基于K-S检验的瑞利衰落信道统计特性评估

针对瑞利衰落信道的标准化评估问题,提出了一种基于K-S拟合优度检验的瑞利衰落信道统计特性评估方案。首先采用成形滤波器法产生瑞利衰落信道作为非参数假设检验模型;然后从瑞利衰落信道复序列中提取幅值序列和相位序列;最后采用K-S检验法,将经验累积分布函数和理论累积分布函数对比,验证幅值序列和相位序列是否分别服从瑞利分布和均匀分布。仿真结果表明,在样本长度为128 000,显著性水平小于0.01时,方案的正确识别概率达到95%以上,具有较高的性能,可以作为瑞利衰落信道标准化评估的重要依据。     

无线衰落信道模拟方法及仪器研制

信道模拟器是近年来无线通信系统测试与性能评估中的新型测量仪器,研究了包含路径损耗、阴影衰落、多径衰落和信道噪声多种因素的无线信道模型,提出了一种基于谐波叠加原理且易于硬件实现的复合衰落信道实时模拟方法,并据此研制了中频信道模拟器原理样机。实测和分析结果表明,模拟器输出信道衰落分布与理论值非常吻合,统计方差的相对偏差约为0.06%,而自相关特性和多普勒功率谱也均与设计值吻合,可用于实验室模拟真实传播环境对无线信号的随机失真影响。     

三维非平稳车载信道建模及其空-时相关特性研究

针对车载(V2V)通信系统无线传播场景的非平稳特性且无线信号三维传播时俯仰角(EAs)与水平角(AAs)非独立的特点,提出一种基于规则几何的新型三维非平稳V2V信道参考模型及其相应的仿真模型。为了刻画信道的非平稳特性,考虑了信号收发车辆以任意方向和速度运动而引起的多时变参数。针对EAs、AAs角度谱服从VMF联合分布的情形推导了模型的部分统计特性,并深入研究了车辆行驶环境、非平稳性以及收发端行驶状态对信道空-时相关函数的影响。仿真结果表明,提出的信道模型可以捕捉车辆行驶方向变化对信道空-时相关性的影响,多普勒功率谱密度理论值与实测值的基本一致、仿真模型与参考模型统计特性的高度拟合验证了理论推导的正确性和模型的实用性。     

基于随机几何的输电场景中无人机信道建模

为了准确描述输电环境中巡检无人机与地面基站之间无线信道,采用随机几何建模法,提出一种基于随机几何的三维信道模型。在该模型中考虑输电线路环境中塔杆,输电线的影响,采用水平圆柱体描述输电设备和周围环境的散射体分布情况,为了防止输电线路产生的电磁场影响无人机巡检作业安全,在模型中设置安全飞行区域,保证巡检安全。针对提出的信道模型,推导并分析了了空-时相关函数,多普勒功率谱密度,电平交叉率和平均衰落时间等信道统计特性。研究了散射体分布情况,无人机运动状态对信道统计特性的影响。仿真结果表明,无人机运动速度大小、飞行方向,散射体分布情况对信道影响显著。理论结果和仿真结果吻合良好,验证了所提模型的正确性和有效性,可以为输电线路场景下巡检无人机与地面基站之间的无线通信系统设计提供理论参考。     

可扩展多输入多输出信道高效模拟器研制

针对现有信道模拟器通道规模受限、扩展性差等缺陷,设计实现了一种可扩展的多输入多输出(multiply-input multiply-output, MIMO)信道高效模拟器。 该模拟器采用改进的坐标旋转数字计算(coordinate rotation digital computer, CORDIC)算法,只 需较少硬件资源便可实现大规模多支路的随机信道衰落精确模拟。 基于 MIMO 信道离散化模型提出了一种可扩展的硬件模拟 架构,并结合现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)的并行处理优势,进行硬件实现及实测验证。 针对 3GPP 标准扩展车载 A 信道模型(extended vehicular A model, EVA)静态场景和时变场景的实测结果表明,所研制的 MIMO 信道模拟 器输出时延功率谱和多普勒功率谱等统计特性均与理论值吻合,可用于无线通信设备的方案验证、算法优化和性能分析。     

