检索结果-内蒙古大学图书馆

电子测量技术 2024年第3期47卷 175-186页

作者：韩东升孙瑞彬李然华北电力大学电子与通信工程系保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室保定071003

为了准确描述输电环境中巡检无人机与地面基站之间无线信道,采用随机几何建模法,提出一种基于随机几何的三维信道模型。在该模型中考虑输电线路环境中塔杆,输电线的影响,采用水平圆柱体描述输电设备和周围环境的散射体分布情况,为了防... 详细信息

为了准确描述输电环境中巡检无人机与地面基站之间无线信道,采用随机几何建模法,提出一种基于随机几何的三维信道模型。在该模型中考虑输电线路环境中塔杆,输电线的影响,采用水平圆柱体描述输电设备和周围环境的散射体分布情况,为了防止输电线路产生的电磁场影响无人机巡检作业安全,在模型中设置安全飞行区域,保证巡检安全。针对提出的信道模型,推导并分析了了空-时相关函数,多普勒功率谱密度,电平交叉率和平均衰落时间等信道统计特性。研究了散射体分布情况,无人机运动状态对信道统计特性的影响。仿真结果表明,无人机运动速度大小、飞行方向,散射体分布情况对信道影响显著。理论结果和仿真结果吻合良好,验证了所提模型的正确性和有效性,可以为输电线路场景下巡检无人机与地面基站之间的无线通信系统设计提供理论参考。

关键词：无人机信道建模随机几何模型输电线路巡检信道统计特性

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三维非平稳V2V信道建模及统计特性研究

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微波学报 2019年第6期35卷 77-83页

作者：李伟东陈小敏王梅朱秋明陈兵南京航空航天大学电磁频谱空间认知动态系统工业与信息化部重点实验室南京211106 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

针对车-车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)通信场景复杂多样且无线信号呈现三维传播的特点,提出了一种双簇散射体架构的三维非平稳随机几何信道模型(Geometry-Based Stochastic Model,GBSM)。该模型考虑了直射路径、单跳路径、多跳路径和虚拟... 详细信息

针对车-车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)通信场景复杂多样且无线信号呈现三维传播的特点,提出了一种双簇散射体架构的三维非平稳随机几何信道模型(Geometry-Based Stochastic Model,GBSM)。该模型考虑了直射路径、单跳路径、多跳路径和虚拟等效链路,可适用于车联网通信环境各种信号传播场景。在此基础上,针对该模型理论推导了三维场景下信道的统计特性,包括归一化空时相关性、多普勒功率谱(DPSD)、电平通过率(LCR)和平均衰落持续时间(AFD)的理论表达式。仿真结果表明,推导的理论结果和数值仿真及实测结果都比较吻合,从而验证了理论推导的正确性及信道模型的有效性。该模型可用于车联网通信场景下无线通信系统的方案设计和性能分析。

关键词：车-车信道随机几何模型非平稳统计特性

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西部浅埋煤层开采垮落带岩体水砂运移特性试验研究

西部浅埋煤层开采垮落带岩体水砂运移特性试验研究

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作者：梁艳坤中国矿业大学

学位级别：博士

突水溃砂灾害是影响西部煤层安全生产和正常生产的关键问题之一。由于西部煤层埋藏较浅、开采强度高、规模大,采煤引起的垮落带空间波及到上覆松散砂层导致突水溃砂事故时有发生。本文以神东哈拉沟煤矿为地质原型,综合运用室内试验、理... 详细信息

