空地通信信道模拟器的研究与设计

空地通信信道仿真是通信系统仿真的一个重要方面。在研究接收信号包络分布和多普勒功率谱的基础上,综合分析路径损耗、信道时延、多径衰落和信道噪声对信道的影响,针对静止信道和移动信道,分别提出了信道模拟器的设计方案,并通过计算机仿真验证了设计方案的可行性和合理性。     

短波无线信道特性的计算方法及其仿真

介绍了短波无线信道的传播特性,重点介绍了短波信道的损耗特性,给出了短波在天波传输和地波传输两种方式下的损耗特性的估算方法,分析了短波小尺度衰落时采用的Clarke和Jakes仿真模型。采用MATLAB软件仿真了短波在天波传输方式下的大尺度衰落特性、小尺度衰落特性和误码率特性,得到了短波通信时的中值衰落波形、总衰落波形和误码率仿真结果,可以为外场试验提供参考数据,为联合仿真提供短波信道物理层特性。     

基于反向射线追踪的多径预测方法研究

多径效应是影响通信、导航系统性能的关键因素,不仅影响信号传播的功率衰落,还会引起信号时延、频移、极化等参数的变化,导致通信、导航系统性能下降。针对多径效应,本文提出基于虚拟源树、环境分区处理、背向检测等加速技术的反向射线追踪算法进行快速三维路径追踪,准确预测多径信号的损耗、时延分布。在此基础上,以城市场景为例进行算法仿真,并对任意尖劈绕射算法进行了深入研究。最后以信号在简易街道传播为例,对比分别利用基于本文提出的算法原理的MATLAB程序和利用Wireless Insite仿真得到的反射路径与功率分布,验证了算法的有效性。     

反射射线追踪技术在城市场景多径预测中的应用

多径效应是影响通信、导航系统性能的关键因素,其不仅影响信号传播的功率衰落,还会引起信号时延、频移、极化等参数的变化,导致通信、导航系统性能下降。针对多径效应,提出基于虚拟源树、环境分区处理、背向检测等加速技术的反向射线追踪算法进行快速三维路径追踪,准确预测多径信号的损耗、时延分布。在此基础上,以城市场景为例进行算法仿真,并对任意尖劈绕射算法进行深入研究。以信号在简易街道传播为例,对比分别利用所提算法原理的MATLAB程序和利用Wireless Insite仿真得到的反射路径与功率分布,验证了算法的有效性。     

室内可见光功率分布分析与仿真研究

可见光通信将照明与无线光通信技术相结合,构建出基于白光LED的无线通信系统,它提供了一种全新的宽带接入方式。室内可见光信道一般分为直视链路(line of sight)和非直视链路(not line of sight),文章在分析直视链路基础上,利用Phong反射模型对反射光功率进行了数值分析,并对室内总光功率分布进行了建模和仿真。文章分析了非直视光对室内光功率分布的影响,仿真结论对室内可见光光源的布局具有指导意义。     

非对称Colonel Blotto博弈模型下的多信道功率分配抗干扰

针对智能干扰条件下传输速率固定的通信系统多信道功率分配问题,建立了非对称Colonel Blotto博弈模型。在完全信息条件下,推导出了各种功率预算约束下通信方和干扰方的等效单信道最优功率分配策略,进而证明了通信方和干扰方存在唯一混合纳什均衡策略,并求得了纳什均衡收益。基于等效单信道最优功率分布,提出了一种多重扫描直接列元素交换算法,可以快速构建多信道混合功率分配矩阵,且相比于线性规划方法,可适应更多的信道数和更广的功率分布范围。通过数值仿真,验证了所提多信道混合功率分配矩阵构造算法的有效性及多信道功率分配策略的最优性。     

基于近似PDP的LOFDM双散射信道时延扩展估计

功率时延剖面(PDP)可完全刻画无线信道的时间散射特性,同时也是栅格正交频分复用系统(LOFDM)自适应策略的重要信道参考。实际中,由于功率时延剖面的准确估计十分困难,常用时延扩展来描述信道功率时延剖面。文章利用Parseval’s定理和DFT-BEM信道模型实现了双散射信道下时延扩展的有效估计;同时运用抛物线拟合法进一步提高估值算法抗干扰性能。理论分析与计算机仿真表明:提出估计算法具有良好的均方误差性能。     

地空数据通信越区组网切换控制算法与仿真研究

提出了一种地空数据通信越区组网的切换算法,解决了当前地空数据越区通信尤其跨大区域通信切换成功率低,数据吞吐量小等问题.仿真结果表明,在无线空间比较理想的情况下,采用变化飞机航迹更新周期,覆盖区域重叠部分和航迹、站点连线夹角综合标准选择目标站点的越区切换成功率明显提高,显示出该方案的优势.     

短波信道模型仿真实现及改进算法研究

针对短波信道多径、衰落、多普勒频移和频扩的特点,设计了一种以Watterson模型为基础的纯软件短波信道仿真算法,并应用Matlab进行仿真实现,仿真结果验证了算法的有效性.同时,就Watterson模型中各子路径的时间延迟和多普勒频移不是时变参数这一不足,提出了模型的改进方案,将多径时延和多普勒频移建模为满足高斯分布的随机变量,从而更好地反映短波信道的时变特性,扩展了Watterson模型的适用条件和有效带宽,并进行了仿真验证.该算法既适应于全数字化短波通信系统的仿真,又可以方便地应用到短波信道半实物模拟器中,具有重要的实际意义.     

