出了基于高斯导函数脉冲产生组合波形的方法.仿真分析表明,该组合波形的频谱不仅能满足FCC规定的辐射掩蔽的要求,而且有较好的频谱利用率。

基于高斯二阶导数组合的UWB脉冲波形设计

提出了一种基于高斯二阶导数组合的UWB脉冲波形设计方法。依据FCC对超宽带各频段带宽划分的不同及各频段辐射限制的差异来选取基函数,利用最小均方误差准则(LSE),以FCC室内辐射掩蔽为规范选取一组加权系数对基函数进行线性组合。再通过调整基函数参数脉冲形成因子和搬移因子,对波形进一步优化。仿真结果表明,文中设计脉冲实现了在全频段对辐射掩蔽的高效逼近,与基于随机系数选择的组合脉冲比较:方法简单,具有更高的频谱利用率。

基于粒子群算法的超宽带脉冲波形设计

首先分析了在超宽带系统中高斯脉冲成形因子和微分阶数对其能量谱密度的影响,并在此基础上,为了提高高斯脉冲波形的频谱利用率,采用高斯导函数线性组合来产生脉冲波形,提出并分析了一种基于粒子群(PSO)优化算法的超宽带无线脉冲波形优化设计方法,仿真表明该方法产生的高斯导函数线性组合脉冲能够很好地满足FCC的频谱掩模限制。

基于正弦高斯组合的UWB脉冲波形设计

针对美国FCC关于超宽带传输系统提出的辐射掩蔽特性,提出了一种基于正弦高斯组合的UWB脉冲波形设计新方案。以一组正弦高斯脉冲为基函数,利用最小均方误差准则(LSE)选取加权系数对基函数进行线性组合,通过调整基函数的载波频率和脉冲形成因子,对波形进一步优化。分析了TH-PPM UWB多用户系统的误码率性能。仿真结果表明,与高斯二阶微分脉冲、随机系数组合脉冲相比,基于正弦高斯组合脉冲具有更高的频谱利用率,误码性能更优。

基于高斯混合伯努利滤波的超宽带传感器扩展目标跟踪

针对超宽带传感器扩展目标跟踪问题,提出了一种高斯混合伯努利滤波算法。算法基于梯度算子实现线性高斯目标和测量模型下的递归滤波,利用高斯混合模型获得目标的后验强度,提出一种基于层次划分密度的聚类优化来实现目标状态的提取,从而来估计扩展目标的时变散射点数。超宽带雷达传感器的仿真实验结果表明,所提算法可以在检测不确定度、目标测量率不确定度、噪声和假警报存在的情况下,能够有效联合检测和跟踪目标,在保证计算效率的同时,提高了跟踪的精确度及稳定性。

高斯脉冲的超宽带系统抗时间抖动性能分析

由于收发信机之间的不同步、定时追踪及收发间的相对速率等因素所引起的时间抖动在超宽带通信中是不可避免的。详细推导出在单链路及多用户环境中时间抖动对高斯脉冲的跳时脉位调制超宽带系统的性能影响的数学表达式,并作了相应的仿真分析。结果表明,系统的抗时间抖动性能主要取决于单脉冲信号的自相关特性及引入时间抖动的严重程度。