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。     

具有选择性谐波补偿的光伏并网逆变器控制策略研究

具有有源电力滤波器APF(active power filter)功能的光伏并网逆变器因其高效率、高功率及可降低成本等优点而备受关注。当光伏阵列输出的能量较小时,可以利用逆变器的剩余容量进行谐波补偿,使系统工作在光伏并网和APF状态。但当系统负载谐波电流较大时,光伏并网和APF合成后的指令电流超过功率管的限流值,造成系统容量超限。针对系统容量超限的问题,分析了传统比例式限流方式的不足,提出一种具有选择性谐波补偿的光伏并网逆变器控制策略,对危险较大的重点次谐波进行有选择性补偿,舍去对含量较低以及高次谐波的补偿,进而合理降低合成指令电流,使有限的系统容量得到合理地利用。最后,仿真和实验结果验证了这种控制策略的可行性与有效性。     

无人机毫米波信道建模进展和挑战

无人机毫米波通信技术结合无人机和毫米波的优势,提供高速数据传输和广域网络覆盖能力,在军用通信系统中拥有广阔的应用前景。精确的信道模型是无人机毫米波系统设计和性能评估的重要理论基础。不同于传统移动通信场景,无人机通信信道具有明显的三维传播特征,构建模型需要考虑包括三维散射空间、三维飞行轨迹及姿态、三维阵列天线和三维窄波束等多种因素。本文首先总结了无人机毫米波信道建模的新需求和挑战,并详细阐述了无线信道建模方法以及现有信道模型的研究进展,最后给出了信道建模的发展方向及关键技术,旨在为无人机毫米波信道模型的科学构建和标准化等研究提供参考。     

Nakagami衰落下无人机数据链抗干扰性能

针对信道衰落及 人为干扰共存的电波传播环境,给出了Nakagami衰落下无人机（Unmanned aerial vehicles , UAV)数据链系统的接收信号理论模型。针对单音及连续噪音干扰样式,推导出了接收端 瞬时干信比、瞬时信噪比和瞬时信干噪比的概率密度函数表达式,并据此推导获得了无人机 数据链系统的中断概率和平均错误概率性能表达式。数值仿真结果表明,本文理论分析结果 与仿真值非常吻合,当干扰功率大于噪声功率时,连续噪音的干扰效果优于单音信号3~ 5 dB,本文研究可为无人机数据链干扰及抗干扰技术的研究提供理论基础。     

三维非平稳V2V 信道建模及统计特性研究

针对车-车(Vehicle-to-Vehicle, V2V)通信场景复杂多样且无线信号呈现三维传播的特点,提出了一种双簇散射体架构的三维非平稳随机几何信道模型(Geometry-Based Stochastic Model, GBSM)。该模型考虑了直射路径、单跳路径、多跳路径和虚拟等效链路,可适用于车联网通信环境各种信号传播场景。在此基础上,针对该模型理论推导了三维场景下信道的统计特性,包括归一化空时相关性、多普勒功率谱(DPSD)、电平通过率(LCR)和平均衰落持续时间(AFD)的理论表达式。仿真结果表明,推导的理论结果和数值仿真及实测结果都比较吻合,从而验证了理论推导的正确性及信道模型的有效性。该模型可用于车联网通信场景下无线通信系统的方案设计和性能分析。     

空时相关复合衰落多输入多输出信道模型研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)无线传播环境,综合考虑路径损耗、阴影衰落和多径衰落影响,提出一种基于Nakagami-Lognormal分布的相关复合衰落MIMO信道模型,推导并获得各信道自相关和互相关系数的理论表达式;提出一种基于谐波叠加思想的复合衰落MIMO信道仿真方法,并分析了该方法输出信道衰落的空时相关特性.数值仿真结果表明:仿真模型输出统计特性均与理论模型吻合;各子信道之间存在互相关性且随阴影衰落方差减小而下降,而自相关性则呈现快速起伏并缓慢下降的特性.     

基于CCSDS协议的中频信号源设计与实现

针对深空通信的复杂环境,设计了一种基于CCSDS协议的中频信号源系统,可产生多种基于CCSDS协议的深空通信信号。该系统上位机采用LabWindows虚拟仪器开发环境,通过PCI接口与集成了DsP和FPGA单元的信号板卡互联,采用正交调制算法,在不改变硬件电路的情况下实现多种调制方式和参数。经测试,该系统输出精准、稳定,各项参数均符合设计要求,可实现对CCSDS协议的信号模拟。     

三维空间多天线相关性及互耦影响研究

针对三维传播环境下多天线系统空域相关性评估问题,首先将达波信号二维角度谱建模为更为通用的von Mises-Fisher（vMF）分布,并推导了不同阵列流型天线空域相关系数的解析式和近似表达式;然后分析互耦机理及其对接收信号矢量的影响,据此推导了互耦效应下天线空域相关性的闭式表达式,并给出了存在互耦的相关性与无互耦相关性之间的内在关系.仿真结果表明,本文推导的天线相关性表达式与数值计算结果非常吻合.另外,小角度扩展时,考虑互耦效应的天线空域相关曲线围绕着无互耦时的相关性曲线上下波动,且面型阵列具有更好的抗互耦能力.     

高机动无人机通信信道模拟器研制

针对高机动无人机通信具有信道状态快速时变和直射路径强的特点,建立了一个包含直射径、反射径和多支路散射径的无人机信道模型,并据此设计实现了一种基于有限支路线性调频信号叠加的信道衰落模拟方法,该方法可用于实时产生连续相位的多径及阴影衰落。在此基础上,构建了一个基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的信道模拟器硬件实现方案,该方案结合DSP浮点运算和FPGA并行处理的优势,可有效模拟无人机通信信号的传播损耗、多径时延及复合衰落影响。实测结果表明,该模拟器输出的时变信道衰落幅值分布和动态多径时延均与理论结果吻合,可用于辅助无人机通信系统的方案设计、算法优化和性能测试。