面向毫米波波束跟踪的扩展卡尔曼滤波算法研究

针对移动毫米波通信场景中收发波束存在角度偏差时接收信号质量急剧下降的问题,提出一种联合 迭代优化均方误差和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filtering,EKF)的稳健波束跟踪算法。该算法首先采用EKF算法对信道增益和波束角度进行跟踪,然后基于最小均方误差准则(Minimum Mean Square Error,MMSE)对误差进行 平滑处理,以消除EKF 线性近似引入的误差,实现对波束发射角和到达角的动态跟踪。仿真结果表明所提出的算法能够明显降低移动环境中的波束跟踪误差,并具有稳健的波束跟踪能力。     

60 GHz无线通信系统中临近波束搜索算法研究

针对移动场景下60 GHz无线通信,提出一种基于临近波束的波束搜索算法(NBS)。该算法利用已知的波束码本,结合无线链路中断前的链路信息,自动生成波束搜索的顺序集合;通过搜索该波束对集合,可以快速地得到通信双方的可用波束对。相比于现有的波束搜索算法,在移动场景下,所提算法具有更高的搜索效率,仿真结果进一步证明了该算法的有效性。     

基于视觉感知的V2V毫米波波束对准技术

针对V2V毫米波通信中传统波束搜索方法开销较大、实时性差的问题，结合视觉感知技术，提出采用一种基于视觉感知的V2V毫米波波束对准方法，以降低波束对准的时延和开销。该方法首先利用车载单目相机采集的实时场景图像，通过FCOS3D目标检测算法，估计场景中车辆目标的三维位置；而后，对车辆目标位置进行坐标变换获得空间角度和距本车体的距离，并由此推导出模拟波束成形矢量，实现波束对准。仿真结果表明，该方法能够通过高精度的目标位置估计，在较低硬件开销的情况下，完成相对精确的波束对准。     

基于自适应波束形成的抗干扰跳频通信方案

本文将自适应波束形成技术与跳频通信相结合,提出了一种新的基于空间平滑算法与相位补偿算法的抗相关干扰跳频通信方案.该方案通过采用相位补偿算法,消除了跳频与自适应波束形成相结合时存在的波束指向偏差问题,提高了波束形成的收敛速度.将空间平滑算法应用到波束形成中,有效实现了对跳频通信系统中相关干扰的快速抑制.在强相关干扰环境下...     

流星余迹通信中的智能天线技术研究

针对流星余迹通信原理及信道特点,建立了适用于流星余迹通信系统的智能天线系统模型。在热区跟踪上,使用波束切换技术;而对于可用流星余迹使用自适应数字波束形成技术。针对流星余迹持续时间短的特点,为了获得最佳接收性能,缩短等待时间,对自适应算法提出了收敛速度快、计算复杂度小的要求,这里采用变步长LMS算法与判决导向算法相结合的半盲自适应算法,并对半算法进行了仿真分析。     

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。     

高频通信技术

毫米波是第5代移动通信系统的重要通信技术,利用大带宽承载大量信息,有效提升系统的吞吐量。第3代合作伙伴计划(3GPP)已经对毫米波频段做了划分,各个国家逐步对频谱进行分配。毫米波因其频谱特性,需要与大规模天线阵列结合使用,获得波束赋形增益。通过对波束设计与波束管理等核心技术的创新,实现热点高速传输。同时,通过高低频无线协作组网的方式,实现整个区域内的基础覆盖,以适应不同的通信场景需求。     

小型声接收基阵在UUV远程水声通信中的应用

在远程通信时,由于单阵元接收信噪比低,导致通信误码率较高,为了提高接收信噪比,设计了用于水下无人航行器的小型声接收基阵;给出了一种改进的波束综合方法,并通过该方法设计了接收多波束系统;针对远程通信中.时域波束切换算法无法跟踪信源方位的缺点,给出了适用于MFSK调制方式的频域波束切换算法.利用计算机对实验结果进行分析.该基阵可以提供5 dB左右的信噪比增益.25 km通信距离下采用设计的多波束系统接收信号,解码无误码.     

