海上浮标间多径衰减因素的改进模型

为探究浮标天线较低时的通信情况,建立了一种引入地球曲率作为新参量的海上浮标通信模型,并推导出接收场强与地球曲率半径Rc的关系。改进模型中从发射频率和天线高度两个方面,对大尺度损耗和多径衰减的影响进行仿真。仿真结果显示,对于浮标天线高度较低(1m左右)的情况下,地球曲率半径存在对信号传输影响大,并且可以得出信号传输的最大通信距离。     

支持智能自适应阵列天线的无线局域网媒体接入控制协议

在充分考虑IEEE 802.11无线局域网特点的基础上,提出支持智能自适应阵列天线的媒体接入控制协议SADCF．智能天线包括全向和定向两种工作模式．在发送数据帧前尽可能短的时间内,SADCF利用全向RTS/CTS握手机制预约信道,引导发送或接收站点发送训练序列．智能天线接收训练序列后计算出与该站点对应的权矢量,形成定向波束,定向收发数据帧．相邻站点用全向网络分配矢量记录发送站点以全向模式占用信道的时间,在发送站点定向通信的时候复用信道．SADCF与IEEE 802.11协议完全兼容．仿真结果表明,SADCF协议能够有效支持智能天线的应用,实现信道的空分复用,显著提高网络吞吐量;理论分析结果与仿真结果基本吻合．     

光在大气和海水信道中传输的能量衰减计算

考虑自然光和海水浮游生物等产生的背景辐射以及云层、大气/海水界面和海水等介质的光辐射透过率,利用星载激光对潜通信能量方程估算了潜艇接收信号能量衰减大约可达-112~-140 dB.利用Monte Carlo方法计算星载激光对潜通信水下接收光斑分布状况,选择63%光斑半径作为接收平面半径,不考虑光在传输过程中介质的吸收效应,计算了不同卫星高度和发射角.近海岸海域水下200 m和深海海域水下300 m接收信号衰减,信号能量衰减可达84 dB.由于未考虑吸收效应和光斑大小选择的原因,仿真计算结果稍小于理论估算.     

基于射频芯片A7105的航模无线收发系统的设计

基于射频收发芯片A7105,通过单片机WT51F516的控制处理,设计了一款2.4 GHz六通道航模无线收发系统。此无线收发系统核心部件采用射频芯片A7105与功放芯片AP1110,并使用跳频机制进行数据传输。基于ADS软件分析射频芯片外围电路和天线的阻抗特性并得到了50Ω阻抗匹配电路。此系统成功实现了100 m范围内的无线信号发射接收,具有成本低廉、功耗小、接收距离远的特点,并且能够应用在中低端航模中。     

240Mbit/s直线运动型无线光通信系统研究

详细分析了直线轨道上运动通信的特点,设计和研制了一种具有双向收发功能的直线运动型无线光通信系统。该系统主要包括1 550 nm半导体激光器、高灵敏度PIN光探测器、球面单透镜式光发射天线和实心光锥耦合式光接收天线等关键部件。130 m运动工作距离的系统性能测试结果表明,在3.5 m/s最高运动速度、240Mbit/s通信传输速率下,运动中的数据丢帧率为零,以太网和视频指标均满足实际应用要求,系统适用于存在直线运动轨道的无线光通信场合。     

自由空间无线光接入系统中2种OFDM 信号的应用研究

自由空间光通信(Free Space Optical,FSO)是未来极具发展前景的一种宽带无线接入技术,但实际应用中必须考虑复杂天气条件对FSO通信系统收发信号的影响。通过仿真搭建了自由空间无线光接入系统,研究了采用十六进制正交振幅(Sixteen Hexadecimal Quadrature Amplitude,16QAM)以及十六进制相移键控(Sixteen Hexadecimal Phase Shift Keying,16PSK)映射生成的正交频分复用(OFDM)信号在5种天气条件(晴天、小雨、中雨、雪、雾)下传输100 m及300 m的收发特性。通过分析接收信号的光谱图、星座图和误码特性证明:晴天条件下,接收信号映射的星座点收敛特征较好,误码率低至2.5×10~(-6);雨天条件下,接收信号质量受雨衰的影响被劣化;雪或雾天气下,上述仿真系统仍能在短距离内维持通信过程;在自由空间无线光接入系统中,16QAM-OFDM信号的通信性能优于16PSK-OFDM信号。     

