IRS辅助的SWIPT系统中基于能效优先的波束成形设计与优化

以智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统为背景,研究了该系统中基于能效优先的多天线发送端有源波束成形与IRS无源波束成形联合设计与优化方法。以最大化接收端的最小能效为优化目标,构造在发送端功率、接收端能量阈值、IRS相移等多约束下的非线性优化问题,用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解。采用Dinkelbach算法转化目标函数,通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)得到发送端有源波束成形向量。采用SDR得到IRS相移矩阵与反射波束成形向量。结果表明,该系统显著降低了系统能量收集(energy harvesting,EH)接收端的能量阈值。当系统总电路功耗为?15 dBm时,所提方案的用户能效为300 KB/J。当IRS反射阵源数与发送天线数均为最大值时,系统可达最大能效。     

基于FPGA的太赫兹高速MAC协议设计与实现

太赫兹无线个域网可以支持上Gbit/s的传输速率,但是目前对于太赫兹无线个域网的MAC层研究较少,如何用现有的条件实现太赫兹无线个域网MAC层协议是亟待解决的问题。借助FPGA实现了太赫兹无线个域网MAC层基本功能,并采用波束赋形新机制,减少了节点发送的等待时间,使得端到端数据的传输加快,端到端的网络吞吐量随之提高。之后在Linux上测试数据传输速率,实验结果表明,在带宽不低于3.0 Gbit/s下,新的太赫兹MAC协议的平均数据传输速率能够达到约2.70 Gbit/s;另外,该协议的端到端平均往返时延约为0.284 ms。希望该设计能够为太赫兹超高速无线网卡和无线路由器的研究开发与实用化打下坚实的基础。     

基于改进型巴特勒矩阵的短波8元圆环阵列多波束技术研究

传统短波接收天线为单一的波束指向天线或全向天线。为提高接收天线增益,同时产生多个波束指向不同方向,提出利用巴特勒矩阵作为短波接收天线阵的无源波束形成网络。在传统8×8巴特勒矩阵结构的基础上,设计改进型8×8巴特勒矩阵。以均匀8元圆环阵列为天线模型,利用FEKO仿真分析了其天线特性。在3~11 MHz频段内,P2、P3、P6、P7四个端口分别在202.5°、292.5°、112.5°、22.5°方向上得到了方向性较强的单一波束,7 MHz时波束增益达到最大11.9 dBi,波瓣3 dB宽度平均为60°;在P1、P4、P5、P8端口产生相同的2个波瓣,7 MHz时其波束增益达到最大9.8 dBi,波瓣3 dB宽度平均为89°。由以上仿真分析得出,该改进型8×8巴特勒矩阵能够同时产生6个波束,波束覆盖8个方向,提高了波束的方向性,提高了天线增益。     

宽带毫米波大规模MIMO系统中低复杂度波束域信道估计

针对宽带毫米波大规模MIMO系统信道估计精度低及实现复杂度较高的问题，在传统支撑检测方案的基础上提出一种基于Gauss-Seidel方法的串行支撑检测（GS-SSD）方案。该方案不使用共同支撑假设，参考串行干扰删除，将整体信道估计问题分解为一系列子问题，每个子问题仅考虑一个信道成分。同时，利用Gauss-Seidel方法近似高复杂度的矩阵求逆。仿真结果表明，相比于基于串行支撑检测（SSD）的方案， GS-SSD方案在将求逆复乘数降低一个数量级的同时可以取得接近SSD方案的信道估计性能。