基于杆塔的无人机巡线通信中继方案设计

针对无人机巡线作业中通信中继电台部署问题,通过对无线信道的衰落特性深入分析,综合考虑自由空间传播损耗和多径衰落,给出一种无线信号复合衰落模型和中继电台覆盖模型,并就电力线巡检中常遇到的平地场景和山地场景给出了中继电台的部署方案,对其中的两种场景进行了实验验证。研究和实验结果对无人机巡线业务的拓展特别是中继电台部署具有重要的参考价值。     

瑞利信道中无线通信设备误码率测试仪实现

误码率是衡量无线通信设备性能的重要指标。为了获得待测设备在衰落信道下的误码性能,传统方法需要进行外场实验,成本高,效率低。针对这一问题,本文基于现场可编程门阵列(FPGA),采用查找表正弦叠加法,实现了能够模拟单径瑞利衰落信道的误码率测试仪。实验数据表明,在置信度为0.95的假设检验中,经过模拟信道的BPSK信号包络样本服从瑞利分布;测量误比特率为10?3、观测样本数达到4×106个,所研制误码率测试仪在理论误比特率±5%的置信区间内,置信度不小于0.99,能够满足单径瑞利信道中无线通信设备的误码率性能测试,有效降低了测试时间和成本。     

非平稳信道衰落高效模拟方法及硬件实现

针对由于收发端的高速移动导致信道衰落呈现的非平稳特性,提出了一种基于线性调频信号叠加的非平稳信道衰落产生方法,并推导了该方法所产生信道衰落的幅值分布、电平通过率和平均衰落持续时间等统计特性理论值。在此基础上,利用Xilinx FPGA(XC7K325TFFG900-2)硬件平台设计实现了一个非平稳信道衰落模拟器,该模拟器结合串行和时分复用的思想,大大降低了硬件资源消耗,单个非平稳信道衰落模拟单元仅占用芯片约2.16%的资源。硬件实测数据表明,该模拟器输出信道衰落的各项统计特性均与理论结果吻合,可用于实验室环境下对非平稳信道衰落的实时模拟复现。     

统一测控系统下行信号仿真器设计与实现

通过对瑞利信道、莱斯信道与全阴影信道等特性研究,提出了适合统一测控系统下行信号模拟的设计方案。仿真设备利用对瑞利信道模块、莱斯信道模块与全阴影信道模块的切换可以有效地仿真实际测控环境,结果与经过实际信道传输后信号变化规律相吻合,验证了统一测控系统中频信号模拟方法的正确性和可行性。该系统的实现为分析评估接收机的工作状态、发现故障和查找事故的发生原因提供重要工具。     

隧道中无线电波多径传播特性及仿真

隧道中无线电波多径传播非常严重,通信质量急剧下降。多径传播特性的研究对隧道内无线通信系统的设计具有重要的意义。通过分析和研究隧道中多径传播的衰减和时延特性,建立了多径信道的衰减和时延模型,给出了单频信号、窄带信号和宽带信号多径衰落的统计特性,并对多径信号的合成进行了仿真,为抗衰落技术的应用打下了基础。     

超宽带频率非平稳信道硬件实时模拟研究

利用信道模拟器在实验室复现电波传播环境是超宽带通信设备测试的重要手段。 本文针对超宽带信道的频率非平稳 特性,提出了一种基于频域平稳区间叠加的超宽带信道模型,并据此设计了基于软件无线电平台的硬件实时模拟系统。 该系统 使用多路数据并行处理架构实现对高速率数据的实时处理,并引入迭代算法和时分复用结构,既保证信道衰落生成的实时性也 降低了硬件资源消耗。 实测结果表明,本文模拟器可支持模拟 600 MHz 的超宽带信道衰落,信道衰落谱型与理论仿真结果吻 合,并且输出的信道冲激响应与实测结果基本一致。 该系统可为超宽带通信系统的优化、验证和评估提供一种有效的手段。     

