基于HBC频段动态人体信道传输特性的研究

现有的人体体表通信信道模型仅限于单频或UWB频段的体表传输,且只考虑了静态人体姿势下的场景.利用时域有限差分方法建立35种连续姿势下的人体模型,分析动态人体通信信道(HBC)的传输特性.确立了路径损耗与通信距离的正比关系;将修正后的S-V模型作为动态人体信道模型分析多径效应,并进行了验证;最后,根据二阶信息准则确定了平均功率增益的累计概率密度符合对数正态分布.结果与UWB频段下进行对比,人体运动在HBC频段下对人体通信传输特性的影响更小,更适合动态人体的体表通信.     

非视距传播下LTE的频率定位算法

基于单次反射信道模型,针对LTE通信网络在非视距传播环境下提出了一种基于频率的定位算法。首先根据信道传输模型计算路径损耗,再由路径损耗计算移动台与基站之间的距离,然后利用BP神经网络修正NLOS误差,最后利用最小二乘LS定位算法进行移动台定位。仿真结果表明,该基于频率的移动台定位算法定位精确,效果良好。     

无线纳米网中太赫兹电磁波传输特性分析

针对基于太赫兹通信的电磁纳米网络,深入分析太赫兹电磁波路径传输特性以及大气分子吸收特性,从能耗的角度构建太赫兹信道传输的数学模型。分别针对不带反射路径的传输场景和带有反射路径的传输场景来分析路径传输特性;利用大气辐射原理来分析大气分子吸收特性。在不同传输距离和传输频率下,结合路径传输和大气分子吸收对太赫兹电磁波传输能量损耗进行仿真。结果表明:分子吸收损耗是太赫兹电磁波传输能量损耗的重要组成部分,大气分子吸收损耗与传输介质分子组成有关;路径传输损耗受到传输频率和距离的影响。分析结果对太赫兹通信频段的选择以及纳米节点能耗设计有重要参考价值。     

基于IMT-Advanced信道模型的室内MIMO性能研究*

LTE-Advanced与多输入多输出（MIMO）技术的结合极大地改善了MIMO在不同信道环境下的传输质量和可靠性。为此,在基于IMT-Advanced几何分布统计信道模型基础上,建立LTE-Advanced通信系统的MIMO信道模型,深入研究室内多天线系统的性能。针对MIMO发射分集技术,研究在瑞利衰落信道下不同调制技术对系统误码率（BER）性能的影响,并通过理论验证仿真结果的可行性,进而在非视距（NLOS）情况下,结合不同载波频率的路径损耗,理论分析不同载波频率对系统误码率性能的影响。仿真结果表明,IMT-Advanced室内信道模型只适用于8 GHz以下的低载波频段通信。     

障碍物对无线信道影响的试验与研究

针对当前障碍物对无线传感器网络信道影响研究较少的现实,选取433 MHz 和2.4 GHz为载波频率,选择小车、铁网、墙体、铁门等为障碍物,以接收信号强度指数、平均丢包率、路径损耗为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究了不同障碍物对信道和通信质量的影响。在现有模型的基础上,提出以障碍物为分割点的分段数学模型。试验结果表明,随着通信距离的增加,信号强度会变弱、通信成功率会降低;障碍物空隙减小和厚度的增加,会加速信号的衰减和平均丢包率的增大。同时,以相同障碍物对不同载波频率路径损耗的影响得出,无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大,即在同等障碍物条件下载波频率越高,信号强度越低。利用最小二乘法对验证试验数据进行拟合,得出分段拟合方案的拟合系数R2在0.96 以上,说明采用分段数学模型具有更高的精度。     

平坦地面无线信道的大尺度衰落特性

针对近地面无线信道缺乏大尺度衰落模型的现状,选取平坦地面环境为典型研究对象,进行了2.4GHz无线信号沿近地面传播的信号强度测量,通过测量数据的线性回归建立了该地面环境的路径损耗模型.统计参数分析表明,双斜率对数距离路径损耗模型适用于近地面无线信道的大尺度衰落特性表征,突变点位置取决于收发天线高度,路径损耗指数在突变点前小于2,突变点后在2.87～3.74之间.所得模型与传统模型进行了性能对比,结果表明传统模型不适用于近地面无线信道的传播特性表征,本文所建模型更具实际意义.     