突水溃砂灾害是影响西部煤层安全生产和正常生产的关键问题之一。由于西部煤层埋藏较浅、开采强度高、规模大,采煤引起的垮落带空间波及到上覆松散砂层导致突水溃砂事故时有发生。本文以神东哈拉沟煤矿为地质原型,综合运用室内试验、理论分析和数值计算等方法,对水砂两相流穿越垮落带破碎岩体时的运移特征进行了系统研究,取得的主要成果如下:（1）建立了神东矿区哈拉沟煤矿突水溃砂的工程地质模型。详细研究和论述了哈拉沟煤矿的地质条件、煤层上覆含水层的水文地质特征、采煤对水文地质结构的影响,概化了哈拉沟煤矿突水溃砂的工程地质模型,指出垮落带不仅是哈拉沟煤矿发生突水溃砂灾害的主要溃砂通道,也为突水溃砂涌出的水砂混合物提供了可容纳空间。（2）研制了突水溃砂试验系统。突水溃砂试验系统的构成包括常水头供水系统、溃砂物源箱、垮落（裂隙）带试验仓、数据采集系统及图像采集系统五个部分,该系统能够满足开展室内多因素条件下采煤诱发的突水溃砂及影响因素的模拟试验研究。（3）研究了各种因素对垮落带突水溃砂速度的影响,并获得了溃砂速度与破碎岩体尺寸以及砂颗粒粒径的拟合公式。将垮落带破碎岩体看作多孔介质,采用研究的垮落带突水溃砂试验装置,研究了垮落带高度、破碎岩体尺寸、上覆物源粒径以及不同水头高度对水砂运移速度的影响,试验结果表明:干砂溃砂速度随着垮落带高度的增加呈现递减的趋势,当垮落带高度达到某一临界值时,溃砂速度基本不随垮落带高度的变化而变化。通过对溃砂速度与多孔介质颗粒尺寸以及砂颗粒粒径试验数据的拟合,得出了溃砂速度与二者的关系式。（4）将水砂混合流在垮落带岩体中的运移模式划分为三种类型:渗流型、驱动型和淤堵型。垮落带岩体中水砂运移的特征规律与松散砂层的透水性、上覆水头高度以及垮落带岩体内部空隙通道有关,根据水砂流在垮落带中运移特征的不同,可以划分为三种不同类型,第一种类型为渗流型,当砂层的透水性较好、水头高度较低时,水通过砂体渗流到垮落带的过程中,水头对砂体产生的水压相对较小,渗流起主导作用,当水位降低到砂面以下后,溃砂停止,突水现象也随即停止。第二种类型为驱动型,是指在具有一定水头高度的条件下,水流对砂体产生的水压力较大,此时表现为水柱与砂柱高度同时下降,但砂柱的下降速度较快,当砂柱完全溃入垮落带后,溃砂停止,此时水柱还有一定高度,突水过程还在继续。第三种类型为淤堵型,这种类型的突水溃砂多发生在砂体透水性差、垮落带内部溃砂通道较小的情况下,溃砂开始后,溃入垮落带的砂颗粒堆积堵塞了垮落带岩体间形成的空隙通道,改变了垮落带岩体的骨架特征,使得颗粒间孔隙的等效直径减小,孔隙中水的流动阻力增大,使得上覆砂柱高度不再变化,水面下降的速度也非常缓慢,基本不发生下降,出现淤堵现象。（5）建立了垮落带多孔介质空间的等价模型。试验结果分析表明,多孔介质空间可以等效成管束模型,不能概化成单管模型。即砂体通过多孔介质的流动可以简化为平行流。通过大量的实验数据分析,建立了管束的直径、数目（Dp、N）与多孔介质尺寸（D）的经验公式:p=（1-0）)。（6）采用离散颗粒动力学模型与双流体模型对垮落带突水溃砂机理进行了理论分析。在对单个砂颗粒的力学分析的基础上,采用离散颗粒动力模型建立了突水与溃砂相对速度的理论表达式。双流体模型是将含水砂体看作为符合Forchheimer公式的流体,假设水体通过多孔介质的渗流为达西渗流,将突水溃砂过程看作是液液渗流,通过多孔介质渗流连续方程建立突水溃砂速度与压力梯度的数学模型。从多孔介质通道的角度,细观分析了颗粒物质在流动过程中出现堵塞淤堵现象的原因。（7）将随机几何模型应用到垮落带破碎岩体数值模型中,建立了反映不规则碎石形状的垮落带破碎岩体的数值模型,并以哈拉沟煤矿22402工作面为原型,进行了垮落带岩体溃砂过程的数值模拟,模拟结果表明,大小不均、堆积混乱的垮落带岩体对风积砂的流动具有一定阻挡作用,砂体沿着垮落带溃落会形成优势溃砂通道,风积砂在溃砂通道中的流动形态呈现中间速度较大、边壁速度较小的纺锤体的特征。

