检索结果-内蒙古大学图书馆

无线电通信技术 2021年第1期47卷 73-79页

作者：尹超潘志文刘楠尤肖虎东南大学移动通信国家重点实验室网络通信与安全紫金山实验室

级联的LDPC-极化码被用于提升有限长度下极化码的译码性能,尽管在置信传播译码器下获得很大的性能提升,仍与最先进的CA-SCL译码器有着明显的性能差距。针对该问题,提出一个改进的LDPC-极化码级联码比特翻转译码算法,在传统的联合因子图... 详细信息

级联的LDPC-极化码被用于提升有限长度下极化码的译码性能,尽管在置信传播译码器下获得很大的性能提升,仍与最先进的CA-SCL译码器有着明显的性能差距。针对该问题,提出一个改进的LDPC-极化码级联码比特翻转译码算法,在传统的联合因子图置信传播译码算法译码失败后,通过每次对一个易错的信息比特进行比特翻转,在给定的翻转次数下,其BLER性能比BP译码算法有0.3 dB的增益;在原有的LDPC-极化码基础上串联CRC后,性能得到了进一步提升。仿真结果表明,该级联码在中高信噪比区间获得了极为优异的译码性能,接近中等列表长度的CA-SCL译码器。同时,相对于CA-SCL译码器和极化码的置信传播比特翻转译码器,具有更低的译码时延。

关键词：极化码级联码比特翻转置信传播

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微波毫米波宽带平面天线与阵列关键技术研究

微波毫米波宽带平面天线与阵列关键技术研究

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作者：向蕾东南大学

学位级别：博士

微波低频段的频谱资源已近枯竭,为了满足高速增长的数据业务需求,现代通信开始向毫米波甚至太赫兹频段发展,以提供更高的数据传输速率和更低的时延。作为无线通信系统中不可或缺的关键器件,宽带、高增益、小型化、高集成度、低成本的高... 详细信息

