低轨卫星通信中的波束跳变和频率复用方法研究

面向广域非均匀分布的业务需求，在多低轨卫星移动波束覆盖场景下，联合考虑跳波束图案设计、波束频率分配和传输功率优化，提出基于改进粒子群算法的波束资源管理机制，通过系统级仿真平台进行了性能验证。仿真结果表明，相比基于空间隔离角和基于优先级的波束资源管理机制，在full buffer业务模型下，所提机制可显著提升用户信干噪比和系统容量，且频率复用因子越低系统容量越高。     

MIMO系统中基于微时隙波束选择的机会波束形成性能仿真

文章研究了可以获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路多用户分集增益和复用增益的机会波束形成（OBF）技术,并将其扩展到接收端多天线的情况下,发射端采用基于微时隙的波束选择技术进一步提高系统容量。每个微时隙基站利用随机产生的酉矩阵将M个数据子流承载在M个随机波束上进行发送,根据每个用户的反馈信干噪比机会地决定接收用户。最后系统选择使其容量最大的正交酉矩阵发送数据,并用注水算法进行功率分配进一步提高系统吞吐量。文中提出方法的优点在于,在接收端多天线的情况下系统通过波束选择技术进一步提高系统吞吐量。     

近场麦克风阵列定点波束形成优化方法

为了有效的抑制干扰和噪声,该文在近场定点波束形成算法的基础上,研究麦克风阵列输出距离图和方向图的优化,通过施加不同距离和方向的虚拟干扰,来压低距离图和方向图的旁瓣,干扰强度随给定位置旁瓣高度而自适应的调整,最终实现阵列对期望信号形成的波束图优化,计算机仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

小孔径圆环阵凹槽超增益波束形成技术研究

在水下目标声纳检测问题的研究中,为了抑制水下噪声信号,提出了小孔径圆环阵凹槽超增益波束形成方法.上述方法针对均匀圆环阵,在保证基阵输出增益最大的前提下,采用凹槽波束优化方法,设计具有抑制特定方向波束响应输出的波束,以抑制该方向强的强干扰对目标方位估计的影响.仿真结果表明,改进方法能有效抑制期望信号方向以外的干扰对目标方位估计的影响;干扰信号越强,波束图输出谱凹槽越深;在小孔径圆环阵的基础上能实现对水下目标低频辐射噪声信号有效检测和方位估计.     

基于MMSE准则的MIMO系统干扰抑制

MIMO系统可有效对抗衰落并提高系统容量.在实际环境中,MIMO系统可能接收到来自空间某个方向上的干扰.针对空时分组码MIMO系统,给出一种基于MMSE准则数字波束形成的干扰抑制方案,仿真结果表明该方案能有效抑制MIMO系统中的强定向干扰,但与无干扰的理想情况相比,系统的一些性能有所降低.     

一种应用于ORBF算法的多权重矩阵选择策略

为了提高多用户MIMO系统下行信道的总速率,提出一种基于正交随机波束形成的多权重矩阵选择算法.在每个时隙中,该算法利用多个权重矩阵生成随机波束,基站利用部分信道信息反馈,依据总速率最大的原则选择本时隙的最优权重矩阵并进行数据发送.该算法可以显著提高多用户MIMO系统的总速率,仿真结果也证明了该算法的有效性.     

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。     

稳健的全阵波束形成方法

由于相干干扰和角度估计误差影响波束形成性能,对此提出一种稳健的波束形成方法。采用加权空间平滑算法去除相干性;对期望信号施加约束,保证一定角度估计误差范围内算法的稳健性;进行全阵波束形成变换,避免阵列孔径损失。仿真结果表明,在相干干扰环境中,该算法的方向图在期望信号方向有明显主瓣,有利于接收期望信号;在一定的角度估计误差范围内,该算法可保持比较高的且比较平坦的输出信干噪比;随着输入信噪比的增加,输出信干噪比几乎线性增大。     

盲源分离与波束形成融合抑制方向性强干扰研究

针对强干扰严重影响线列阵声纳弱目标检测的问题,融合盲源分离（Blind source separation,BSS）与波束形成提出了一种抑制方向性强干扰的方法.首先在干扰方位形成波束得到干扰信号估计,然后对阵列接收信号的每个子带采用盲源分离方法得到分离信号和解混矩阵估计,并通过对分离信号和干扰信号进行子带谱相关抑制干扰,再将抑制干扰后的分离信号重构回阵元域信号,最后采用波束形成方法完成目标方位估计.利用模拟器数据和海试数据对方法进行了验证,结果表明,该方法能有效地抑制方向性强干扰,明显提高了弱目标信号的空间谱能量,增强了声纳检测弱目标的能力.     