关键词：垮落带突水溃砂多孔介质水砂运移特征随机几何模型

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基于β-Ginibre点过程的5G网络性能模拟与分析

基于β-Ginibre点过程的5G网络性能模拟与分析

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作者：周亦迪上海交通大学

学位级别：硕士

随着通信技术的不断发展,在移动网络用户数量的增长和应用场景的扩展下,第五代移动无线通信网络应运而生。针对5G网络低功耗、宽频段等特性和优点,超密集组网等技术突破结合网络下沉等新兴概念产生了一系列有效的解决方案,基于这些方案... 详细信息

随着通信技术的不断发展,在移动网络用户数量的增长和应用场景的扩展下,第五代移动无线通信网络应运而生。针对5G网络低功耗、宽频段等特性和优点,超密集组网等技术突破结合网络下沉等新兴概念产生了一系列有效的解决方案,基于这些方案的基站部署组网实验大量展开。在这一前提下,基站、用户位置分布模型的研究,成为助益网络架构设计适应多样化的5G应用场景需要的重要环节。首先,本文介绍了对于基站位置的排布和用户的分布进行准确建模的不同方法,主要涵盖了传统优化模型和随机几何模型。本文着重介绍了后者在无线网络的研究历史上的丰富应用,并基于无线网络研究的应用经验做出了建模方式的选择。其次,本文通过对于新型网络场景的分析,发现在用户密集的5G场景下,欠缺仿真精度的传统随机几何模型已经不再符合场景需要。本文引入了β-Ginibre点过程模型来解决这一难题,并通过对于β-Ginibre点过程的数学原理及仿真算法的分析,利用β参数对软核点过程模型产生的影响,实现对基站、用户位置分布灵活的模拟与建模。然后,本文在典型的单基站蜂窝网络场景中对用户分布模型进行了研究。针对5G网络前所未有的业务丰富性和应用场景复杂度,本文通过β-Ginibre点过程模型β参数的调整,适配物联网、车联网、人类用户聚集等多种5G场景下用户的分布模型。通过资源块使用量、掉线率等网络性能指标的推导,本文计算了该用户在不同分布模式下对资源块的数量需求。由这一结果,本文导出了不同用户分布模型下的通信掉线率,从而论证了β-Ginibre点过程应用于5G场景用户模型的优势,分析了用户分布状态对系统资源需求的影响。最后,本文实现了5G移动边缘计算服务器位置分布模型,应用β-Ginibre点过程对于移动边缘计算服务器的位置分布进行了建模,从理论上证明了呈该模型分布的服务器相对泊松点过程分布的服务器在覆盖率方面的优越性,并通过代码仿真计算了移动边缘计算服务器的平均时延、覆盖情况和平均路径的长度等网络性能指标。通过移动边缘服务器分布模型的调节,本文将同一信号质量下覆盖率提升5%,使得单个计算任务平均时延下降约7%,用户接入移动边缘服务器的平均距离降低8%。这些结果为移动边缘计算服务器的部署提供了参考。

关键词：网络系统模型基站排布随机几何模型移动边缘计算

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无小区大规模MIMO网络中的主动缓存算法

无小区大规模MIMO网络中的主动缓存算法

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作者：王灵婉北京交通大学

学位级别：硕士

当前的移动通信网络多基于小区的架构,随着网络愈发的密集,小区间的干扰越来越严重,这将极大影响小区边缘用户接收到的信号质量和用户体验质量,难以满足日益增长的用户流量需求如请求短视频、联网手游等。无小区大规模多天线技术(Cell-F... 详细信息

