信道状态信息无线感知数据获取及应用综述

近年来,基于信道状态信息(CSI)的无线感知技术在室内定位、活动识别、健康检测等方向有众多探索性研究应用。然而,现有研究获取CSI数据主要依靠自主采集,对CSI开源数据集和数据采集设备/工具的研究现状不够清晰。首先阐述了基于无线保真(WiFi)CSI的无线感知技术,详细介绍了9种CSI数据采集设备/工具,概括了CSI的应用方向及研究现状,并汇总了近5年的CSI开源数据集,分析了现有CSI无线感知研究的局限性与面临的挑战,最后总结全文并对CSI无线感知未来的发展进行展望。

一种基于动态门限与LMS算法相结合的多径干扰抑制算法

在船舰行驶过程中,信号的传输在岛屿反射与海面散射影响下易产生多径效应,使船舰的无线地空数据接收系统受到影响。为提高接收机的接收性能,首先完成了多径信道的建模,搭建了三径信道模型,并在此模型下,将动态门限法与最小均方(LMS)算法进行改进结合,并用此算法完成了信号处理的研究与仿真。仿真结果表明,所提算法优化方案可以提高在此种情况下信号接收系统的准确性。

多信道无线通信网络动态数据完整性存储仿真

在多信道环境下传输数据,易受无线通信网络连接不稳定性影响,且存在多个节点竞争同一资源的情况,导致数据冲突,影响数据存储的完整性。为此,提出一种多信道无线通信网络动态数据完整性存储方法。通过计算节点发送与接收的能耗,利用层次聚类算法,结合密度对网络监测区域内全部节点分簇处理,获取感知数据集合,采用最小二乘法采集动态数据,利用优化的谱哈希算法将高维网络动态数据映射为哈希码,利用基于柯西分布的哈希映射,得到概率密度函数,根据映射值间距,实现多信道无线通信网络动态数据完整性存储。通过仿真表明,所提方法的丢包率取值一直处于2%以下,吞吐率逐渐接近于98%,资源占用率最高仅为14.6%,可以获取满意的网络动态数据完整性存储结果。

表面肌电信号功能性电刺激无线采集装置设计

表面肌肉电信号是肌肉运动变化时产生的生物电信号,是在体表无创检测肌肉运动的重要方法。该研究设计了一种肌肉电信号采集装置,可通过无线方式将多通道肌肉电信号传输至电脑端,并通过上位机界面进行显示。肌肉电信号采集电路实现微弱的肌肉电信号采集、放大、滤波等前置处理,方便进行数据采集并无线发送;单片机实现数据采集及数据封包处理,并按照无线协议将数据发送至电脑端。电脑端上位机将接收到的数据包进行解析,提取有用数据,最后将肌肉电信号波形进行显示。通过在人体肌肉表面贴附此采集装置,可以将肌肉的运动状态信息回传到电脑端进行分析。

面向6G的无线接入网络数字孪生技术

未来6G网络不但可以为数字孪生技术提供数据传输、高可靠性连接等基础能力,自身也可以利用数字孪生技术来实现网络智能化。从数字孪生技术的原理及6G网络的需求出发,研究了数字孪生无线网络的架构、关键技术和应用等,探讨了数字孪生技术在6G无线接入网络中的作用。认为数字孪生无线网络可成为6G网络的基础性架构,也是6G网络智能化的关键使能因素。

基于深度学习的信道估计技术研究进展

信道估计是接收机基带信号处理的关键,直接决定了无线通信系统的通信服务质量。传统的信道估计方法已经不能满足日益复杂和个性化的现代通信需求,同时人工智能技术特别是深度学习已被应用于无线通信物理层并带来了良好的通信性能增益。为系统地总结上述研究成果,并探讨未来的技术发展趋势,从数据驱动和模型驱动两方面分别对基于深度学习的信道估计方法进行了分析和归纳,并且描述了其中代表性算法,最后探讨了基于深度学习的信道估计的研究挑战与趋势。