微波低频段的频谱资源已近枯竭,为了满足高速增长的数据业务需求,现代通信开始向毫米波甚至太赫兹频段发展,以提供更高的数据传输速率和更低的时延。作为无线通信系统中不可或缺的关键器件,宽带、高增益、小型化、高集成度、低成本的高性能平面天线成为重要的前沿研究课题。本文主要针对微波毫米波宽带平面天线与阵列关键技术开展研究,主要研究内容和成果如下: 第一章提出并研制了一种X-波段宽带高增益圆极化磁电偶极子透射阵天线。通过一种结构不对称的磁电偶极子单元来实现两个正交方向上的180°相位差,进而采用旋转单元法来进行阵列的相位调控。基于该单元设计并实现了一款16×16宽带高增益圆极化透射阵天线。实验结果表明,该阵列不仅实现了33.3%(10-14 GHz)的3-d B增益带宽和37.4%(9.25-13.5 GHz)的1.5-d B轴比带宽,而且具有较高的圆极化纯度、平坦的增益响应和稳定的辐射性能,带内峰值增益达24.3 d Bic。本章内容已在国际核心期刊IEEE *** Antennas and Propagation和国际会议2022 International Symposium on Antennas and Propagation(ISAP)上发表,并申请国家发明专利1项。第二章提出并研制了两款K-/Ka-波段宽带高增益双极化和圆极化磁电偶极子反射阵天线。通过改变延迟线的长度来进行阵列的相位调节,且相位调控范围大于360°。实验结果表明,所提出的双极化反射阵实现了29%(24.5-32.8 GHz)的2-d B增益带宽,带内峰值增益为26.4 d Bi,而且可以独立地控制每个极化波束的出射方向。进一步地,通过调整延迟线的长度,在两个正交方向形成90°相位差,即可实现宽带高增益圆极化反射阵天线。实测结果表明,所提出的圆极化反射阵实现了35%(23.2-33 GHz)的3-d B增益带宽和39.3%(23-34.25 GHz)的3-d B轴比带宽,带内峰值增益为25.2d Bic,克服了使用线极化天线作为馈源的传统圆极化反射阵普遍存在的窄带问题。本章内容已投稿至国际核心期刊IEEE *** Antennas and Propagation。第三章提出并研制了一种Ka-波段宽带圆极化磁电偶极子天线阵列。通过分别将电偶极子弯折和加载短路探针的方式,实现了宽带圆极化辐射。同时采用了具有较低剖面的微带线型馈电网络,可以直接与毫米波前端电路芯片进行板级集成。天线单元的仿真阻抗带宽为49.6%(24.7-41 GHz),3-d B轴比带宽为50.4%(26.7-44.7 GHz),峰值增益约为8 d Bic。4×4阵列天线实测的阻抗带宽为50%(24.5-40.8 GHz),3-d B轴比带宽为44%(27.5-43 GHz),峰值增益约为19.2 d Bic。本章内容已在国际核心期刊IEEE *** Antennas and Propagation上发表,并申请国家发明专利1项。第四章针对5G毫米波终端应用,提出并研制了一种毫米波宽带低剖面差分双极化磁电偶极子天线阵列。在理想差分馈电的情况下,天线单元可实现58.3%(24.2-44.1GHz)的仿真双极化阻抗带宽、高于30 d B的极化隔离度、平坦的增益响应(峰值增益为7.5 d Bi)、对称的E-面和H-面辐射方向图和小于-40 d B的低交叉极化电平等优异性能。在此基础上,设计了一款1×4宽带相控阵天线,实现了约为60%(24.2-44.7 GHz)的实测阻抗带宽,能完全覆盖包括24.25-29.5 GHz和37-43.5 GHz在内的5G毫米波频段。进一步地,利用有源波束形成芯片,验证了其波束扫描性能,在28 GHz和39 GHz频点处分别获得了-39°～39°和-24°～27°的波束扫描覆盖范围。本章内容已发表在国际会议2022 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium(ACES-China)(获得会议最佳论文二等奖)并已投稿至国际核心期刊IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters。此外,申请国家发明专利和PCT专利各1项。第五章提出了一种基于差分同轴馈电的毫米波超宽带小尺寸双极化偶极子天线单元,通过采用折叠差分同轴馈电结构的形式激励锥形偶极子辐射单元,首次实现了95%(24-67.3 GHz)的超宽带仿真双极化阻抗带宽、高于55 d B的极化隔离度、平坦的增益响应(峰值增益为6.1 d Bi)、高于95%的辐射效率、对称的E-面和H-面辐射方向图和小于-40 d B的交叉极化电平等优异性能,

关键词：微波毫米波 5G 移动终端卫星通信双/圆极化天线差分天线磁电偶极子天线基片集成波导透射阵/反射阵相控阵

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GNSS/IMU/激光/视觉融合SLAM理论与方法研究

GNSS/IMU/激光/视觉融合SLAM理论与方法研究

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作者：严超东南大学

学位级别：博士

不同于传统的车载移动测量技术,手持式SLAM(Simulataneous Localization and Mapping)系统可以在现场数据采集过程中根据作业需要随时自由移动,人员能通过的地方都能进行数据采集,且对工作环境要求低、适应性强,可以很好地弥补卫星遥感... 详细信息