当前的移动通信网络多基于小区的架构,随着网络愈发的密集,小区间的干扰越来越严重,这将极大影响小区边缘用户接收到的信号质量和用户体验质量,难以满足日益增长的用户流量需求如请求短视频、联网手游等。无小区大规模多天线技术(Cell-Free Massive Multiple-Input Multiple-Output,CF-mMIMO)架构的出现有效应对了以上问题。CF-mMIMO是6G无线通信中的一项有很好发展前景的技术,其具有良好的传播特性和增强的能量效率(Energy Efficiency,EE)性能。合理的部署缓存内容和缓存的有效传递是边缘缓存网络中的关键技术,在CF-mMIMO中应用主动缓存技术可以在非高峰时段提前缓存内容,将内容(视频、新闻等)缓存在接近无线网络边缘的存储设备上来供将来请求时使用,从而缓解网络拥挤时的网络拥塞问题。然而在CF-mMIMO场景下研究主动缓存具有一定的挑战,本文将其分为了缓存集群策略、位置部署策略和内容预测策略三个方面,首先,CF-mMIMO的上行链路和下行链路传输期间不存在小区边界,因为影响用户设备(User Equipment,UE)的所有接入点(Access Point,AP)都将积极参与通信,这使得其与蜂窝网络中小区基站仅服务于各自小区用户的情况不同,因此在CF-mMIMO中需要决策UE和AP如何关联,创建高效的连接用户的动态集群策略;第二,目前CF-mMIMO场景下对AP的部署方案有很多不足,如AP的覆盖率低,利用率不足,这限制了EE的提高,因此如何对AP位置的进行更加合理的部署是一项重要的工作;第三,CF-mMIMO场景下多为缓存流行度已知的研究,然而实际中内容流行度往往是未知的,在不知道先验信息和流行度分布的情况下进行缓存的预测也是一项挑战。针对上述挑战,本文提出了CF-mMIMO场景下的主动缓存算法,本文的主要工作如下:(1)针对UE和AP如何关联的问题,本文提出在CF-mMIMO场景下使用深度强化学习的方法进行动态集群和缓存内容分布的规划,即决定将哪些用户请求对象缓存到哪些位置,算法达到了收敛,实验中和基于本地或全局的流行度策略,以及基于信噪比或缓存内容的集群策略做了对比,评测时在EE上高出这些基准策略约70倍。(2)对于AP覆盖率不高的问题,为了进一步提高CF-mMIMO网络能效,本文提出在CF-mMIMO网络中应用随机几何模型进行AP的部署。并将AP的部署建模为Matern硬核点过程(Matern hard core point process,MHCPP),在吞吐量上和EE上均高出基于泊松点过程部署方案的3倍。(3)为了解决CF-mMIMO场景中内容流行度未知的情况,本文研究了如何将主动缓存算法应用于CF-mMIMO场景下,该方法基于Transformer模型来进行流行度预测和推荐缓存内容,实验和长短期记忆递归神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)算法对比,命中率的提升超过了20%,证明Transformer模型有效提高了缓存的命中率。

关键词： 6G 无小区大规模多天线技术边缘缓存深度强化学习随机几何模型流行度预测

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基于空间泊松点过程的D2D技术研究

基于空间泊松点过程的D2D技术研究

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作者：冯皓北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：作为第五代移动通信(5G,5th Generation Mobile Communication)的关键技术之一,终端直通通信(Device-to-Device Communications,D2D)技术可以显著地提高系统频谱利用率和系统容量。但是在蜂窝系统中引入D2D技术会导致系统中干扰... 详细信息