基于静态波束综合的波束域预处理算法

针对自适应波束形成的波束域方法在波束覆盖区域外存在强相关干扰源时多目标方位估计失效的问题,提出采用静态波束综合的波束域预处理算法。该算法利用多波束系统输出确定干扰大致方位,再以常规波束的权矢量为期望权矢量,通过求解最优化问题得到最优权矢量,在波束覆盖区域外的相关干扰源附近方位形成较宽零陷。仿真结果表明,该算法在相关和非相关干扰源情况下,均能较好的抑制干扰,进一步提高了波束域预处理方法的抗干扰能力。     

基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

针对D2D通信复用异构蜂窝网络上行信道产生的干扰问题和频谱资源优化问题进行研究,提出一种基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。本方案允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户信道资源,通过设置信干噪比（SINR）门限保证用户的通信服务质量（QOS）。根据信道分配情况,构建D2D用户和信道的偏好列表,最大化系统总容量。仿真结果表明,该方案收敛较快,复杂度较低,能够有效保证用户的通信服务质量,系统总容量接近最优解。本研究为实现D2D用户和蜂窝用户的频谱资源共享,提高频谱利用率提供了一种有效方案。     

一种基于OFDM认知无线电网络的次优动态资源分配算法

研究了采用正交频分复用的认知无线电网络中的多用户资源分配问题,包括子载波分配和功率分配。在认知无线电系统中,除了考虑主用户与次用户之间的相互干扰,还要求将主用户对次用户的干扰控制在预设门限之下,因此,系统模型更为复杂。整数约束条件,使得寻求最优解的算法复杂度高,无法用于对实时性要求高的系统。因此,提出了一种寻求次优解的分步式资源分配算法,以降低算法的复杂度。首先采用一种综合考虑了功率限制和对主用户的干扰限制的新型子载波分配方案,然后提出改进的线性注水算法进行功率分配。仿真结果表明,相比于最优分配算法,所提出的算法可以在获得较好的系统容量的同时,有效地降低系统的复杂度,适用于对实时性要求高的系统。     

基于合作博弈的认知卫星网络信道分配与上行功率控制算法

随着通信业务需求的不断增长,频谱资源的有限性使得卫星通信网络和地面网络都面临着严重的频谱危机。认知无线电技术的出现,使得卫星网络与地面网络共用频率资源以提升网络效用成为可能。文中对认知接入分配给地面网络作为主用户的同一频谱资源的认知卫星网络的功率控制和信道分配问题进行了研究。根据卫星网络和地面网络的特性构建了合理的系统模型,并利用中断概率门限表征了信道估计误差对系统容量的影响。为了保护主基站的通信性能,在考虑信道估计误差、信道资源约束、认知卫星用户最大发射功率和微波基站干扰约束的条件下,根据议价博弈理论设计了优化函数。其次,根据凸优化理论推导了最优发射功率和信道分配的闭式解,并在此基础上设计了一种对偶迭代算法来求解该优化问题。最后,根据卫星网络的特性设置了合理的网络参数,并根据参数利用Matlab仿真平台对提出的算法进行了仿真实验。仿真结果表明:所提方法在不同到达速率的条件下均具备良好的收敛性;信道估计误差会降低网络的总容量;所提方法在波束数多于15个时,相比比例公平性算法容量提升超过50 bps/Hz,相比最大容量法公平性能提升超过一倍,因此,相较于这两种方法,该方法能在系统容量和用户间公平性之间获得较好的折中。     

基于MABC的中继系统资源分配策略

针对MABC的中继系统,对资源配置策略的优化问题进行研究,并将功率分配问题和中继选择问题相结合。基于此,提出了一种存在干扰情况MABC模型的多中继系统资源分配策略（IS-MABC-OPOR）。考虑双向中继系统干扰信号对其传输性能的影响,以通信链路信道容量最大化为优化目标,利用拉格朗日方法,对通信链路上的各节点进行了最优功率分配和最佳中继选择,给出了通信链路信道容量最大意义下的资源分配数学表达式。仿真结果表明,该链路的信道容量受中继节点位置以及链路总功率的制约,相比于等功率分配方案（EPA）、随机功率分配方案（RPA）和在所提方案的基础上加大干扰信号的信道增益,IS-MABC-OPOR方案有效提高了系统的信道容量,从而实现资源能够满足更高速率的业务传输需求。     