面向航天器地面测试的双参量同步采集与无线传输系统设计

针对航天器地面测试过程中双参量同步采集与数据无线传输的需求,提出了一种双参量同步采集与无线传输系统。设计了基于FPGA的双过载参量同步采样电路,搭建了长距离LoRa和高速率GFSK调制动态切换的无线传输模式,实现了过载加速度和压力参量的同步、实时无线传输。为增强系统可靠性,设计了Flash存储模式,在无线传输出现故障时通过有线通信读取数据。测试表明,输入信号频率在4 kHz内,可实现双通道同步采集与无线传输,且波形可复现。采用GFSK无线传输,速率可达2 Mbps,传输距离为0.5 km;采用LoRa无线传输,速率为1 kbps时可实现1.2 km的远距离无线传输。该系统能够满足过载向心加速度和压力的同步、远距离、实时采集与监测,在航天器地面测试领域应用潜力巨大。

经典Link数据链信道传输模型及特性研究

随着生活节奏不断加快,对通信信息的实时接收要求越来越高,需要各类信息能够快速传递,各个工作节点单元信息的共享、协作、同步已经逐渐成为成功与否的关键因素,而实现这一功能的数据链系统整体性能主要取决于其信道传输的性能。文中主要针对数据链技术中信息传输通道的性能进行研究,给出直接影响整个数据链系统性能的因素,并利用OPNET对Link-16数据链进行传输建模,采用无线信道连接的方式,设计了各种数据链通信环境以检验其性能指标,网络中每个节点的调制方式、带宽、码元传输速率、工作频段设置符合经典Link数据链的标准。仿真结果展示了信道传输的平均延时、错误数据、有效数据和接入节点随时间变化的情况,并给出调制方式对数据量丢包率、平均延时等数据链信道传输性能的影响结果,研究结论对数据链应用的发展具有一定的借鉴意义。

数据驱动的无线信道可用吞吐量估计与预测方法

无线局域网络技术正蓬勃发展,但随之而来的新问题严重影响了无线信道的通信质量。无线信道质量对指导路由器应对突发拥塞和选择合适信道具有重大意义。以信道可用吞吐量为指标设计了一套解决方案:首先,采用入侵式数据采集方法收集信道数据,使用人工神经网络训练并估计当前时刻的信道可用吞吐量;然后,采用非入侵式数据采集方法收集信道数据,使用改进的递归神经网络模型预测未来一段时间的信道可用吞吐量。在真实数据上的实验表明,该方案可以有效地对信道可用吞吐量进行估计与预测,对路由器的决策有着指导意义。

多路采集的高速率无线网络系统设计

针对目前工业无线网络传感节点有效负载数据传输速率慢的问题,设计了一种基于Sub-GHz技术的高速率无线监测网络系统,该系统以超低功耗器件CC1310为硬件核心,采用多路采集的方式减少系统从节点部署。在节点物理层提出了一种通过修改底层射频参数拓展CC1310芯片通信带宽的方法;在数据链路层通过简化数据帧结构、采用直接轮询访问的方式实现射频传输,在保证系统可靠性的情况下提高系统数据传输速率。测试结果表明:当设备节点外接8路传感器时,系统数据传输速率可以达到377 kbps,完全适用于工业无线实时监测系统。

无线通信技术的地铁工程岩溶水文地质勘察数据传输方法

针对勘察数据传输方法存在的传输不稳定、可靠性差等问题,研究了基于无线通信技术的岩溶水文地质勘察数据传输方法。通过对地质勘察进行数据格式转换、建立勘察数据传输模型,实现数据传输。经实验分析,不同测试条件下,与基于预应力钢筒混凝土管(PCCP)、现场可编程门阵列(FPGA)的传输方法相比,本文方法的通信网络吞吐量更大,数据包接收率更高,证明本文方法是可靠的。

基于混合拓扑的机械无线传感器网络多信道数据传输方法

针对机械振动无线传感器网络节点因信道带宽窄导致网络传输速率过低,在大量原始数据传输需求下实时性较差的问题,提出一种基于簇树星型混合拓扑的多信道数据传输方法。对各传感器网络节点进行树间通信干扰最小化信道分配,避免邻频干扰影响树间并行通信,在数据同步采集结束后,各节点以分配信道组建簇树星型混合拓扑网络进行数据传输;采用树间通信握手机制和树间通信优先级抢占机制解决簇树星型混合拓扑带来的树间互盲问题;将各采集节点短地址作为调度信息载入信标进行广播,各采集节点根据调度信息决定进行数据传输或者休眠,实现树内通信能耗最小化时序调度。将提出的多信道数据传输方法与载波侦听多路访问/冲突避免机制进行对比,实验结果表明该方法能有效提高机械振动无线传感器网络数据传输速率。