摘要：作为第五代移动通信(5G,5th Generation Mobile Communication)的关键技术之一,终端直通通信(Device-to-Device Communications,D2D)技术可以显著地提高系统频谱利用率和系统容量。但是在蜂窝系统中引入D2D技术会导致系统中干扰变得极为复杂,使用传统的分析方法难以对多小区场景下D2D通信所带来的性能增益进行评估。此外,在传统的分析方法中,往往假设蜂窝小区的形状是正六边形或者正方形,这是一种理想化的模型。并且,在这种模型中对系统覆盖率、系统容量等性能参数进行评估时往往需要进行复杂的系统级仿真才能得到数值结果,计算过程十分繁琐耗时。为此,本文引入了空间泊松点过程理论,对D2D异构网络进行数学抽象,分别构建了单跳D2D通信和协作D2D通信两种通信系统的随机几何模型,并利用空间泊松点过程的相关定义和性质对系统中主要性能指标的表达式进行数学推导,得到了较为精确的解析表达式,这给复杂的异构网络环境中D2D通信的性能分析提供了一种十分快捷的解决方案。在单跳D2D通信模型中,本文提出使用隔离区的方法来限制蜂窝用户(Cellular UE, CUE)和D2D用户(D2D UE, DUE)的位置分布以减小网络中的干扰,并对系统覆盖率和单位面积频谱效率的解析表达式进行了推导。仿真结果显示隔离区能够显著地提高CUE的覆盖率和整个系统的单位面积频谱效率,本文还进一步探讨了隔离区半径、D2D通信的最大距离以及D2D通信对密度三者之间的关系。在协作D2D通信模型中,本文提出了三种不同的基于位置信息的中继选择策略,分别推导了三种策略的系统覆盖率的解析表达式。并将中继选择策略和本文提出的一种发现机制相结合,在系统传输容量和能量效率两个方面对不同的中继选择策略进行对比分析。通过对比分析可知,使用ARS (All Relays Selection)策略时系统覆盖率最好,但是在具体实施中考虑了信令开销后它的系统传输容量却比不上DBS (Distance Based Selection)策略,在能量效率方面DBS策略的优势更加明显。

关键词： D2D通信空间泊松点过程随机几何模型隔离区协作通信

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异构组网场景下的单位面积频谱效率研究

异构组网场景下的单位面积频谱效率研究

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作者：陈文萍北京邮电大学

学位级别：硕士

无线通信系统可用无线频谱资源的稀缺性与无线通信对频谱资源不断增长的需求量之间的矛盾正在日益激化着,因而频谱资源将会成为未来无线通信系统设计时首要考虑的因素。而异构网络作为一种最有前途的、最低成本的可有效增大移动网络容... 详细信息

无线通信系统可用无线频谱资源的稀缺性与无线通信对频谱资源不断增长的需求量之间的矛盾正在日益激化着,因而频谱资源将会成为未来无线通信系统设计时首要考虑的因素。而异构网络作为一种最有前途的、最低成本的可有效增大移动网络容量的组网方式,吸引了业内人士的广泛关注。本论文分析了单层蜂窝网络、由宏基站和微型基站组成的两层异构网络及WLAN与蜂窝异构组网三种组网情况下的频谱效率,其中频谱利用效率的衡量指标为单位面积的频谱利用效率(Area spectral efficiency,ASE)。ASE作为衡量蜂窝网络性能的一个重要指标,其研究一般采用简单的网格模型,而异构蜂窝网络(heterogeneous cellular networks,HCNs)的分析中通常采用随机几何模型,这是因为HCNs中包含的各层基站具有随机分布和功率各不相同的特点。本文采用网格模型和随机几何模型两种模型,通过分析目标用户的载干比,对比分析了以上三种组网场景的上行和下行单位面积频谱效率。通过理论推导和数值仿真的对比分析,本论文分析了这三种组网场景下相关参数对频谱效率的影响规律,从而验证了异构网络混合组网的合理性。通过单层网络下网格模型和随机几何模型的对比分析,可以发现这两种模型的分析结果仅在数值大小上存在些许区别,而其上下行频谱效率随相关参数的变化规律类似。对比观察不同网络下的分析结果可以发现,当设置合适的参数时,相比于单层蜂窝网络,两层蜂窝网络的频谱效率约可提升2到3倍,而WLAN与蜂窝网络异构组网系统中用户间的冲突较小时,异构组网下的单位面积频谱效率约可提升5倍。

