毫米波通信中混合波束赋形技术探讨

毫米波通信为5G移动通信的关键技术之一,对进一步提高移动通信质量具有巨大的推动作用;但是,其路径损耗大、穿透性能低,实际应用中必须与大规模多输入多输出技术相结合,利用波束赋形技术增强通信质量,降低路径损耗和信号衰减。为降低实际成本,混合波束赋形技术对毫米波通信的实现具有非常重要的意义,笔者主要对其进行了探讨。     

基于高速铁路通信的多波束机会波束赋形技术

鉴于高速铁路通信中,列车位置信息可预测、列车车顶中继转发天线数有限,以及反馈信息时延大、多普勒衰落较大、频繁切换等特性,传统的波束赋形并不适用于高速铁路场景。位置信息辅助的多波束机会波束赋形能够利用列车位置信息可预测的优势,在机会波束赋形算法中有效地提高发送波束随机相位与来波相位匹配的概率,同时支持多个波束并行传输,以多波束选择实现更好的多用户分集增益,且机会波束赋形无需反馈完全信道状态信息。因此位置信息辅助的多波束机会波束赋形技术适用于高速铁路通信。     

一种浮标通信天线的波束赋形设计

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施,它具有全天候、全天时稳定可靠地采集海洋环境资料的能力,并利用通信卫星把数据发送到陆地上的数据处理中心.卫星通信一般采用地球同步轨道上的静止卫星来实现,本文重点研究地球同步通信卫星作为浮标通信卫星时的天线赋形波束设计.     

一种新的多用户波束赋形算法

为了抑制多用户多输入多输出(Multi-user multiple input multiple output,MU-MIMO)系统中的用户间干扰,提出一种新的算法。在本用户消除对其他用户的干扰的前提下选择波束赋形矢量,如果所有用户都采取这种措施,各个用户受到其他用户的干扰将降低至最低,从而提高整个系统的性能。仿真结果表明,随着用户数增加,采用本文中的算法较传统的信漏噪比(Signal-to-leakage-and-noise ratio,SLNR)算法可以降低系统误码率(Bit error rate,BER)。     

智能天线中的下行波束赋形

智能天线技术是TD-SCDMA系统中的关键技术,其中下行波束赋形使下行波束对准移动用户,可靠地减小了干扰,提高了系统的频谱利用率。本文给出了TD-SCDMA中的下行波束赋形算法,并对算法进行了仿真。     

基于深度学习的多用户毫米波中继网络混合波束赋形

针对传统多用户毫米波中继系统波束赋形方案计算复杂度高的问题,提出一种基于深度学习（DL）的奇异值分解（SVD）方法来设计混合波束赋形,以优化发送端、中继端和接收端波束赋形器。首先,利用DL方法设计发送端、中继端的波束赋形矩阵最大化可实现的频谱效率;然后,设计中继端、接收端的频带波束赋形矩阵以最大化等效信道增益;最后,在接收端设计最小均方误差（MMSE）滤波器消除用户间干扰。理论分析和仿真结果表明,基于DL的混合波束赋形方法相较于交替最大化（AltMax）与传统SVD方法：在高维信道矩阵和较多的用户情况下,计算复杂度分别降低了12.5%和23.44%;在已知信道状态信息（CSI）的情况下,频谱效率分别提高了2.277%和21.335%,在非完美CSI情况下,频谱效率分别提高了11.452%和43.375%。     

基于波束选择的5G毫米波通信技术仿真

本文构建了毫米波无线信道仿真模型,探究了基于机器学习的波束选择技术。以系统的总和传输速率为指标,通过毫米波无线信道进行传输,使用MATLAB分别对其进行了仿真,并分析了所提方案的系统性能。仿真结果表明,基于SVM机器学习的波束选择方法就可以提供接近理论的最佳性能,且该算法实现复杂度要比穷举搜索法低几个数量级。     

