OFDMA系统中多波束机会波束成形研究

机会波束成形（Opportunistic Beamforming,OBF）技术通过加大、加快信道的波动来提高多用户分集增益,将之使用在正交频分复用多址接入（OFDMA）系统中,可以使得系统的吞吐量最大化。在OFDMA系统中,通过对所有子载波进行分簇,可以实现在牺牲系统性能很少的情况下,大大降低系统反馈量。研究了对分簇OFDMA系统使用OBF技术来提高系统吞吐量,并进一步研究了在训练阶段使用多个随机加权向量进行多波束成形,然后从中选择最好的一个来实现数据阶段的波束成形。仿真证明,采用多波束机会波束成形技术能提高OFDMA系统吞吐量。     

高速实时数字多波束形成系统实现方法

给出了一种基于FPGA和DSP结构的高速并行数字多波束形成系统模块。该模块利用FPGA的结构特点，对通道间加权的复乘采用并行处理的方式，而多波束形成则采用时分复用的方式。该系统模块具有实时宽带多波束形成以及通道校正功能。     

多波束机会波束成形系统性能比较

研究了在多输入单输出（MISO）系统中通过加大、加快信道的波动来提高多用户分集增益的机会波束成形技术,并在此基础上研究了在每个时隙中采用多个加权矢量的多波束机会波束成形技术,着重对它们的性能作了仿真比较。结果表明,多波束机会波束成形技术可以提高系统吞吐量。     

面向多波束卫星系统的波束跳变与覆盖控制联合优化算法

为了提升多波束卫星（MBS）系统的性能，提出了一种基于深度强化学习联合优化MBS的波束跳变和覆盖控制（BHCC）算法。首先，将多波束卫星中的资源分配问题转换为多目标优化问题，以最大化多波束卫星系统的系统吞吐量，最小化丢包率；其次，将多波束卫星环境表示为多维矩阵，并将目标问题建模为考虑随机通信需求的马尔可夫决策过程；最后，结合深度强化学习强大的特征提取能力和学习能力对目标问题进行求解。此外，提出了一种单智能体轮询复用机制以减少搜索空间，降低收敛难度，加速BHCC算法的训练。仿真结果表明，相对于遗传算法、贪婪算法及随机算法，BHCC算法不仅能提高MBS的吞吐量，而且能降低系统的丢包率；相对于不考虑自适应波束覆盖范围的深度强化学习算法，BHCC算法在不同通信场景下的性能更优异。     

波束形状损耗对多波束搜索雷达的影响

多波束搜索雷达采用多个同时接收波束对每一个发射波束的照射空域进行覆盖,其波束形状损耗计算和影响与单波束搜索模式存在差异。文中研究了多波束搜索雷达中波束形状损耗对系统检测性能的影响,推导了通用的计算方法,并利用仿真方法研究了不同系统参数配置下的检测性能。由仿真结果可知,波束形状损耗一般随同时接收多波束数目的增加而减小。     

基于DSP的声纳波束形成系统设计

由TMS320C6416的声纳波束形成系统，该系统包括波束形成板、信号处理板、音频处理板、控制底板。其中波束形成板是系统的核心，16路声信号先经过光电隔离，送入DSP进行运算。双端口存储器阵列存储波束形成的所有结果，并分配到各处理板，利用其双端口特点实现波束形成板和其他处理板之间的数据交换。逻辑控制电路由CPLD完成，主要完成整个处理单元的时序和逻辑控制。该系统具有可扩展、易于构成并行系统的特点，方便实现各种波束形成算法，具有一定的工程实用价值。     

DSP在卫星测控多波束系统中的应用

本文介绍了卫星测控多波束系统DSP模块的设计以及功能实现,在DSP模块的设计中使用了两片TigerSHARCDSP芯片并行连接,在500ms内完成测向和波束合成权值的计算。高性能的DSP芯片和优越的阵列信号处理算法保证信号能够得到及时准确的处理,满足了系统的需求。     

基于深度学习的毫米波系统波束成形

针对高移动用户在毫米波系统中用户与基站之间频繁切换增大延迟开销问题,提出了一种新颖的集成深度学习协调波束成形(Deep Learning Coordinated Beamforming,DLCBF)解决方案。该方案通过协调多个基站同时为一个移动用户服务,接收用户上行导频序列和预编码码本训练模型,进而预测最佳下行波束向量,克服了大型天线阵列毫米波系统中选取最佳波束成形向量需要的巨大训练开销。仿真结果表明,所提方案与传统的毫米波波束成形策略相比有更高的频谱有效率。     

星载DBF发射多波束阵列的互调波束影响

研究了DBF发射多波束阵列中固态功率放大器(SSPA)非线性引起的互调波束的影响。简化了Shimbo模型,在仿真中验证了其精确性。基于简化的Shimbo模型描述了SSPA的非线性特性,分析了DBF发射多波束阵列在多波束多载波条件下的互调波束特性,主要研究了SSPA三阶互调的影响;并对输入回退(IBO)与互调波束以及放大器效率的关系进行了理论分析与仿真,为DBF系统中SSPA线性度与效率的折衷选择提供了依据。     

多波束宽带恒定束宽波束形成器的DSP实现

波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。文中提出了采用TMS32 0F2 0 6及IMSA10 0为主要芯片构成多波束宽带恒定束宽波束形成器 ,实现实时、高速、高性能的多波束宽带恒定束宽波束形成 ,并给出了具体设计方案。水池实验结果表明该系统设计方案正确、可靠。     

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响.仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图.     

