高速移动环境下OTSM迭代检测算法研究

正交时序复用(Orthogonal Time Sequency Multiplexing,OTSM)通过级联时分和沃尔什-哈达玛(WHT)复用将信息符号在时延和序列域进行复用。由于WHT在调制解调过程不需要进行复杂的乘法运算,相比于正交时频空(OTFS)调制有更低的调制复杂度。该文针对高速移动环境下的OTSM系统提出了一种二级均衡器:首先利用信道矩阵的稀疏性和带状结构在时域逐块进行低复杂度MMSE检测;随后采用高斯-赛德尔(GS)迭代检测进一步消除残余符号干扰。仿真结果表明,所提算法与基于单抽头频域均衡的GS迭代检测算法相比,采用16QAM调制且误码率为10–4时有1.8 dB性能增益。

短波数字信道化通信探测一体化快速建链方法

针对短波通信传统自动链路建立技术选频准确性低、建链效率低、资源利用率低等问题,提出一种基于短波数字信道化接收的通信探测一体化快速建链方法。利用数字信道化技术实现短波全频段并行接收。设计了通信探测一体化波形,解决建链过程中波形切换带来的时间冗余和设备兼容问题。设计了探测即建链的快速建链方案,实现复杂电磁环境下的快速稳健通联。实测结果表明,信道化结构能够增强建链系统的接收性能,建链方案相较于传统建链方案有明显优势,信道参数估计方法有较高的估计精度,验证了所提方法在真实短波信道环境的适用性。

移动条件下基于容积卡尔曼滤波的短波OFDM信道估计

针对移动短波通信场景下短波信道出现的时变性使得正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统不能精确估计信道状态信息导致通信质量下降的问题,提出了一种基于容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)的信道估计方法。该方法基于球面径向积分准则,可更好地追踪信道的变化,提升信道估计的精度。建立了基于信道频域响应的非线性状态空间方程,并用容积卡尔曼滤波对每帧符号的信道频域响应进行估计。系统仿真结果表明,在静态短波通信场景到720 km/h的移动短波通信场景中,所提算法对信道有着更精确的估计精度,也可以有效抵抗多径时延所带来的影响。因此,所提算法更适用于移动短波通信场景。

掺铽氟化物晶体可见光激光器研究进展

掺铽氟化物晶体激光器由于可直接产生覆盖500~700 nm可见光波段激光输出,相对于传统变频可见光激光器,具有结构紧凑、转换效率高等优势,因此在科学研究和工业领域具有广阔的应用前景。当前,掺铽氟化物晶体可见光激光器发展的关键在于提升激光输出功率。本文首先从掺铽氟化物晶体的基质、晶体结构及光谱特性等方面展开介绍;然后,重点分析了基于倍频的光泵浦半导体激光器(2ω-OPSL)和可见激光二极管(LD)泵浦的掺铽氟化物晶体可见光激光器在连续激光、脉冲激光和深紫外激光输出方面的发展历程;最后,分析了掺铽氟化物晶体可见光激光器当前存在的问题并展望了该激光器的发展前景。

输入谐波相位控制的宽带高效率连续逆F类功率放大器

卫星通信与地面移动通信的互补融合已成为趋势,这意味着以功率放大器(功放)为核心的无线射频前端需要应对大带宽和高效率的双重挑战。该文提出的输入谐波相位控制方法可以有效突破功放带宽和效率相互制约的瓶颈,并以连续逆F类工作模式为基础,通过控制输入端二次谐波相位来重构晶体管漏极时域波形,在保证高效率的同时获得阻抗设计空间的大幅提升。利用这一拓展的阻抗设计空间,研制了一款1.7~3.0 GHz的连续逆F类功放,实测结果表明在该工作频段内可以实现40.62~42.78 dBm的输出功率和72.2%~78.6%的漏极效率,同时增益可达10.6~14.8 dB。

基于ITS模型的短波宽带移动信道建模与仿真

短波宽带移动信道模型是远程机动平台移动通信系统性能分析评估的基础,现有短波宽带信道模型不能有效表征机动平台移动信道快时变多普勒效应,难以适应机动平台短波移动通信需要。鉴于此,在分析机动平台行为模式与信道时变多普勒效应的映射关系基础上,推导出了机动平台移动信道冲激响应表达式,基于ITS(international telecommunication society)模型提出了一种适用于固定与机动不同场景、不同传播模式、宽窄带融合的短波通信信道模型。利用信道冲激响应与信道散射函数从时域色散、频域色散两个维度对本文信道模型的有效性进行了验证。结果表明,该信道模型能够基于机动平台运动轨迹实现时变多普勒效应传播复现与信道模拟;也能在运动轨迹未知情况下,基于飞行器种类、机动频率等先验信息,实现具有各态历经性的机动平台短波宽带信道仿真,对机动平台短波移动通信系统效能评估有重要意义。