基于赋形多波束的CDMA系统容量分析

分析是基于赋形多波束天线波束增益模型,相对传统的二阶锥形口径增益模型,这一模型能够较好地补偿路径损耗差异,保证了覆盖区域的"等通量"覆盖。本文分别分析了星地通信系统前向链路和反向链路的系统容量,在反向链路容量分析中综合考虑了阴影衰落、功率控制误差等因素的影响,并提出了提高系统容量、改善系统性能应采取的措施方法。本文中的容量分析方法可以进一步推广到低轨通信星座系统,对低轨通信星座系统的规划和设计具有重要意义。     

基于PSO方法的智能天线广播波束赋形设计

研究智能天线性能优化问题,为了快速、准确的对智能天线广播波束设计,提出了一种矩量法和粒子群优化相结合的混合方法.采用基于RWG基函数的矩量法对TD-SCDMA板状振子型智能天线阵进行了全波分析,并使用粒子群优化方法设计了智能天线的波束形状.采用MOM全波分析方法作为优化过程的计算核,既考虑了阵列单元间的相互耦合,又考虑了天线的实际形状,综合出了TD-SCDMA智能天线阵列单元的激励幅度和相位.结果表明,混合方法结合天线单元间互耦能够快速、准确的计算出所需要的理想波束,新方法具有实用性,为波束赋形的工程设计提供了依据.     

一种多小区多用户能效波束赋形分层优化算法

研究在用户服务质量需求和功率约束等条件下最大化系统能效的多小区多用户系统中的波束赋形技术。首先引入辅助变量将分式形式的非凸优化目标函数转化为凹凸分数形式的优化目标函数,并利用分式规划和低复杂度凸逼近法进行功率分配优化;然后将波束优化问题转化成满足一定约束条件的最小化发射功率优化问题,并利用二阶锥规划求解相应的波束赋形优化问题。仿真结果表明：所提的能效分层优化算法可以经过有限迭代次数逐渐收敛到稳定值;在低发射功率区域,所提算法能够同时获得最大频谱效率和能源效率;而在高发射功率区域,本文算法所获得的能效性能明显优于传统的频谱效率最大化算法。     

基于BELL测量的随机数提取方案

随机数在通信加密、统计分析、数值模拟等诸多领域具有重要意义,随机数的真随机性是量子密钥分配安全性的保证。通过分析传统的基于von Neumann算法的随机数生成方案,提出一种改进的随机数生成方案。应用Bell态粒子纠缠交换后粒子坍塌的随机性、量子测量的不确定性以及von Neumann算法进行后处理,有效生成了随机序列。与传统的方案相比,改进的方案提高了初始序列的真随机性,从而优化了最终序列的随机性。     

一种自适应波束赋形的大规模MIMO信道估计方法

大量研究结果表明大规模多输入多输出(Massive MIMO)信道表现出一种稀疏结构特性。利用这个特性开发了一种全新的信道估计算法,它能够自适应波束赋形,并且联合优化稀疏矢量和矩阵函数的方法。该算法关键部分是随机优化基于连续常量的结构模型,并且与基本的去噪优化方案交替使用以找到稀疏特征信道。仿真结果表明,与基于傅里叶变换的普通稀疏信道估计方法进行比较,这种改进型的稀疏信道估计方法不但能够允许适当减少导频数量,且至少改善20 d B以上的信道估计误差。     

基于鲁棒波束形成的麦克风阵列系统

为了提高噪声消除的鲁棒性,传统的通用旁瓣消除器采用固定波束形成作为输出的系数约束自适应滤波器,采用CCAF的输出作为输入的标准约束自适应滤波器.此系统的跟踪性能随信号频率变化而改变,并且由于波束带宽的影响使得目标语音在低频发生畸变.采用优化波束形成方法来得到较宽的带宽,对输出进行后滤波处理来消除残余噪声.试验表明本方法可明显提高语音信噪比.     