复域DSLA主动时反通信

通信系统建立在香农源-信道模型基础上,信道本身面临着两个必须解决的问题：信道多径传播引起的符号间干扰;噪声/干扰。因而接收端的信号是发射的信号失真和染污的复本。为此,从阵几何设计和信号处理角度两个方面考虑,采用空间宽带阵--双螺旋线阵（DSLA）发射/接收数据,并利用波传播时反不变性这一宽容的空-时结构特性作DSLA主动时反通信。同时在通信系统中调制信号、随机海洋噪声具有非寻性。因此,对信号做复增广表征,打破一般补相关为零的隐含假定,作复域DSLA主动时反通信。仿真结果验证了复域DSLA主动时反通信性能优于常规主动时反通信,尤其在小信噪比下能有效减小通信误码率,提高水声通信质量。     

无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站-地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。     

油菜大田环境下的WSN信道传播损耗特性建模研究

针对因特定农业环境下无线信道模型缺乏而造成的现场感知业务的优化与分析难题,建立了油菜大田环境下WSN信道传播损耗特征模型。以油菜及其生长大田为例,依据不同的生育期提炼出三个典型的测试场景,采用两种载波频率的无线传感器节点测试大田现场的信号损耗值,对测定结果进行了最小二乘法拟合建模,结果表明,供试大田环境下的WSN信道传播损耗特性与传统的移动信道模型存在较大差异,适合采用多斜率对数阴影衰落经验模型进行表征。以节点的有效传播距离和路径损耗预测值为指标,与Free-space、Cost321和Egli等经典模型比较,对拟合模型进行有效性验证的结果表明,本模型各项指标与实测数据接近,可为优化和设计较高能量效率的现场感知业务系统提供精准参考。     

地铁隧道中信道的统计建模

分析在2.4GHz频段,地铁隧道中无线信道传播特性以及隧道中无线电波的路径损耗和小尺度多径传播.提出地下隧道服从莱斯分布的宽带信道统计模型,并时信道模型进行仿真.经过比较,仿真结果与已有的隧道中典型测量结果相一致.     

Defected Ground Structure Multiple Input-Output Antenna For Wireless Applications

In this paper, the investigation of a novel compact 2 × 2, 2 × 1, and 1 × 1 Ultra-Wide Band (UWB) based Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) antenna with Defected Ground Structure (DGS) is employed. The proposed Electromagnetic Radiation Structures (ERS) is composed of multiple radiating elements. These MIMO antennas are designed and analyzed with and without DGS. The feeding is introduced by a microstrip-fed line to significantly moderate the radiating structure’s overall size, which is 60 × 40 × 1 mm. The high directivity and divergence characteristics are attained by introducing the microstrip-fed lines perpendicular to each other. And the projected MIMO antenna structures are compared with others by using parameters like Return Loss (RL), Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Radiation Pattern (RP), radiation efficiency, and directivity. The same MIMO set-up is redesigned with DGS, and the resultant parameters are compared. Finally, the Multiple Input and Multiple Output Radiating Structures with and without DGS are compared for result considerations like RL, VSWR, RP, radiation efficiency, and directivity. This projected antenna displays an omnidirectional RP with moderate gain, which is highly recommended for human healthcare applications. By introducing the defected ground structure in bottom layer the lower cut-off frequencies of 2.3, 4.5 and 6.0 GHz are achieved with few biological effects on radio propagation in human body communications. The proposed design covers numerous well-known wireless standards, along with dual-function DGS slots, and it can be easily integrated into Wireless Body Area Networks (WBAN) in medical applications. This WBAN links the autonomous nodes that may be situated either in the clothes, on-body or beneath the skin of a person. This system typically advances the complete human body and the inter-connected nodes through a wireless communication channel.     

面向楼梯应急通信系统的随机多簇信道模型

楼梯信道模型是设计楼梯应急通信系统的关键,而信号多簇特性对信道建模具有重要影响,对此提出了新的随机多簇信道冲击响应（Channel Impulse Response,CIR）模型。对于视距（Line of Sight,LOS）环境,提出用距离相关函数拟合簇到达时间。而非视距（Non LOS,NLOS）环境下,簇到达时间与距离无关。CIR中每个簇用指数衰减函数描述,其中衰减常量随距离变化。最后用实测数据验证所提出模型的准确性,并用S-V模型作比较。结果表明,所提出模型更适合描述室内楼梯传播特性。     

短波突发通信中盲载波恢复及符号检测技术

针对传统短波突发通信中载波恢复及符号检测问题,提出了一种基于粒子滤波的无辅助数据的算法。首先利用贝叶斯准则实现收发频率差的最大后验估计,然后通过粒子滤波算法实现载波相位和调制符号的最小均方误差估计。算法中使用了序列重要性采样技术实现粒子权值的迭代更新和系统重采样技术防止粒子权重的衰退。仿真分析了高斯白噪声信道下的载波恢复性能,结果表明,基于粒子滤波的载波恢复算法载波恢复时间短,同步速度快,恢复频率范围广。建立以Watterson模型为基础的短波通信系统模型,通过该模型在不同的信道状态、信噪比和频偏条件下进行了仿真实验。结果表明在大频差的条件下,算法也具有良好的符号检测性能。     