基于集群技术的无线数据传输系统设计

介绍了一种基于集群通信技术的无线网络数据传输技术。论述了以集群通信技术业务信道为基础的无线网络数据传输系统 ,给出了网络结构、通信过程以及业务信道数据传输格式和集群系统所用的信令格式 。

基于DSP的多通道无线数据采集方法研究

针对有线数据采集方式存在可移动性差、电缆铺设受现场环境限制且采集方式单一的缺陷,提出并实现了基于DSP的多通道无线数据采集系统。试验结果表明,该系统可同时采集多路信号,并可实现数据的准确采集和无线传输,值得推广应用。

基于FPGA的航空数据链信道模拟器

针对航空通信背景,建立了航空数据链复合衰落信道模型,并提出了一种基于谐波叠加思想且易于FPGA硬件实现的定点模型。该模型利用不同谐波叠加产生高斯随机过程,并通过非线性变换分别获得Nakagami衰落和对数正态分布衰落。最后,通过数值仿真选取合适的定点参数,并利用Xilinx公司的FPGA芯片进行编程实现。实测结果表明,该硬件模拟器的输出衰落统计特性与理论值吻合,可用于实际航空数据链系统的模拟测试。

基于相似性度量的无线网络数据传输信道优化

在无线网络数据传输和通信过程中,由于网间路由的损伤和通信码元之间的码间干扰,导致数据传输信道失衡,需要对无线网络数据传输信道进行抗干扰滤波和均衡设计,实现无线网络数据的高保真性传输。传统方法采用复合链路相干均衡算法进行无线网络数据传输信道优化,随着通信信道载波数量的增长,导致信道均衡稳定性不好。提出一种基于数据通信码元相似性度量的无线网络数据传输信道优化算法,通过构建无线网络系统模型和信道模型,对无线网络的数据信息进行码元相似性度量和特征提取,以此为基础采用IIR滤波算法实现对信道干扰码元的滤波和抗干扰算法改进,实现对无线网络的数据传输信道优化和均衡设计,提高数据通信码的保真性传输能力。仿真结果表明,采用该算法能有效实现无线网络数据传输信道优化构建,信道的均衡性能和抗干扰性能较好,降低了数据传输的误比特率。

无线数据网技术在用电信息采集系统的应用

无线数据网作为一项新型的无线通信技术,可作为解决采集系统"最后一公里"的本地信道经济可靠的解决方案。首先分析了采集系统的建设情况、建设成果、存在的主要问题,特别是本地信道的运行问题;其次对目前主流的无线通信技术进行对比,重点对WDN技术进行了详细描述;最后分析了该技术方案的优势。

一种基于ADV202的视频压缩系统设计

为了解决传统模拟视频系统带宽太宽、易受干扰的问题,设计了一种满足无线信道传输视频信号的特殊要求的视频压缩子系统。该系统的算法采用基于小波变换的M-JPEG2000算法,没有帧间压缩,非常适合在实时性要求很高的情况下压缩数字视频,并且没有JPEG的方块效应,且具有很强的灵活性,可根据不同的需要来通过软件配置来满足其要求。

一种适用于WMSNs的多信道快速数据收集算法

为了提高WMSNs中多个源节点到sink节点的数据收集效率,文章提出了一种基于树型拓扑结构的多信道快速数据收集算法。该算法有三个主要特点:基于接收方的信道分配算法有效地消除了信道间的干扰;TDMA机制消除了节点间的竞争和冲突;节点度受限的平衡路由树的构建,消除了由于单个节点度太深所造成的调度瓶颈。通过在不同节点配置密度下的深入仿真,验证了文中提出的多信道调度算法与同样基于树的多信道调度协议TMCP相比,具有更快的调度收集性能,同时,采用平衡路由树进一步缩短了收集调度长度。

分簇无线传感器网络可靠高效的数据传输方案

根据当前传感器节点的通信能力,提出了一种面向大规模无线传感器网络的数据传输方案(REDD).在方案中,节点间通过周期性的动态竞争产生簇首,形成分簇网络结构.簇内通信采用时分多路访问调度方式,成员节点在簇首分配的时隙内经由独立的簇内通信信道将监测数据发送至簇首.簇间通信采用载波侦听多路访问竞争方式,簇首间形成的连通覆盖网络通过多跳转发方式将聚合后的数据发送至网关.实验结果表明,较之已有的研究,REDD方案能够以更少的消耗达到更优的分簇性能,并且在保证可靠传输的同时有效降低传输时延.