复杂水质条件下蓝绿激光通信传输特性研究

由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了海水类型、衰减系数、传输距离、接收孔径对接收光功率衰减的影响规律。结果表明：在纯净海水、远海海水、沿岸海水和港口海水中,随着海水浑浊程度的增加,仿真得到的有效传输距离减少,光功率衰减增加;在文中设定的海水衰减系数下,当海水的吸收系数大于散射系数时,有效传输距离减少,光功率衰减增加;当接收孔径小于光束直径时,接收光功率随接收孔径的增加而增加,当接收孔径大于光束直径时,接收光功率不再随接收孔径的增加而变化。     

伪波束法研究超宽带室内信道的功率分布

针对超宽带(UWB)信号的传输特点,以及超宽带信道与窄带信道间的区别,基于传播环境的几何描述,使用伪波束法建立了UWB多径信道有约束的布朗桥模型(BBBM)。根据UWB室内多径信道接收功率的遍历性假设,利用得到的多径信道模型计算室内UWB通信系统的功率分布。对三个典型环境下不同路径的UWB室内信号功率分布进行了仿真分析,计算结果与理论分析一致,表明基于伪波束法的UWB室内信道BBBM模型是正确的,使用BBBM模型可以分析UWB通信系统在室内环境的功率覆盖。     

基于透射超表面加载圆阵的双波束涡旋波天线北大核心CSCD

为了提高通信系统的信道容量和频谱效率，本文提出了一种工作在X波段的透射超表面加载的八单元的均匀圆阵(UCA)双波束轨道角动量(OAM)天线，超表面分为三层结构，分别中间的金属层和上下的正交金属栅层，中间层将馈源辐射的y轴线极化入射的+1模态的涡旋电磁波转换为x轴线极化的出射的+1模态涡旋电磁波，同时基于相位叠加原理构成双波束超表面，将入射波分为两个不同方向(30°,0°)和(30°,180°)的出射波，并且出射涡旋电磁波相对于入射涡旋电磁波发散角降低了9°。该研究有望为基于多波束的轨道角动量复用和大通信容量的天线设计提供一种新的思路。     

室内走廊环境毫米波OAM信道特性分析与统计建模

针对自由空间传播模型仅能描述自由空间场景下携带轨道角动量(OAM)的涡旋信道传播特性,以及确定性稀疏多径涡旋信道模型严格依赖于传播环境而不能准确刻画真实多径场景下OAM信道传播特性的问题,该文提出毫米波OAM多径信道统计建模方法。在室内走廊环境下构建基于均匀圆形天线阵列(UCA)的OAM辐射传输系统,基于光学射线理论与UCA辐射特性,建立OAM多径信道模型。结果表明,在毫米波频段均匀分布和Nakagami-m分布能够准确地表征室内走廊多径环境下的OAM信道波前相位和幅度,视距(LoS)和非视距(NLoS)传播条件下传播距离较大时信道幅度服从瑞利分布,视距传播条件下传播距离较小时信道幅度服从莱斯分布。     

论涡旋电磁波轨道角动量传输新维度

轨道角动量（OAM）是电磁波的固有物理量,与电场强度的物理量纲线性无关,可构成无线传输中的新维度。从电磁波资源利用和发展的历史出发,分析了电磁波轨道角动量的物理特征,明确了只有电磁波量子携带内禀OAM的涡旋电磁波传输系统才可以获得MIMO传输以外的无线传输新维度;统计态OAM涡旋波束中的电磁波量子形成的外部OAM与空域维度相耦合,无法构成MIMO传输以外的新维度,但在直射视距（Lo S）信道时可获得额外自由度和较低的复杂度。依据信道容量的不同,将典型涡旋电磁波OAM传输系统划分为4个不同区域,并着重指出量子态OAM涡旋电磁波传输可以形成超越传统MIMO容量界的含有OAM维度的新MIMO容量界。     

涡旋电磁波无线通信技术发展综述

由于携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),涡旋电磁波具有螺旋相位结构以及不同模态相互正交的空间性质,因此将其应用于无线通信技术领域以提升频谱利用率以及通信容量受到学界关注。介绍了涡旋电磁波的结构以及特殊性质,总结了近几年国内外涡旋电磁波在天线技术的进展并对比了各类天线性能,分析了涡旋电磁波在多输入多输出、复杂环境传输以及模态混叠检测领域的不足与发展态势,指出了未来基于涡旋电磁波无线通信发展的方向以及挑战。     

多波束阵列天线的稀疏化设计

讨论利用加权最大功率传输效率法(Weighted method of maximum power transmission efficiency,WMMPTE)实现多波束阵列天线的稀疏化,使得天线单元数目小于天线波束数数目.待设计天线与置于波束方向的测试天线形成无线功率传输系统,再利用WMMPTE优化可得到多波束阵列天...     