关键词：频谱效率异构网络网格模型随机几何模型 WLAN

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分簇场景下的无线传感器网络通信安全研究

分簇场景下的无线传感器网络通信安全研究

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作者：祝甜东南大学

学位级别：硕士

随着智能家居的普及和工业场景的需求,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)受到广泛的关注。在大规模部署的WSN多跳传输中,分簇的WSN(Cluster-based WSN)通常被应用于缓解数据内爆、减少传输延迟和提高能量效率。分簇技术根据... 详细信息

随着智能家居的普及和工业场景的需求,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)受到广泛的关注。在大规模部署的WSN多跳传输中,分簇的WSN(Cluster-based WSN)通常被应用于缓解数据内爆、减少传输延迟和提高能量效率。分簇技术根据一定的原则将传感器节点分为若干簇,每个簇中都有一个簇头节点用于簇间通信,簇内其他节点用于采集信息并将信息合并至簇头节点。WSN给我们带来了许多的优势和便利,但无线传感器的硬件特性使得传感器间的通信不仅具有无线传输的开放和广播性质,而且受限于传感器设备的低功率和能量限制。前者使得通信中的机密信息极易被泄露,后者使得网路中的安全方案难以部署。这些特性和限制共同导致了WSN的安全问题。因此,为解决分簇场景下的WSN中的安全问题,提出该场景下合理有效的安全方案尤为重要。同时,借助先进的网络分析模型对分簇WSN进行性能分析(包括干扰和安全分析),可以更好的定义网络和设计安全方案,从而放大分簇WSN的优势。本文首先提出了一种基于物理层安全(Physical-Layer Security,PLS)的分簇WSN协同干扰方案。该方案利用分簇WSN的天然拓扑优势,令簇内普通节点协同发送人工噪声对非法窃听者进行干扰,从而提升簇间通信的保密性。我们有意将人工噪声通过正交向量进行扩展,因此合法接收者利用扩展码片之间的正交性,可以有效地消除噪声的影响。该方案使得合法接收者即使没有与窃听者相比的位置或信道优势,也能确保很强的保密性。我们通过大量仿真,从安全传输速率的角度验证了该方案的保密性能。进一步的,我们借助随机几何模型对分簇WSN进行干扰和安全分析。模型假设所有网络中的节点在其特定区域内随机分布。在这种设定下,我们提出了一个基于随机几何模型的通用分析框架,分别以链路容量(Link Capacity,LC)和保密容量(Secrecy Capacity,SC)为性能指标进行簇间干扰分析和物理层安全分析。这里我们一共考虑了两种场景,即干扰场景和窃听场景。通过大量仿真验证了所提出分析框架的合理性,并展示了不同网络参数对性能指标的影响。利用提出的分析框架,可以从干扰和安全的角度对分簇WSN参数设定提供建议。最后,我们将协同干扰方案考虑进原生的分簇WSN中,利用提出的通用分析框架对加入方案后的网络整体进行分析。分析结果进一步验证了我们提出的安全方案对网络安全性能有极大的提升,同时也展示了不同的方案参数设定对安全性能的影响,这为我们的安全方案提供了参数建议。

关键词：物理层安全协同干扰分簇无线传感器网络随机几何模型网络性能分析

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混合像元分解模型综述

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遥感信息 2003年第3期25卷 55-58页

作者：吕长春王忠武钱少猛中国科学院遥感应用研究所北京9718信箱100101

介绍了五种混合像元分解模型 ,分别为线性模型、概率模型、几何光学模型、随机几何模型和模糊分析模型 ,并对其中几种常用模型的优缺点及其适用性进行总结讨论。

关键词：遥感混合像元分解线性模型概率模型几何光学模型随机几何模型模糊分析模型

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