基于SRS遍历容量的下行波束赋形性能研究

波束赋形传输技术包括下行波束赋形和上行波束赋形。下行链路波束赋形是通过基于估算信道信息加权多天线的发射信号来实现的,从而增强在目标用户方向上的部分功率增益。上行链路波束赋形本质上是对来自不同天线单元信号进行加权和求和计算,以优化所需信号的质量并抵制干扰。简要描述下行链路波束赋形系统模型构建方案和最优获得空间相关矩阵值算法。在此基础上,详细阐述移动通信系统中下行链路波束赋形应用的基本原理,重点研究SRS遍历容量改进优势,分析波束赋形基准性能和多滴仿真性能的特点。结合链路层单一EBB衰落算法的结果,通过对短期和长期以及混合波束赋形技术的比较,得出了一些重要结论。     

一种基于异构网络的NOW中的群通信模型

工作站网络（ＮＯＷ）作为一种新的并行计算结构越来越受到人们的重视。文中讨论了基于异构网络的ＮＯＷ中群通信问题，提出了一种群通信层次模型，较好地解决了异构网络环境中的群通信问题，其实现群通信的思想是将参与群通信操作的结点按它们所处的子网分成一个个基计算域，通过这些基计算域的并行操作来达到降低通信时延同时又不增加太多网络流量的目的，并且还可以在不同的子网中选择最合适的群通信实现，这一做法做全网面向过程     

基于Android的密钥分存方案

针对Android客户端密钥安全存储问题,利用门限法和拉格朗日插值多项式提出一种基于Android的密钥分存方案。该方案通过口令动态推导出密钥,利用AES对信息进行加密,加密完成后将口令分存在Android手机的多个位置并销毁原始口令和密钥。解密时利用部分分存信息重组口令并生成密钥从而完成解密工作。方案降低了密钥泄漏的风险,提高了鲁棒性,可以应用于一般的商用软件加密方案中。     

一种基于MPKC的新型签名方案

多变量密码体制(MPKC)被认为是能够抵御基于量子计算机攻击的新型公钥密码体制之一.利用减扰动方法构造出了一种基于MPKC的新型签名方案,其计算效率,主要指中心映射求逆的效率要高于两个著名的多变量签名体制Sflash[1]和Quartz[2].给出了对该方案安全性分析,它能够抵抗现有的针对多变量密码体制的三类攻击.     

一种基于PKI的安全多播方案

本文简单介绍了多播的安全问题及其研究现状,分析了决定多播安全机制的主要因素,并给出了安全多播参考框架。以PKI信息安全体系作为安全的基础,提出了一种基于PKI的安全多播方案,该方案能够很好的解决多播中的数据保密性、完整性、多播组成员的身份认证等问题;同时采用树形结构使多播成员的密钥管理非常简单,并可以很好地保证多播方案的可扩展性。     

一种基于相关值检测盲水印方法

针对传统的相关值检测盲水印算法嵌入信息量小,提取水印正确率低的缺点,提出了一种结合分块SVD分解的相关值检测盲水印方法,它在嵌入过程中对原始图像进行分块SVD分解,取最大的一部分奇异值重新构成载体图像块,将水印置乱后,水印信息通过向载体图像块叠加一个高斯分布的模板实现嵌入,在保证透明度的同时增大了嵌入量.为提高水印提取的准确率,首先通过对待检测图像滤波预处理,然后通过比较相关值的大小来判断水印信息.实验结果表明,新的算法在保证水印的不可见性的同时,增加了嵌入信息量,提高了检测的准确性,且对于常见的图像压缩、噪声和剪切等攻击具有良好的鲁棒性.     

基于NTRU格的异构签密

异构签密是为了解决不同的密码体制之间的安全通信。然而目前构造的异构签密方案的安全性都是基于传统数论困难问题。由于近些年来量子计算机技术的大力发展,使得传统密码体制的安全性受到巨大威胁。为了抵抗量子计算攻击,基于NTRU格设计是从传统PKI公钥密码体制到身份公钥密码体制(TPKI-to-IDPKC)的异构签密方案,而且在随机预言机模式下证明了方案的安全性。该方案与现有的格上异构签密方案相比密钥更小,效率更高。