不同于传统的车载移动测量技术,手持式SLAM(Simulataneous Localization and Mapping)系统可以在现场数据采集过程中根据作业需要随时自由移动,人员能通过的地方都能进行数据采集,且对工作环境要求低、适应性强,可以很好地弥补卫星遥感和航空遥感的死角和盲区。但复杂的实际应用环境(如光照快速变化、剧烈抖动、场景结构退化和纹理缺少)将导致SLAM算法的性能下降,且手持式SLAM系统对算法的计算量、状态估计的精度和一致性、时效性都有着特殊的要求。针对上述的挑战,结合不同传感器可以提供全局或局部的定位结果和丰富多样的感知信息的优点,本文将研究如何通过融合多传感器的方式在保证手持式SLAM系统实时性的前提下提高定位与建图的鲁棒性和精度。主要研究内容和成果如下: (1)提出了基于较短历史数据的GNSS(Global Navigation Satellite System)精密卫星钟差预报模型,评估通讯中断后GNSS卫星钟差外推误差及其对实时PPP(Precise Point Positioning)定位的影响。针对实时GNSSPPP作业过程中因通信延迟或中断引起卫星钟差改正数缺失,再次执行实时PPP初始化增加收敛时间、影响定位的连续性和精度的问题,提出了基于较短历史数据的GNSS精密卫星钟差预报模型,结合GFZ Final钟差产品和CNES SSR(State Space Representation)钟差产品分析卫星钟差外推误差并评估实时PPP定位性能。实验结果表明:使用10个历元的历史数据预报精度优于0.1 ns的可见GNSS卫星参与实时动态PPP定位时,Final钟差产品的3D(three dimensions)定位精度为0.07 m,而SSR钟差产品3D定位精度为0.09 m。 (2)提出了基于3D目标物的相机与激光雷达外参自动化校准算法。针对平面棋盘格标定板位姿估计退化以及激光雷达与相机标定过程可操作性差的问题,提出了一种使用3D棋盘格进行相机与激光雷达外参自动化校准方法。为了确保棋盘格和角点与全站仪测量点的对应关系,结合棋盘格的几何特征,提出了棋盘格以及角点快速排序方法。通过标注种子点的方式有效解决了单帧稀疏激光点云提取平面的难题。仿真实验结果表明:本方法解算的平移误差et为0.9 cm和旋转误差er为0.02 rad。同时,实测环境下点云与图像的完美融合也证实了本方法的准确性。 (3)提出了基于平面目标物的GNSS/IMU(Inertial Measurement Unit)与激光雷达外参离线校准算法。针对动态环境下GNSS/IMU定位噪声大和激光点云运动畸变以及里程计误差累积的问题,提出了一种基于特制标定板的GNSS/IMU与多线激光雷达外参校准方法。该校准过程可在静态环境中执行,可确保具有连续、高精度的GNSS/IMU数据,且无需计算激光里程计。仿真实验结果表明:本方法解算的平移误差et优于1.2 cm和旋转误差er低于0.0076rad。实测环境下,校准后的多帧点云拼接而成的点云地图有效地消除重影和变形,定性地证实了本方法的准确性。 (4)提出了基于误差状态迭代卡尔曼滤波的GNSS/IMU/激光雷达紧耦合SLAM方法。为了解决激光惯性紧耦合SLAM中轴角和欧拉角的奇异性以及扩展卡尔曼滤波的截断误差问题,引入了误差状态迭代卡尔曼滤波器,并结合GNSS是全局定位系统且无累积误差的特点,提出了一种基于误差状态迭代卡尔曼滤波的GNSS/IMU/激光雷达紧耦合SLAM方法,该方法包含激光/IMU子系统和GNSS/IMU子系统。实验结果表明,该方法较目前主流的A-LOAM、Fast-LI02和GNSS-LiDAR/IMU松耦合方法在定位精度上有显著地提升。 (5)提出了基于图优化的GNSS/IMU/激光/视觉紧耦合SLAM方法。为了进一步提升SLAM系统在实际复杂环境下的定位与建图性能,结合视觉/惯性、激光/惯性和GNSS系统之间的互补特性,提出了一种基于图优化的GNSS/IMU/激光/视觉紧耦合SLAM方法。该方法在视觉惯性系统中引入激光雷达深度信息,基于滑动窗口实现了GNSS角点位置、IMU量测、视觉特征及激光点云特征的非线性优化,引入自适应因子实时估计策略优化量测因子的权重,通过激光Scan Context和视觉DBoW2闭环检测算法,进一步提升SLAM系统的全局定位和建图精度。实验结果表明:本方法相对于主流的激光SLAM算法、激光/惯性SLAM算法以及视觉/惯性SLAM算法在定位精度上有显著提升,加入闭环优化后构建了具有全局一致性的点云地图。针对上述的核心问题和研究成果,本文在实测场景和仿真环境中(或开源数据集)进行大量的实验验证和评估,实验结果证明了所提出算法的有效性和优越性。自主研发的集