Multi-color continuous-variable entangled optical beams generated by NOPOs

We propose an alternative scalable way to generate multi-color entangled optical beams efficiently utilizing the tripartite entanglement existent between three fields—signal, idler, and pump—from a nondegenerate optical parametric oscillator (NOPO) operating above the threshold. The special case of two cascaded NOPOs is studied, as it is shown that the five beams with very different frequencies are generated by NOPOA (one of the retained signal and idler beams, and the reflected pump beam) and NOPOB (the output signal and idler beams, and the reflected pump beam). These beams are theoretically demonstrated to be continuous variable (CV) entangled with each other by applying the positivity of the partially transposed criterion for the inseparability of multipartite CV entanglement. The symplectic eigenvalues of the partial transposition covariance matrix of the obtained optical entangled state are numerically calculated in terms of experimentally reachable system parameters. The optimal operation conditions to achieve high five-color entanglement are presented. As the cavity parameters and the nonlinear crystals of the two NOPOs can be chosen freely, the frequencies of the submodes in the entangled state thus are adjustable to match the transition frequencies of atoms or low loss fiber-optic communication window. The calculated results provide direct references for future experiment to generate multi-color entangled optical beams efficiently by means of NOPOs operating above the threshold.     

保证公平的最大化OFDMA系统容量策略

针对正交频分多址系统中容量与公平之间的矛盾,提出在子载波分配中兼顾公平、在功率分配中保证公平度门限的最大化系统容量策略.该策略首先将现有子载波方法与匈牙利算法结合,在优先最大化系统容量的基础上兼顾公平;然后利用基于公平度门限的人工蜂群功率分配算法,在优先保证公平度门限的基础上最大化系统容量.实验结果表明:该策略的子载波分配方法能够最大化系统容量并兼顾用户的公平,可实现系统容量和用户公平度的同时提升;该策略的人工蜂群功率分配方法具有较好的稳健性和全局寻优能力,即使在用户数较大时也能够实现所要求的公平度门限并最大化系统容量.研究结果验证了所提出策略的有效性.     

基于软件无线电技术的智能天线在CDMA系统中的应用

讨论了基于软件无线电技术的智能天线在CDMA系统中的实现结构，并给出了一个实用的可应用于CDMA系统的基于软件无线电思想设计的智能天线硬件实现平台。     

基于交错透传的宽带数字多波束形成技术

宽带数字多波束形成技术导致了海量数据传输与多波束数据计算的双重压力,因此该技术对现场可编程门阵列（FPGA,Field Programmable Gate Array）的高速接口、计算资源要求极高;若多通道宽带多波束集中做加权、求和运算,则FPGA资源严重不足;针对该问题,文中提出了一种基于交错透传的宽带数字多波束形成技术,采用逐层逐级分解的方式进行数据合成处理,解决了宽带多波束合成运算时,FPGA资源不够用的难题;文中详细描述了宽带信号的高速数据采集、海量数据的高效传输以及宽带采集产生的大容量数据的多波束合成算法,最后通过测试16通道、瞬时带宽1GHz的宽带输入信号,经过数据采集、传输、数据加权、求和之后形成8个波束;测试数据所形成的波形图与预期波束指向一致,验证了该技术的正确性和有效性,具有较强的工程应用推广价值。     

基于OFDM符号特征的干扰抑制与盲波束形成方法

为了抑制L波段数字航空通信系统1正交频分复用接收机中的测距机脉冲干扰信号的影响,提出基于正交频分复用符号特征的盲波束形成方法.阵列天线接收的数据首先经正交投影抑制测距机干扰,然后根据正交频分复用符号中循环前缀的延迟重复特征,将波束形成的权值求解问题转化为瑞利商的最大化问题,通过对延迟协方差矩阵的特征值分解获得阵列天线的波束形成权矢量,不需要预先知道期望信号的来向信息.仿真结果表明:所提出方法能够将波束主瓣对准期望信号来向,同时在干扰信号来向上形成深零陷,从而提高阵列输出端信噪比.所提出方法在低信噪比环境下波束形成性能优于内积最大化方法,随着信噪比增大,两种方法波束形成的性能逐渐接近.