多层异构蜂窝网络混沌通信载波衰减仿真

为了最大程度的了解多层异构蜂窝网络混沌通信载波的特性和衰减规律,从而提升分析结果的准确性,提出多层异构蜂窝网络混沌通信载波衰减分析方法。分析获得多层异构蜂窝网络的拓扑结构与混沌通信的流程,融合KlausDostert与ManfredZimmermann理论,得到多径效应,并构建多径模型,运用该模型对混沌通信载波进行分析,得出不同的路径内信号衰减的规律性。在此基础上构建FIR滤波器,采用FIR滤波器将多径衰减和信号延时组合,进而得到映射信号幅值的特性。构建自回归滑动平均模型,通过该模型映射混沌通信载波的衰减特性。仿真结果证明,分析得到了通信载波的特性与衰减规律,拥有良好的信道时变性,能够更有效的对多层异构网络通信起到保密作用。     

Multipolarization antenna design and analysis of on‐body communication

On‐body communications show highly polarization selectivity in both radio channels and antennas due to the complex body coupling and scattering effects, and full‐space dimension link distribution. To mitigate the polarization variation of on‐body communication links, multipolarization antennas are proposed to adaptively capture the on‐body channel polarization components. In this article, a tri‐polarization antenna design is introduced with its performance evaluated on a simplified three‐layered human chest model including skin, fat, and muscle tissues. The return loss, frequency response, and the radiation pattern of designed antenna are found to be affected by the relative orientation and distance between the antennas and the trunk, indicating the necessity of the antenna emplacement optimization for realistic on‐body communication devices.     

多信道无线通信功率分配的最优化决策

研究了基于有损Gilbert-Elliott信道的多信道无线通信功率分配的最优化决策问题,利用部分可观测的马尔可夫决策过程（POMDP）和数学语言建立并描述理论模型,提出了具有一般性的功率分配方案,并给出问题的最优决策的各项性质和特征。在三维信道的通信系统上,进一步给出最优决策的空间结构,利用线性规划仿真验证了其正确性,并分析了最优决策随信道转移概率的变化趋势。     

基于nRF2401软件跳频协议的设计与实现

为解决射频收发器NRF2401在ISM频段内同频干扰,提高无线通信系统的通信质量和可靠性,提出了一种软件自适应跳频扩频协议。该协议充分利用nRF2401射频芯片多频点特性,使用软件程序设计将125个间隔为1 MHz的频道分成低、中、高三个频段,在无线信道受阻或同频干扰时,依据"低频-中频-高频"的循环顺序进行频道跳变。实验结果表明,工程机械仪表无线显示系统采用这种软件扩频协议设计,可以有效避免同频干扰和多点传输干扰,提高系统传输可靠性。     

几种基于特殊媒介的无线传输技术

随着科技的发展和应用需求的推动,基于特殊媒介的无线传输技术不断涌现。对国外几种典型的基于特殊媒介的无线传输技术的基本机理、主要特点及国外发展情况进行了介绍,其中海面蒸发波导通信可显著降低微波超枫五巨传播损耗;基于电离层加热的沿场散射通信能够显著改善HF／VHF／UHF超视距通信性能;水声通信是一种极有前途的对潜通信手段;中微子通信具有钻地入海的直线通信能力。各项技术利用其独特的信道特性提供了优于常规通信的传输性能,对未来通信发展具有重要意义。     

广域稳控系统通信网络性能仿真及分析

广域稳控系统对覆盖面积广阔的电力系统运行状态进行监测和分析，对实时性与可靠性要求很高。分析了广域稳控系统的通信网络需求，基于现网架构设计了相应的通信方案；理论上分析了广域稳控系统分段时延产生机理，建立了广域稳控系统通信时延的计算模型；基于Exata网络仿真平台建立了电力设备模型及SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）传输网网络模型，并通过电力通信联合仿真接口模型接入电力实物设备，验证了仿真模型的有效性；最后通过对比不同业务传输通道下的广域稳控系统通信网络时延，结果表明在广域规模达3 000 km以上时，专有通道传输时延仍能满足50 ms以内的需求，而基于SPDnet的三级IP网络通道受厂站负载的影响，无法保证所有厂站业务均满足时延需求，且交换时延的不稳定带来了极大的时延抖动。