OFDM水声通信自适应调制算法研究

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出了利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量实时评估的方法,通过信道长度自适应修正机制,实现了对未知水声信道高精度、快速估计；针对水声信道造成的OFDM子载波特性差异,基于信道估计结果,提出了在码元总速率、能量约束条件下,各个OFDM子载波局部速率、功率优化分配的自适应调制算法,相比于传统的等功率、速率分配算法,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了本文研究内容的有效性。     

基于ITS和OPNET软件联合的短波网络仿真方法

针对OPNET网络仿真软件不能体现短波天波传输特点的问题,分析了短波天波传输信道的特性,给出了天波传输方式下的路径长度和传输损耗的计算方法。介绍了OPNET网络仿真软件和ITS短波信道模拟软件,结合信道计算方法和软件仿真原理,分析了两种软件在短波网络仿真中的契合点,提出了基于两种软件联合的短波网络仿真方法。通过将联合仿真方法在短波网络性能分析中的应用,得到的结果能够体现短波信道特点,说明该联合仿真方法能够为OPNET软件下的短波网络仿真提供较真实的短波信道环境。     

TDMA网络及通信信道模拟系统的设计与实现

由于无线信道不稳定,且网络拓扑难以控制,在基于TDMA网络的无线收发设备开发上层应用时,迫切需要一个简单易控、比较真实的开发调试平台。文中比较了国内外一些无线网络模拟器的优缺点,提出并设计实现了一种通过以太网模拟无线网络的模拟系统。该模拟系统具有扩展性好,真实可靠且操作简单等优点,对加快相关设备和应用系统的研发进程,节约开发成本具有重要的意义。     

基于离散降雨衰耗状态的卫星信道模型

针对Ka频段卫星信道中降雨衰耗的统计分布特点,建立了基于离散降雨衰耗状态的卫星信道模型,模型中各状态组成离散的Markov链并由其转移概率矩阵来表示,分析此模型下的信道误比特性能和数据包丢失性能。此模型能够适用于链路层以及高层通信协议。     

GNSS多径信道模拟的聚类稀疏拟合方案

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信道模拟计算量大、硬件资源开销大,不利于实时性能评估和实际工程应用的挑战,提出一种GNSS多径信道模拟的聚类稀疏拟合方案。利用基于K中心聚类信道冲击响应(channel impulse response, CIR)参数萃取的稀疏拟合方法,得到等效精简CIR参数,再以稀疏抽头延迟线结构来实现信道模拟。所提方法在保持多径误差条件下,通过较少抽头数量的抽头延迟线结构滤波器拟合原始GNSS多径信道模型,可以大为简化GNSS信道模型仿真复杂度,而无须庞大的硬件资源。仿真结果表明,通过对参考信道模型生成的信道CIR参数进行稀疏拟合,所提出的方案和方法具有良好的效果。     

再生冷却通道结构参数对碳氢燃料流量分配影响

以液体火箭发动机再生冷却技术为背景,采用数值模拟方法对Z-type型并联通道流量分配特性进行研究,分析了通道数、通道截面形状及入口汇流结构对流量分配特性的影响。研究结果表明:在冷却通道总流通面积相同的情况下,随着再生冷却系统通道数的增加,流量分配不均匀度系数从2.59%降低至0.5%,相同流通面积下增加通道数可以有效提高流量分配的均匀程度。通道截面形状对流量分配不均匀度系数影响不大,其影响主要表现在通道内部流体速度分布及换热面积上。从换热效果看,梯形截面构型要优于矩形构型。入口汇流结构倾斜角有利于流量的均匀性分布。该研究对于再生冷却通道结构设计具有一定参考价值。     

移动通信网络位置群体节点的挖掘方法

对移动通信网络的位置群体节点进行了优化定位和挖掘,优化移动通信网络的覆盖度和可靠度,传统的位置群体节点挖掘算法采用信息度增益控制挖掘算法,算法不能自主感知节点信息数据的变化,无法实现数据信息的实时传递和决策。提出基于位置群体节点信息融合和滤波控制的移动通信网络位置群体节点的挖掘方法。构建移动通信网络节点的分布模型和信道模型,采用多径信道均衡设计实现位置群体节点信息融合,采用自适应滤波控制方法实现对通信节点挖掘的干扰抑制。仿真结果表明,采用该方法进行通信节点挖掘,信标定位准确,信号的覆盖度较合理,实现了信道空间的合理高效利用,实现了信道均衡和干扰抑制,有效降低了通信的误比特率。     

一种基于博弈论的无线网状网络路由与信道分配联合优化算法

无线网络中的路由与信道分配可极大地影响网络的性能.为了解决无线网状网络中的路由与信道分配问题,提出并研究了一种称为CRAG(基于博弈论的无线网状网络路由与信道分配联合优化)的方法.CRAG采用协同博弈的方式将网络中的每个节点模型化为一个弈者,每个弈者的策略为与其相关的路由与信道分配方案,收益函数为给定流量需求矩阵下的成功传输流量.弈者通过协同博弈来优化收益函数以最大化网络的吞吐量.基于NS3的仿真结果表明,CRAG在收敛性、时延、丢包率和吞吐量方面优于其他当前的算法,从而证明了协同博弈的方法可以用于无线网状网络的路由与信道分配联合优化,并有效地改进网络性能.