移动性对MIMO无线信道性能的影响

提出了MIMO无线信道动态收发模型,分析了收发天线的运动对MIMO无线信道空域相关性及其容量的影响,得出其影响是由收发天线的初始位置及其运动速度决定的,空域相关性随天线单元间距增大而减小,随散射信号角度扩展增大不是一致减小,存在使相关性达最小的角度扩展值,并通过数值模拟得到了验证,拓展了MIMO散射无线衰落信道模型的研究。     

光子晶体窄带滤光器的应用

电磁波通信在无线大气通信中应用广泛,由于电磁波在海水传输过程中衰减很大而应用受到限制,当发现蓝绿激光在海水中传输存在低损耗特性后,可以使蓝绿激光在水下通信中得到广泛应用。利用光子晶体的光子禁带和光子局域的特性制作的一维光子晶体窄带滤光器,能够用于蓝绿激光水下对潜通信系统的接收端,几乎能够完全抑制在海水传输中低损耗窗口外的背景光和干扰光,有利于提高系统信噪比。     

基于磁耦合感应的无源应答器设计

针对低频磁通信系统通信距离短的问题,设计了一种基于磁耦合感应的无源应答器。该无源应答器由收发天线、电源模块、信号处理、信号放大4部分构成。采用低功耗电路和大功率发射的设计理念,当接收天线将感应到的磁能转换成交流电能,整流滤波电路把交流电转换成直流电,经过稳压电路降压后对系统供电,功率放大器将调制信号放大,放大信号经过发射天线发送至阅读器,阅读器能有效地接收远程信号。     

激光通信终端光学收发通道运动学支撑设计

光学收发通道是激光通信终端的核心模块,其发射和接收光轴同轴度是制约激光通信终端建链通信的关键指标,且易受外界影响.应用"运动学约束"原理提出了双脚架支撑系统作为光学收发通道"2-2-2"约束的具体实现形式.推导出了双脚架结构释放的四个自由度方向的柔度公式,进而确定了双脚架的关键结构参数.应用有限元方法对某激光通信终端光学收发通道在有安装误差和温度变化工况下发射和接收光轴同轴度变化进行了仿真分析.结果表明:温度变化4℃和安装误差为0.05 mm的工况下,发射和接收光轴同轴度的变化量均能够满足优于15″的指标要求.作为对比,法兰式收发通道温度变化4℃时的收发光轴同轴度变化为26.81″.为激光通信终端光学收发通道的设计提供了参考.     

全球首次海水量子通信实验成功

正上海交通大学的研究人员成功完成了首次海水量子通信实验,观测到了光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,在国际上首次实验验证了水下量子通信的可行性。海洋是全球量子通信的重要版图。但是,量子纠缠能否在海水中传播的相关研究却一直止步于验证实验。相比基于光纤和大气空间信道的量子通信,将海水作为量子通信信道的难度更高。海水盐度对光的折射率有影响,需要更精确地计算接收角度,而且许多理论研究都     

MDPSK和等概相关二进制信号的性能分析

该文推导了Nakagami衰落信道上采用组合发射选择合并/接收最大比合并天线分集的M进制差分相移键控、非相干检测的等概相关二进制信号和格雷编码的/4差分四进制相移键控的平均误符号率的精确闭合表达式。研究了信道衰落参数、收发天线数对各调制系统平均误符号率性能的影响。结果表明,当收发天线总数固定时,在高信噪比处,收发天线数乘积越大,组合发射选择合并/接收最大比合并系统的平均误符号率性能越好;当收发天线数固定时,信道衰落参数越大,组合发射选择合并/接收最大比合并方案的误码性能得到显著改善。     

一种智能超表面辅助的非视距安全通信方法

针对发射机与期望用户之间存在阻挡时的非视距物理层安全传输问题,提出了智能超表面辅助的阵列天线物理层安全通信方法。首先,建立智能超表面阵列天线系统模型,通过阵列天线直传链路和智能超表面反射链路完成无线系统的安全通信。随后,针对窃听者被动接收信号,无法确定窃听者具体位置的情况,提出了在确保期望用户可靠接收信号的同时以最大化人工噪声干扰功率为目标联合优化发射波束成形矢量和智能超表面反射系数矩阵的优化方法。最后,分析优化问题,并利用辅助变量和半定松弛等方法得到最优解,达到抑制窃听者接收信号的同时,确保期望用户可靠和安全通信的目的。仿真实验证实,智能超表面辅助的物理层安全通信方法提高了非视距场景下信息传输的可靠性与安全性。     