关键词：同时定位与建图多传感器融合误差状态迭代卡尔曼滤波图优化手持式SLAM系统

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基于间隙波导的毫米波天线与阵列研究

基于间隙波导的毫米波天线与阵列研究

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作者：陈超东南大学

学位级别：博士

随着移动通信的快速发展,毫米波频谱受到了越来越多的关注。众所周知,相对于低频段,毫米波在传输过程中的损耗相对较高,这不可避免的会阻碍毫米波通信技术的发展。近年来,间隙波导（Gap Waveguide,GWG）,作为一种新型的导波结构被提出... 详细信息

随着移动通信的快速发展,毫米波频谱受到了越来越多的关注。众所周知,相对于低频段,毫米波在传输过程中的损耗相对较高,这不可避免的会阻碍毫米波通信技术的发展。近年来,间隙波导（Gap Waveguide,GWG）,作为一种新型的导波结构被提出。由于其拥有和金属波导相似的低损耗特性,且加工成本更低,因此,GWG结构在毫米波频段具有比较重要的研究价值。在无线通信系统中,多波束天线阵以及滤波天线阵起着至关重要的作用,由于它们能够有效的提升系统的容量、效率、稳定性以及频谱利用率。因此,本文将以GWG为基础来研制各类高性能、高效率和低成本的多波束天线以及滤波天线,以适应不同毫米波频段的应用。论文的主要内容及创新点如下: 第二章提出了一款差分馈双极化二维多波束介质谐振器天线阵。由于采用的是印刷脊间隙波导（Printed Ridge Gap Waveguide,PGWG）馈电网络,因此该多波束天线阵与其他类似设计相比较具有更高的辐射效率。同时,该设计基于TE120模基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）腔提出了一款新型的双极化差分馈电网络,从而简化馈电网络的复杂性。为了能够降低天线阵的剖面,SIW腔被放置在PGWG的空气间隙中。基于这样的结合方式还可以恒定空气间隙的高度,进而提升馈电网络的稳定性。由于所提出的设计以介质谐振器天线（Dielectric Resonator Antenna,DRA）为辐射单元,因此在最终的天线阵中并不需使用额外的寄生结构来抑制表面波,从而减少了制造的复杂性。测试结果表明,交叉极化鉴别（Cross-Polarization Discrimination,XPD）在中心频率处大于28.3 d B,且在整个工作带宽中都是高于19.2 d B。除此之外,双极化测试的辐射效率都能够达到67%。由此可见,该双极化多波束天线阵同时具有高XPD,高辐射效率以及低制造成本的优势,因此它将比较适合于毫米波无线通信的应用。本章研究工作已发表在国际核心期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation。第三章基于新印刷脊间隙波导（New Printed Ridge Gap Waveguide,NPGWG）馈电网络提出了一款新型的毫米波滤波超表面天线阵。根据现有的文献可知,该设计首次将超表面天线应用到毫米波滤波天线的设计中。所提出的滤波天线仅仅只是在超表面天线上引进两个方形缝隙以及一个寄生环结构就可以实现很好的带外抑制特性。由于没有在馈电网络上添加任何额外的滤波电路,所以该超表面滤波天线具有非常紧凑的结构。此外,还给出了详细的滤波天线设计步骤,以便基于其他导波结构或者工作在其频段时也能快速优化出所需要的滤波特性。基于此辐射单元,设计出了一款1×4滤波超表面天线阵,并进行了加工制造。测试和仿真的结果能够很好的吻合。测试结果表明该滤波天线的阻抗匹配带宽能够覆盖第五代移动通信（5th Generation Mobile Communications,5G）毫米波n257/n258频段。因此,所提出的滤波天线阵拥有较宽的带宽、紧凑的结构以及较好的滤波特性。本章研究工作已发表在国际核心期刊IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters。第四章提出了一款新型的用于5 G毫米波n257/n258频段的滤波磁电偶极子天线,主要解决了现有毫米波滤波磁电偶极子天线带宽不足的问题。与其它同类型的设计相比较,该滤波天线拥有更宽的阻抗匹配带宽以及更加简单的结构。由于所提出的滤波天线采用NPGWG结构作为其馈电网络,所以它还拥有较高的辐射效率。同时,在该设计中,也不需要在馈电网络上添加额外的寄生结构就能够实现令人满意的滤波特性。为了更好的理解滤波天线的工作机理,文中对辐射零点的电流分布图进行了详细的介绍,并推导了与之对应的初始计算公式。此外,还详细的总结了滤波天线的设计步骤。基于上述的天线单元,设计出了一款2×2滤波磁电偶极子天线阵,并进行了加工制造。测试结果表明,-10 d B阻抗匹配带宽为23.7%,它能够完全覆盖整个5 G毫米波频段（24.25-29.5GHz）。除此之外,通带内的平均增益大约为14.5 d Bi,且带外抑制都是高于19.5 d B。由此可见,该滤波磁电偶极子天线阵比较适合于毫米波通信系统的应用。本章研究工作已投稿至国际核心期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation。第五章提出了一款新型的三阶层叠GWG缝隙滤波天线。据现有的报道可知,这是首款应用于60 GHz毫米波频段的高阶模GWG滤波天线。由于它能够基于带通滤波理论将GWG腔与缝隙天线进行了无缝

