基于遗传算法的智能天线研究

智能天线是第三代移动通信系统中的关键技术之一。本文从智能天线的波束形成、DOA估计两个方面阐述遗传算法在智能天线中的应用。理论研究表明,遗传算法作为一种现代优化计算方法,不失为解决智能天线诸多算法问题的新途径。     

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。     

智能天线的波束形成法及自适应算法

目前,智能天线被应用于无线通信系统中,它通过改善接收信号的质量,抑制干扰,提高系统的容量等来提高通信系统的性能。在智能天线系统中包括很多信号处理技术,本文对目前在智能天线研究领域中的有关阵列信号处理的问题进行了综述,主要包括波束形成法和自适应算法。在对每种算法的原理进行简单介绍的基础上,对它们的适用条件及性能进行了分析。     

可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究

可重构智能表面是一种可以通过控制反射元件改变反射信号来改善无线信号传播环境和提高通信安全的有效技术。从物理层安全的角度研究了可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信,其中多个用户在单天线窃听者存在的情况下,以非正交多址接入的方式同时向单天线基站发送机密信息。研究的目的是通过优化用户的发射功率和可重构智能表面反射元素的相移使系统的总保密率最大化,同时满足发射功率约束、用户服务质量约束和可重构智能表面的每个反射元素的模一约束。虽然涉及的优化问题是非凸的,难以求解,但是本文提出一种基于交替优化和半定松弛的算法求得次优解。仿真结果表明,与2种基准方案对比,所提出的算法一定程度上提高了系统的总保密率,为可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究提供参考。     

移动通信系统与智能天线技术

近年来，移动通信智能天线技术已经受到了世界范围的巨大关注，本文将对智能天线技术及影响移动通信系统的因素作一个比较综合的介绍。然后讨论智能天线在基站上的实现问题。最后探讨移动通信智能天线的发展趋势。     

用于短波软件无线电通信系统的智能天线

为了利用软件无线电技术对天线设备加以控制,使其具有一定的智能化,对基于软件无线电的智能天线技术进行了研究。首先在短波软件无线电通信系统中采用高速DSP器件结合软件算法实现了智能天线,然后对智能天线和普通天线的抗干扰性能进行了比较和仿真实验。结果表明,智能天线可以有效增强有用信号,降低干扰,从而形成最优的方向图。     

功率控制、智能天线和干扰删除在CDMA系统中的应用

提出了在CDMA系统中综合考虑干扰删除、智能天线和功率控制的算法,即使干扰信号与有用信号以同样的角度到达天线,干扰信号也能够被删除。同时考虑功率控制,在满足信噪比要求时,所有用户发射的总功率最小。     

非正交多址接入的同步透射反射智能超表面信号增强算法

针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。所提算法将同步透射反射智能超表面的信号与通信信号相干叠加,利用黎曼共轭梯度算法求解优化问题,理论上可大幅增强用户的信号功率,降低中断概率,提高频谱效率性能。由仿真结果可知,与不使用同步透射反射智能超表面相比,随机相位的同步透射反射智能超表面可以提高约3.6 bit/(s·Hz)的系统频谱效率。利用黎曼共轭梯度算法优化后,可进一步提高约2.3 bit/(s·Hz)的系统频谱效率,该结果验证了所提算法的优越性。     

家庭智能电器负荷调度和能量分配优化算法

为了解决家庭用电高额能耗问题和提高用户供用电收益,针对家庭中具有用电差异性的负荷进行能量调度.根据可转移属性,将家庭用电负荷分为2个类别：弹性负荷和非弹性负荷.联合分布式可再生能源和储能设备构建智能电器用电负荷调度优化模型,基于李雅普诺夫优化理论提出时变电价下的家庭用户多电器能量分配算法.所提算法充分考虑了不同智能电器的用电负荷响应及调度优化问题.理论性能分析证明,所提算法能够在不需要系统的先验统计信息的情况下使优化目标渐近最优.对所提算法的用户收益提升能力进行仿真验证,结果表明,相较于未考虑各家用智能电器实际需求和可容忍时延的分配算法,所提算法可将用户收益提高11.2%.     