短波通信接入网广域协作资源分配算法

针对短波点对点通信可靠性不高、难以满足实际需求的问题,提出了一种基于短波通信接入网的广域协作资源分配算法。通过调用多个站台,分别从不同的信道对用户进行协同保障以提高短波通信的可靠性。所提算法将资源分配问题分解为信道与站台的匹配和站台分配2个子问题,首先建立最大期望成功率匹配模型,将信道与站台进行匹配,并将分配到信道的站台组合为不同保障方案;然后分别采用模糊层次分析法和熵权法获取方案的主客观评分,并通过证据推理进行融合选出最优方案。结果表明,所提算法能有效提高短波通信的成功率,具有良好的适应性。

高速移动环境下低复杂度OTSM迭代rake均衡方法

针对现有正交时序复用(OTSM)均衡方法抗噪性能不佳、计算复杂度高的问题,提出了一种基于最大比合并(MRC)的低复杂度迭代rake均衡器。其主要思想是利用MRC在时延-时域中迭代提取并相干合并发射符号的接收多径分量,以提高合并信号的信噪比。为加快MRC迭代算法收敛,设计了一种单抽头时频均衡器为其提供初始估计,随后结合外部纠错码进一步提高误码性能。仿真结果表明,基于MRC的迭代rake均衡器性能显著优于LMMSE线性均衡器,与目前广泛使用的高斯-赛德(GS)迭代均衡器相比,性能和计算复杂度都有较大提升。

基于张量分析的欠定混合矩阵估计算法

针对欠定矩阵估计中存在有效特征信息提取难和算法收敛速度慢等问题,提出基于张量分析的瞬时混合欠定矩阵估计算法,旨在克服信号稀疏性约束。该算法通过信号分割子段的自协方差构造对称三阶张量,并压缩为核张量降低数据规模,利用增强线性搜索技术加速交替最小二乘算法的收敛速度,将因子矩阵作为混合矩阵估计的测度,但分割子段数选取是个开放问题。仿真表明,所提算法在估计欠定混合矩阵时性能优于稀疏变换法和传统高阶统计量法。

高性能Fe_(2)O_(3)的制备及其超级电容性能研究

Fe_(2)O_(3)具有成本低、无毒、来源丰富、对环境友好等优点,被认为是一种极具应用前景的水系超级电容器负极材料,然而它也存在电导率低、循环稳定性和倍率性能差等缺点。采用水热法和热处理法在碳纸上制备获得了N、S共掺杂的Fe_(2)O_(3)。研究结果表明,N和S掺杂未改变材料的物相,但却使材料的形貌由纳米线组成的网状结构变为一层致密多孔的薄膜。其次,由于导电性的提高和反应活性位点的增多,材料表现出较高的比电容(473.2 mF/cm^(2),2 mA/cm^(2)下)、优越的倍率性能(85.5%,2~20 mA/cm^(2))和良好的循环稳定性(96%,15 mA/cm^(2),10000圈),还具有更高的电化学反应可逆性和库伦效率。最后将N、S-Fe_(2)O_(3)与商业活性炭组装了水系非对称型超级电容器,其体积比电容为2.1 F/cm^(3)(1 mA/cm^(2)下)。将两个组装的超级电容器串联后可以成功驱动一串并联的LED灯(额定电压3 V),实验结果说明该材料具有一定的实际应用价值。

激发端口可电切换的单向类电磁诱导透明效应

具有非对称电磁响应特性的单向类电磁诱导透明效应(EIT-like)是超材料领域重要的研究课题之一,然而目前缺少可动态切换的单向EIT-like实现手段。基于此,提出一种利用二端口的微带谐振腔与两个开口谐振环之间的耦合作用构造单向EIT-like的方法,只有特定端口能够激发出EIT-like效应,其非对称反射系数对比度达到98.7%。在此基础上,结合可调的复合左右手传输线,对微带谐振腔与开口谐振环间的耦合情况进行动态调控,从而改变单向EIT-like的激发端口,实现了激发端口可电切换的单向EIT-like,推动EIT-like在光学存储、光调制、传感等方面的应用。

AgNPs/CNTs复合结构自标定拉曼增强特性

利用时域有限差分(FDTD)技术对银纳米粒子/碳纳米管(AgNPs/CNTs)复合结构和银纳米粒子结构进行了电磁仿真分析,仿真结果表明,复合结构的电磁增强因子比银纳米粒子结构提高了约1倍。采用化学自组装方法制备了AgNPs/CNTs复合结构,并采用扫描电镜对其进行了表征,表征结果显示,碳纳米管上的银纳米粒子分布得比较均匀,覆盖范围广。以罗丹明6G(R6G)和孔雀石绿(MG)为待测分子进行了拉曼自标定实验,得到了不同浓度下R6G和MG的拉曼光谱,并根据归一化k值法得出R6G和MG待测分子的k值线性拟合度均达到95%以上,实现了AgNPs/CNTs复合结构的SERS自标定检测。