配电网载波通信信道的分析和建模

为实现可靠和高速的10kV电力线载波通信,有必要对配电网载波信道的传输特性进行研究。基于二端口网络和传输线理论,建立了配电网载波信道的转移矩阵模型。该模型的参数容易计算和测量,能够分析网络中任意2个节点之间的信号传播规律。基于该模型给出了线路整体工作衰减的计算方法,揭示了线路产生频率选择性衰落的原因。针对配电网中大量存在的阻抗不匹配环节,分析了配电网中部分线路的工作衰减。结果表明,该衰减值与线路其他部分有关,传统简单估算的结果误差较大。基于PSpice建立了一个10kV线路的信道模型,验证了理论方法的正确性,并据此提出了对通信系统设计的建议。     

5G TM 信号无线信道测量平台研究与实现

为了研究第五代移动通信（5G）系统无线信道，获得准确的5G无线信道特性和信道模型，提出了一种基于5G新空口（NR）测试模式（TM）信号的无线信道测量平台。开展了TM无线信道测量平台的总体架构及测量信号接收处理算法设计，并基于软件无线电设备和高性能计算设备搭建测量平台。针对功率谱平坦度、峰均功率比和相关性等指标，对多种TM信号的测量性能进行评估。根据性能评估结果，选择适合作为测量波形的TM信号。采用射频馈线直连、多径信道模拟和静态空口实测3种方法对TM无线信道测量平台进行验证，该平台不仅可以实现准确的信道测量，同时能够对矢量幅度误差和误比特率等传输性能进行测试。     

基于矩生成函数近似的双媒质协作通信功率优化分配

针对通用无线接入和电力线中继传输的混合通信场景,首先采用通用Nakagami分布的无线衰落和对数正态(LogN)分布的电力线衰落混合衰落模型,综合应用基于矩生成函数(MGF)方程组的Gamma分布—LogN分布近似转化、LogN变量和近似等方法,推导了系统采用译码转发协议和选择式合并之后的中断概率和误码率理论公式。其中针对MGF方程组,提出了适用于瞬时信噪比概率密度近似转化的关键参数确定方法。接着利用理论性能公式分析了混合信道衰落因子、多维脉冲噪声参数和功率分配影响系统性能的规律,并利用黄金分割等数值算法确定最佳功率分配因子。最后采用蒙特卡洛仿真,验证了理论分析的有效性与可靠性。     

基于正交级数的光伏电源输出功率概率模型

目前光伏输出功率概率建模中,参数分析方法需预先假设参数分布,非参数分析方法中常用的核密度估计的带宽值选取方法不统一,在此情况下提出一种非参数方法——正交级数密度估计,对数据分布不附加任何假设,基于正交级数理论直接建立光伏电源输出功率的概率模型。利用江西南昌及浙江嘉兴两地的光伏电源输出功率历史实测数据进行仿真,结合拟合优度检验和误差分析,验证了所提模型的准确性和有效性。对于不同时段、不同地区光伏电源输出功率的随机特性,所提方法具有良好的适用性,在样本容量变化时模型保持稳定性。     

配电线载波通信调制技术的性能比较

首先分析配电线信道的噪声特性，然后对正交频分复用(OFDM)和直接序列扩频(DSSS)调制技术对配电线信道上不同类型噪声的抑制能力进行了理论分析，并通过实际使用MATLAB建立基于不同调制技术的配电线载波通信系统，对模拟的中压配电线上的典型噪声(加性高斯白噪声和浪涌噪声)和频率深衰落特性进行抑制的仿真实验，得到了OFDM和DSSS两种调制性能的比较结果和不同条件下各自的优劣特性。