基于超材料构建的PCB通信信道芯片无线互连通信研究

提出了一种基于蘑菇型电磁超材料构建的PCB(Printed Circuit Board)的芯片间/芯片内射频通信设计模型.该设计用单极子天线模拟芯片管脚,利用PCB介质作为通信信道,并填充一层超材料吸收多径传播中部分电磁波,降低天线回波损耗和改善天线之间相关度.分析电磁波在PCB介质内传播途径及超材料对其影响.对发射天线输入频率为20GHz不归零伪随机二进制信号,接收天线输出信号的眼图清晰端正.从频域和时域结果分析表明芯片-PCB无线互连可行,而且超材料能够明显改善通信信道而提高信号传输质量.     

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

在Rytov的激光大气湍流传输理论基础上,考虑到大气湍流引起的强度起伏、孔径平均效应和阵列接收机数量对激光通信系统性能的影响,建立了描述基于阵列接收机系统的孔径平均因子、有效信噪比和误码率的数学模型,数值模拟了湍流强弱、孔径尺寸和接收机数量对系统通信质量的影响。结果表明:中强湍流区对误码率和孔径平均因子的影响明显大于弱湍流区,大尺寸接收孔径可以有效减小强度起伏。当湍流强度一定时,增加接收机的数量可以大幅提高系统的信噪比和有效通信距离,对工程上提高激光通信的质量具有一定的指导意义。     

孔径接收对强海洋湍流DPSK调制的水下光通信系统误码率影响研究

水下光通信（underwater wireless optical communication,UWOC）系统具有宽带宽、高保密等优点,适用于水下通信。然而,水下吸收、散射和湍流效应影响了光束传输,限制了系统在长距离方面的应用。本文探讨了差分相移键控（differential phase-shift-keying, DPSK）调制和孔径接收对在Gamma-Gamma强湍流信道中传输的UWOC系统误码率（bit error rate,BER）的影响。基于Whittaker函数,推导出了系统采用DPSK调制高斯光束在强湍流中传输的BER解析式。仿真观察了系统调制方式、孔径接收直径、传输距离以及四种海洋参数对BER性能的影响。结果表明,采用DPSK和较大尺寸的孔径直径接收可以有效地提高BER性能。同时,系统在均方温度耗散率和温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值较小、动力粘度较大,湍流动能耗散率较大或较小的短距离海洋湍流环境中可以获得较好的通信性能。      

高铁基于毫米波的自适应波束分合传输方案

向拥有较宽连续频谱的高频频段扩展带宽成为未来高铁无线通信系统提升容量的有力手段,不过,需要采用大规模天线波束赋形技术克服高频频段路径损耗严重的缺陷。在高铁双车载台方案中,可以通过大规模天线阵列形成双波束传输提高系统容量。在对其传输性能进行分析后发现,双波束传输优化配置与列车的位置有关。基于此,论文提出自适应波束分合传输方案,当列车距离基站较远时,为了避免波束间的严重干扰,双波束合成为一个波束来覆盖两个接收端,实现接收分集,提高接收信号质量;当列车距离基站较近时,分裂成双波束,实现空间复用,提高系统容量及传输可靠性。数值仿真结果表明,所提方案可以适应列车运行位置,提升传输性能。     

失真自适应接收机技术及信号形式选择

对流层散射信道是一种典型的多径衰落信道,多径传播造成了信号的深衰落和多径扩散。而多径扩散现象的存在,会使速率高、码元窄、频谱宽的信号遭受频率选择性衰落的影响,造成传输中的信号码元之间产生码间干扰,严重影响信息传输质量。在此提出了一种基于失真自适应接收技术和3/4占空半余弦信号形式的数字接收机方案,能够自适应地跟踪失真信号的变化而进行最佳相干接收,使系统具有稳定的通信性能。     

非视线紫外光散射通信的信道特性

在单次散射条件下,研究了非视线紫外光散射通信系统的信道特性.分析了传输损耗与光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数之间的关系,结果表明传输损耗随收发仰角的增大而增大,增加接收视场可以降低损耗;针对两种不同情况讨论了损耗随光源发散角的变化关系,发现发散角对损耗的影响较小,可根据应用场合适当确定.研究了信道的多径传输现象及其对系统性能的影响,结果表明多径传输引起的脉冲展宽将导致码间干扰的产生,限制系统的通信速率,并定量讨论了NRZ码和RZ码两种情况下码间干扰的影响,发现相对于NRZ码,采用RZ码可以有效地减轻码间干扰,获得更高的通信速率.     