高铁毫米波最优自适应波束成形与联合传输

高铁车地移动通信系统的吞吐量不仅受到频谱的限制,而且受到高移动性的限制,已成为制约智能高铁发展的重要瓶颈。一种提高系统吞吐量的有效方法是使用拥有较宽连续频谱的毫米波频段以及使用大规模多输入多输出(MIMO)和多波束成形技术。然而,使用固定波束宽度的多波束流在列车高速行驶过程中会产生严重的波束间干扰,因此,论文提出了基于最优波束宽度的自适应波束成形和联合传输方案。当列车距离基站较近时,激活全部波束,实现波束的空间复用,提高系统容量和传输可靠性。当列车距离基站较远时,为了避免波束间的严重干扰,用更多的天线阵元形成较少的波束,获得更大的波束增益,并与相邻基站进行波束联合传输,提升系统的吞吐量。仿真结果表明,与现有波束成形及传统自适应选择方案相比,所提方案吞吐量在小区边缘附近可以提升超过150%。     

Adaptive beam forming for time-variant channels with a multi-beam antenna

A multi-beam adaptive antenna is investigated by considering the adaptive beam forming performance for time-variant channels on the focus of mobile to base station or reverse link. This antenna is constructed by Fresnel zone phase-correcting plane （FZP） focusing element and uniformly spaced feeds array. An estimator for the beamforming weight vector in the presence of angle spreads is derived using a code filtering approach. Owing to the time-varying nature of the channels, a recursive method for computing and tracking the above optimal weight vector solution that is easy to implement is applied. The effects of angle spread, maximum Doppler frequency, and forgetting factor are studied. Simulation results showed that this type of adaptive antenna is capable of performing adaptive beam forming for time-variant channels effectively.     

Improved least mean square algorithm based in satellite multi-beamforming

High-throughput satellites use multi-beam technology to achieve polarization isolation and spatial isolation to reuse frequency resources,resulting in increased traffic capacity,but this presents a higher demand for fast adaptive beamforming algorithms.In order to solve the shortcoming that the convergence rate and steady-state error can not be satisfied simultaneously when using the LMS algorithm,an improved least mean square algorithm was proposed,which used the statistical average gradient update to solve the problem of the formation of beam instability caused by the instantaneous gradient,which can speed up at the beginning of the beamforming and maintain a small error value after the convergence has reached a steady state.The use of 61-element hexagonal array phased array antenna to form a 7-point beam in an environment where high-throughput satellites have a strong rainfall attenuation was considered.The results show that the improved algorithm can greatly improve the convergence speed and obtain better steady state performance under the condition of only a small increase in complexity,which can be applied to high-throughput satellite beamforming technology with severe inter-beam co-channel interference in emergency communication scenarios.     

宽带恒定束宽光学多波束形成技术研究（特邀）

随着电子技术的发展,恒定束宽波束形成技术在应对复杂电磁环境的宽带侦察系统中得到了广泛应用。文章研究了恒定束宽宽带光学多波束形成的原理,给出了利用窗函数获得实现恒定束宽的子带加权矩阵的方法,提出宽带恒定束宽光学多波束形成的系统方案,并通过仿真验证了所提方法可以形成方向性较好的宽带恒定束宽波束方向图。     

多光束照明方式对平滑光强起伏效果的影响研究

基于多光纤耦合输出半导体激光作为照明光源的主动成像系统比较了多束非相干聚焦光束和准直光束平滑光强起伏的效果,分析了两种光束受湍流引起的光束短期扩展和束心抖动的异同,为多光束照明方式提供了参考。采用相位屏近似方法模拟激光大气传输,模拟结果表明对这种主动成像系统采取准直发射方式可以有效平滑光强起伏,而聚焦发射方式则不能实现此目的。     

毫米波信道中波束成形矢量的波束宽度

波束成形矢量技术能够集中所发送的能量于某一指定区域，从而提高系统性能，是5G的核心技术之一。但正是由于能量被集中这一特点，信道的任何变化都可能会使接收方越出此特定区域，从而使系统的鲁棒性能降低。波束成形矢量的波束宽度这一概念就是衡量这对矛盾的指标之一。已有的波束宽度大多针对天线而言，并非针对波束成形矢量。针对波束成形矢量，借助格拉斯曼流形中的概念，给出并研究了波束宽度的定义，在此基础上，探讨了拓宽波束宽度的方法。研究发现，天线数越多，能量越能够集中，但波束宽度受限，从而鲁棒性越弱。     

一种适于波束切换移动自组网的邻居发现改进算法

基于多波束切换的移动自组网系统在未来通信中具有广阔的应用前景,邻居发现是基于多波束切换的移动自组网系统的关键技术之一。现有基于多波束切换的移动自组网邻居发现算法在波束交叠情况下无法选择最优通信波束,为了解决基于多波束切换的移动自组网邻居发现过程中的最优通信波束选择问题,提出一种改进算法,在邻居发现过程中增加接收信号质量评估机制,增强网络的稳定性,提高网络吞吐量,并通过仿真验证了在波束交叠的情况下系统的累计平均接收电平优于传统方法。