基于智能天线技术的码分多址系统容量研究

理论分析了影响基于自适应智能天线技术的码分多址(CDMA)移动通信系统上行链路容量的因素,研究了波束赋形平均干扰因子、小区外与小区内干扰比率因子以及多用户检测因子对系统容量的影响. 仿真结果验证了理论分析,研究成果可用于自适应智能天线技术下的CDMA系统上行链路容量规划和先进的无线资源管理算法优化.     

基于TD-SCDMA终端的一种改进的自适应天线阵列算法

TD-SCDMA系统中,采用波束赋型技术在很大程度上降低了多址干扰,改善了通信质量.通过研究移动终端在使用天线阵列情况下的性能提升情况,提出了双天线自适应阵列应用于终端的方案.分析了不同情形下的双天线阵列的性能,并且基于特定的多径衰落信道环境对改进的NLMS-C算法和其他2种不同的自适应算法进行了仿真比较.仿真结果表明,采用双天线阵列移动终端系统能获得更好的性能.     

基于智能天线的SA/CDMA系统分析

分析了在基站与移动终端采用智能天线方法提高系统容量;提出了基站端智能天线阵全向搜索算法;构造了在移动台端两元阵列天线模型,提出基于前向链路导频信号辅助的阵列权值更新算法;利用蒙特卡罗模拟方法得出的数值结果表明,采用智能天线技术能够提高系统反向链路容量和改善系统频率的利用率。     

基于TD—SCDMA终端的一种改进的自适应天线阵列算法

TD—SCDMA系统中,采用波束赋型技术在很大程度上降低了多址干扰,改善了通信质量。通过研究移动终端在使用天线阵列情况下的性能提升情况,提出了双天线自适应阵列应用于终端的方案。分析了不同情形下的双天线阵列的性能,并且基于特定的多径衰落信道环境对改进的NLMS—C算法和其他2种不同的自适应算法进行了仿真比较。仿真结果表明,采用双天线阵列移动终端系统能获得更好的性能。     

TD—SCDMA系统智能天线波束形成算法的研究

TD-SCDMA系统基站端的智能天线通过波束形成能够显著减小多址干扰,改善通信质量。提出了一种加入扩频序列的协方差矩阵求逆最小二乘恒模（SMI-LSCMA）波束形成算法,该算法在SMI—LSCMA基础上利用特定用户信号的扩频序列信息来锁定该用户接收信号,这样可以使权值向量更新算法更快收敛。经过仿真验证,该算法具有较好的波束形成能力和较高的输出信噪比。     

基于功率控制技术的智能天线信号四阶矩空间定向法

部分可扩展线阵是智能天线中一种有效扩展孔径的线性阵列,但由于此类阵列结构的特殊性,需要对其输出采用预处理后才能应用通用的信号空间定向方法.基于移动通信系统中业已成熟应用的功率控制技术,结合阵列输出的高阶统计量,提出了一种新的预处理方法,该法简单、快捷,虽然性能稍逊一些,但仍然能有效地实现信号空间定向,具有较强的实用价值.     

一种圆形智能天线阵的实现及其互耦研究

利用遗传算法和矩量法相结合的方法,优化设计了智能天线阵列单元——同轴串馈印刷振子天线．分析了考虑互耦影响的圆形智能天线阵,考虑互耦的计算更接近实际情况,通过实验天线验证了其有效性．     

深空网中的天线组阵技术及其发展

依据天线组阵技术的基本原理及其在深空网中的发展,介绍了深空网中的5种天线组阵方案,研究了在信号中频进行组阵的全频谱合成方案以及天线组阵技术中的时延补偿、复权值估计算法和最佳权估计算法等关键技术,讨论了天线组阵技术的应用以及在未来深空探测和卫星通信中的应用前景。     

一种新型同时测向测距四相时空调制扩频系统

针对通信定位综合一体化的趋势和未来移动通信发展的需要,提出了一种新的四相时空调制扩频技术,设计了一种利用36元均匀间隔圆阵天线发射的通信定位综合化系统。该系统除具有直接序列扩频PSK的通信能力外,还能测定用户方位和传播时延,具有抗多径、抗多用户干扰的潜力。文中给出了信号的编码、调制、发射、解扩和方位角估计等关键技术的解决方案,并分析了误码和测角性能。