关键词：毫米波多波束天线滤波天线介质谐振器天线超表面天线磁电偶极子天线缝隙天线高效率宽带宽间隙导波

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高国产化率毫米波室内分布式微基站

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中国科技成果 2024年第19期25卷 52-53页

作者：尤肖虎李福昌赵涤燹张忠皓李雷李红五魏进武高帅余铁柱缪桦无中国科学院东南大学移动通信国家重点实验室紫金山实验室 IEEE 中国联通集团研究院无线技术研究中心中国联通集团科技委无线接入专业组不详中国联通研究院东南大学中航国际成都天锐星通深南电路

5G技术投入商用以来,我国已经实现以中频段为代表的整机系统领先.后续随着5G业务的发展,通信频段必然向高频延伸.但我国高频通信产业链基础薄弱,主要表现为四方面.一是具有中国特色的毫米波技术路线不完善.欧美日韩国家采用28 GHz频段,... 详细信息

5G技术投入商用以来,我国已经实现以中频段为代表的整机系统领先.后续随着5G业务的发展,通信频段必然向高频延伸.但我国高频通信产业链基础薄弱,主要表现为四方面.一是具有中国特色的毫米波技术路线不完善.欧美日韩国家采用28 GHz频段,毫米波产业链无法满足国内26 GHz频段要求;欧美毫米波部署以FWA场景为主,不支持ToB/ToC场景.二是毫米波核心射频芯片面临"卡脖子"问题.三是设备形态以室外宏站为主,不满足室内应用需求.四是产业链自主可控以单点式为主,未形成整机集成.

关键词：毫米波技术高频通信射频芯片中频段通信频段整机系统自主可控产业链

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大规模MIMO传输技术研究与展望

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中国科学基金 2020年第2期34卷 186-192页

作者：卢安安高西奇东南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室紫金山实验室

移动互联网和物联网应用需求的持续增长,带来对无线移动通信速率和用户终端容量量级提升的技术需求。为应对此技术需求,第五代(5G)移动通信目前已经正式进入商用。大规模MIMO作为5G移动通信的关键技术之一,在5G移动通信中起着至关重要... 详细信息

移动互联网和物联网应用需求的持续增长,带来对无线移动通信速率和用户终端容量量级提升的技术需求。为应对此技术需求,第五代(5G)移动通信目前已经正式进入商用。大规模MIMO作为5G移动通信的关键技术之一,在5G移动通信中起着至关重要的作用,近年来被广泛研究。未来,大规模MIMO或超大规模MIMO也必将是B5G和6G移动通信的关键技术之一。本文围绕大规模MIMO导频开销、移动性增强、频段扩展等因素引发的信道信息获取瓶颈问题和信道信息非精确问题,从大规模MIMO信息理论分析基础、信道信息获取与后验信道模型、波束域鲁棒传输理论方法以及同步与控制信息传输理论方法几个方面论述其传输理论与技术,并提出未来大规模MIMO研究中具有挑战性的关键技术问题。

关键词：大规模MIMO 信息理论信道信息获取后验信道模型鲁棒传输

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非对称架构毫米波数字多波束接收阵列关键技术研究

非对称架构毫米波数字多波束接收阵列关键技术研究

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作者：许志伟东南大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术的快速发展,毫米波数字多波束技术正在成为未来移动通信的核心技术,而非对称全数字多波束阵列架构在系统成本、整体功耗等方面具有诸多优势。本文针对非对称架构毫米波数字多波束接收阵列的一些关键技术开展研究,主要... 详细信息