多波束涡旋电磁波反射阵天线设计

针对传统反射阵天线产生涡旋电磁波存在方向单一、轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)模态单一的问题,设计了一款多波束涡旋电磁波反射阵天线。提出了一款基于旋转单元法的新型宽带圆极化单元,并利用口径场叠加法,获得了单个馈源产生多个涡旋波束的反射阵阵面补偿相位。仿真结果表明,该天线在26.5～32 GHz生成了2个携带模态-1和+1的涡旋波束,OAM带宽和3 dB增益带宽均为18.3%。在工作带宽内,最大增益为18.3 dBic,口径利用效率为10.31%。     

涡旋电磁波跨海远距离传播特性研究

针对涡旋电磁波远距离通信能力评估需求,提出一种测量涡旋电磁波远距离波前相位的方法,在青岛海域开展了涡旋电磁波跨海远距离传播特性测试实验。测量了频率10 GHz,3.7 km距离模态1、模态2与7 km距离模态1涡旋电磁波波前相位保持特性。结果表明,在10 GHz,7 km距离处,涡旋电磁波波前相位依然能够保持涡旋特性,可以用于轨道角动量域复用通信。     

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。     

星载MIMO-SAR与距离向DBF相结合系统研究

 将星载MIMO-SAR系统与距离向数字波束形成技术相结合,设计了DBF-MIMO-SAR系统,能够解决星载MIMO-SAR系统距离模糊较大的问题.该系统方位向各孔径不是同时发射信号,而是按照一定的时间顺序,顺序发射.接收回波时,各孔径同时接收,在距离向使用DBF技术,分离回波信号和抑制距离模糊.同时分析了DBF-MIMO-SAR系统主要系统参数,包括脉冲重复频率、孔径间发射脉冲延时、雷达方程、数据率.仿真结果表明,该系统能有效地实现高分辨率宽测绘带模式,减小距离模糊和方位模糊.     

传输波束对无线光通信误码率性能的影响分析

在无线光通信中,研究通信系统性能时多数是在平面波、球面波条件下进行的,而实际无线光通信系统发射的激光是高斯波束,所以研究不同波束对通信系统性能的影响具有重要意义。本文从孔径平均效应出发,运用理论分析和实验仿真的方法,在不考虑湍流内、外尺度影响的前提下,首先描述了高斯波束条件下,孔径平均因子随孔径尺寸的变化趋势,并且比较了不同湍流强度条件下孔径平均效应的差异;在OOK调制和非相干检测条件下,比较不同传输波束在弱湍流大气中传输时,孔径平均在改善误码率性能方面存在的差异。结果表明:高斯波束对误码率的影响明显,最先达到饱和状态,球面波次之,平面波较为平缓。     

涡旋电磁波在军事无线通信中的应用

涡旋电磁波的OAM复用是一种把量子力学中的轨道角动量理论应用到无线通信领域的新型技术,拥有高效频谱利用和抗干扰两项引人注目的特性。介绍了国内外研究现状,对涡旋电磁波的产生与接收、OAM复用对通信容量的影响、OAM模式的复用和解复用、大气的非均匀性和电离层对涡旋电磁波的影响、涡旋电磁波抗干扰能力等研究热点进行了概括。指出了研究、分析OAM复用和抗干扰性能以及探索有效的OAM通信方法的重要意义。     

基于STBC的水声MIMO扩频通信系统仿真研究

为改善水声扩频通信系统的传输距离与系统容量,将空时分组编码（STBC）技术引入水声通信,提出了一种基于STBC的水声多输入多输出（MIMO）扩频通信系统,给出了系统实现方案和性能仿真分析。仿真结果表明,通过引入两发射单接收的STBC,原系统可获得约3dB的发射分集增益和2倍于原系统的频带利用率,证实了该系统可在不牺牲有限系统带宽的情况下有效抑制多径衰落,显著改善通信系统容量和传输距离。