60GHz无线通信系统中自适应扇区波束赋形算法研究

针对60GHz无线通信系统中波束赋形算法复杂度高的缺点,提出了一种自适应扇区级波束赋形算法(Self-adaption Sector,SAS)。该算法利用已知波束码本数目,结合实际信道情况自适应地生成扇区级码本数目,进而按照IEEE802.15.3c标准重新构造扇区级和波束级码本,根据信道状态信息,通过二维曲面搜索,最终得到用于收发双方通信的最优波束对。仿真结果验证了该算法的可靠性和有效性。与现有算法相比,提出的算法能够明显降低波束搜索的复杂度,减少赋形过程中信令传输和能量损耗。     

多波束赋形在非正交多址接入技术中的应用研究

为解决非正交多址接入(NOMA)技术在毫米波Massive MIMO系统中用户的分组受限于基站波束宽度的问题,提出了一种能够产生指向多个方向的波束的波束赋形方案.基于该多波束波束赋形方案,建立了多小区多用户场景下的用户资源分配的数学模型.为降低计算的复杂性,采用两阶段的资源分配算法.在第一阶段中,在给定的功率分配条件下将模型转化为联盟博弈中联盟的生成问题,并提出一种通过迭代确定用户分组和天线单元分配的算法;在第二阶段中,通过将非凸的数学优化问题转化为DC规划问题,提出用户功率分配的算法.仿真结果表明,本文所提多波束波束赋形方案能够有效产生指向多个方向的波束,且所提资源分配算法能够有效提高系统的性能.     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径，并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法，能以较高的精度确定激光光束的束腰位置ｚｏ，束腰处的束宽Ｄ＿ｏ及激光光束质量传输因子Ｍ￣２。这是一种可用于连续，重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径,并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法,能以较高的精度确定激光光束的束腰位置z0,束腰处的束宽D0及激光光束质量传输因子M2.这是一种可用于连续,重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

孔栅分束镜测量强激光远场光束质量的研究

论述了孔栅镜光束衰减和取样的原理及特点,用此法对高功率连续CO2激光器远场光强分布进行了检测,给出了光强空间分布。算出了光束的焦斑半径、远场发散角,并通过M2参数对光束质量作了评估。     

傍轴黎曼几何光学．Ⅳ．两种光束质量因子

引用光流体模型［２］的光束径向能量的不变积分分别讨论了光束波面畸变和振幅分布不均匀对光束质量因子Ｍ２的影响；引入了光束质量因子的两种新定义，并讨论了这两个新质量因子与Ｍ２的关系。     

旋转棱镜对激光束的变换特性

应用旋转棱镜和组合光学系统能够将高斯光束变换成“无衍射”贝塞尔（Ｂｅｓｓｅｌ）光束，并能实现实心和环状光束的相互变换。本文对旋转棱镜及其组合系统的成像特征作了详细理论分析和实验研究，得到二者相一致的结果，证实了该光学系统在激光技术中有广泛的应用前景。     

激光束质量因子M2及其测量

激光束的质量因子M2是一种全新描述激光束质量的参数,能够定量地表征单模、多模光束的传播特性.描述了M2因子的概念和测量方法,利用面阵CCD探测器研制一套光束质量测量系统,对激光束质量因子M2进行测量,并给出测量结果的不确定度.     

贝塞尔高斯光束经菲涅尔波带片产生特殊聚焦光强分布

基于衍射光学方法,研究了不同阶数的贝塞尔高斯光束经过环形菲涅尔波带片后,在波带片的焦点附近所形成光强分布。入射光束为高阶贝塞尔高斯光束,聚焦区域获得了空心光强分布,入射光束的阶数越高,空心尺寸越大;菲涅尔波带片的数目越多,空心长度越短。入射光束为零阶贝塞尔高斯光束,在聚焦区域获得了针形光束和局域空心光束。这些具有特殊光强分布的光束在激光加工以及粒子囚禁等领域有着潜在应用价值。     

轴棱锥聚焦涡旋光束获得高阶贝塞尔光束

采用轴棱锥聚焦涡旋光束,获得了高阶贝塞尔(Bessel)光束.首先,从理论模拟了涡旋光束经过轴棱锥聚焦后所获得的聚焦光强分布,结果表明,涡旋光束经过轴棱锥聚焦后可获得高阶贝塞尔光束.并且所获得的高阶贝塞尔光束的阶数与涡旋光束的拓扑电荷数相司.进而,从实验获得高阶贝塞尔光束,并且采用不同锥角的轴棱锥对涡旋光束进行聚焦,研...     

受光阑约束的离轴厄米余弦高斯光束的传输

采用将光阑函数表示为复高斯函数叠加的方法,从理论上给出了离轴厄米余弦高斯光束通过受光阑约束的傍轴ABCD轴对称光学系统传输后的解析表达式,并可退化为无光阑约束时的情形。用同样方法分析得到了离轴余弦高斯光束通过受光阑约束的傍轴ABCD轴对称光学系统传输后的解析式。该方法比直接运用衍射积分公式可节省机时,其结果也可直接推广到二维情形。     

一阶贝塞耳光束的存在和演示

一阶贝塞耳光束是标量波动方程的一个特解，本文用瑞利一索末菲衍射理论证明了它的存在并作了实验演示。