水下管道环境中的无线数据通信的天线设计

采用小尺寸低功耗的射频芯片结合实际环境设计出螺旋结构天线，选择合适的频率，天线在轴向方向得到最大的辐射能量。使移动无线数据提取单元机和井下固定监控和无线收发一体的单元之间能够在数千米油田井下相距1.5m的距离内实现短距离无线通信。     

偏振光子的水下传输特性分析

提出了利用蒙特卡罗法对偏振光子在表层叶绿素浓度不同的4个海域中的水下传输特性进行研究。首先建立了水下量子信道垂直传输模型,基于此模型分析了在4个海域中叶绿素浓度、海水对光信号的吸收系数和散射系数随海水深度的变化规律。随后仿真分析了4个海域中偏振光子的散射、衰减和偏振度特性随传输距离的变化趋势,给出了不同传输距离时计算接收总光子数的公式。仿真结果表明,海水对光信号的吸收和散射作用主要受叶绿素影响;随着不同海域的表层叶绿素浓度增大,光子的散射次数增加,最远接收距离减小,光子偏振度略微降低但基本保持不变。研究结果可以为星-潜量子通信系统的性能分析和建立提供一定的参考。     

高线性功率放大器的线性化技术

在通信收发系统中,功率放大器位于发射机末端,其作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发射机发送功率的要求,然后经过天线将高频功率信号辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。本文叙述了功率放大器的特性及发展历程,着重分析了射频功放的非线性及功放线性化的几种常用技术。     

2.4GHz双向功率放大器设计

当两个以上的网络互联时,由于无线局域网的工作频率较高,需要较高的发射功率来扩大其覆盖范围。而现有产品通信距离都比较小,而且实现双向收发的较少。该文提出了一种通过增大发射信号功率、提高放大接收信号灵敏度的方法,同时实现用于扩展2.4GHzISM频段802.11b/g无线局域网(WLAN)设备的工作范围的双向功率放大器的设计方法,实现了双向收发,并用ADS软件进行了仿真。仿真结果表明该设计可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。     

基于GNU Radio和USRP的切换天线方向调制物理层安全系统

提出了一种切换天线方向调制物理层安全传输系统,利用天线的切换选择扰乱非期望方向的窃听者进行信息窃密,实现了视距空间的保密通信。基于GNU Radio和USRP软件无线电平台,结合高速射频开关、FPGA控制板、网络收发模块以及阵列天线搭建了实验验证系统。通过测试窃听者位于不同方位角的视频传输质量和信号星座样式验证了该方法的可行性,结果表明与传统阵列天线相比,切换天线方向调制技术能提供更安全的视距通信。     

科技成果推介

１无线电定位系统的精度提高及与通信系统的综合化技术 该项技术解决了在移动通信、导航、航空电子综合技术等领域中，如何测定目标的位置，怎样提高定位精度，怎样把无线定位与通信测控融于一体等问题。首次提出了一种适于通信定位综合化的时空调制技术，用不同天线的传播相差来调制信号空间，单天线接收机就可接收包含方位信息的通信信号；针对飞机着陆等近距差分定位应用，首次提出了提高选星仰角门限和加权几何精度因子选星抗多径的新方法。 项目单位：南京航空航天大学 联系电话：０２５－４８９２４２０ 联 系人：宋茂忠２农五型飞机…     

基于特征值准则的可变数目天线选择算法

提出了多输入多输出相关信道下基于特征值准则的可变数目收发天线选择算法,来动态适应相关性不同的无线环境的通信要求.算法根据特征值准则,利用最小特征值和特征值总和之比,来确定选择的发送或接收天线数目,并通过每次循环中选择最大特征值所对应的发送或接收天线实现具体的天线选择;为了进一步降低算法复杂度,还可使用特征值估计来代替特征值分解.算法能够结合链路自适应技术,如自适应调制技术和动态检测算法选择等,来提高数据速率或误码性能.理论分析和仿真结果表明:所提算法能够根据多输入多输出信道的相关特性动态选择天线数目,即使在信道相关性很高时,仍然可以在保证误比特率的前提下,获得与信道相关性较低时几乎相同的数据速率.