随着移动通信技术的快速发展,毫米波数字多波束技术正在成为未来移动通信的核心技术,而非对称全数字多波束阵列架构在系统成本、整体功耗等方面具有诸多优势。本文针对非对称架构毫米波数字多波束接收阵列的一些关键技术开展研究,主要内容如下: 设计了一个16通道毫米波全数字接收机以及提供本振信号的锁相环频率合成器。毫米波全数字接收机射频中心频率为26GHz,单通道增益约为16dB,通道间不平坦度为2.07dB。研究了不同阵列排布对通信性能的影响,仿真比较了包含均匀阵与稀疏阵的七种阵列排布的波达方向(DOA)估计性能,得到在不同信噪比情况下使用MUSIC算法的二阶L阵在七种阵列中DOA估计均方根误差(RMSE)最小,其余依次为互质L阵、八边形阵、均匀L阵、方形阵、十字阵以及面阵。推导了不同算法的计算复杂度,结果表明七种阵列最佳算法的计算复杂度数量级相同。仿真了阵列方向图,结果表明七种阵列采用数字多波束均能覆盖±50°的俯仰角与方位角范围。针对鲜有实验验证毫米波非对称全数字接收系统的DOA估计性能,利用设计的毫米波全数字多波束接收阵列以及平面准八木天线作为实验平台,验证了不同阵列排布的DOA估计性能。平面准八木天线在23GHz-31GHz频段内反射系数均低于-15dB,相对带宽为29.6%,增益约为5dBi,交叉极化低于-10dB,E面和H面半功率波束宽度分别为86°和154°。DOA估计测试结果表明均匀L阵在均匀阵中DOA估计的RMSE最低;在稀疏阵中,二阶L阵的DOA估计RMSE优于算法复杂度同数量级的互质L阵。测试结果与仿真结果基本一致,验证了不同阵列排布的毫米波非对称全数字接收系统的波达方向估计性能。

关键词：毫米波非对称架构数字多波束波达方向(DOA)估计

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网络辅助全双工资源分配策略研究

网络辅助全双工资源分配策略研究

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作者：孙文菲东南大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里随着网络基础设施被密集化部署,移动数据流量一直在成倍增长。同时,小区间干扰和频谱资源短缺的问题也日益突出。未来第六代(6G,6th Generation)无线通信系统对更高的频谱效率、更高的可靠性与更低的时延需求越来越高... 详细信息

在过去的几十年里随着网络基础设施被密集化部署,移动数据流量一直在成倍增长。同时,小区间干扰和频谱资源短缺的问题也日益突出。未来第六代(6G,6th Generation)无线通信系统对更高的频谱效率、更高的可靠性与更低的时延需求越来越高。因此,亟需研究新型的网络架构、灵活的双工模式和合适的无线资源分配策略。有学者提出的网络辅助全双工(NAFD,Network-Assisted Full-Duplex)技术以统一的方式实现了灵活双工、混合双工和全双工等,能够有效解决交叉链路干扰(CLI,Cross-Link Interference)问题,进一步提高系统性能。因此,本文深入探讨了与网络辅助全双工系统相关的资源分配和信号处理问题。本文主要研究内容如下: (1)考虑了大规模多输入多输出(m MIMO,massive Multiple Input Multiple Output)系统中信道状态信息(CSI,Channel State Information)获取的问题,分析了非理想信道状态信息下基于NAFD的无蜂窝大规模MIMO(CF m MIMO,Cell-Free massive MIMO)系统的频谱效率。首先,建立了基于NAFD的CF m MIMO系统模型,并借助正交导频信号进行信道状态信息估计。然后,考虑到无蜂窝系统的可扩展性,下行链路采用了最大比传输(MRT,Maximum Ratio Transmission),上行链路采用了最大比合并(MRC,Maximum Ratio Combining)接收机,分别得到了下行链路频谱效率闭合表达式和上行链路频谱效率闭合表达式。最后,当接入点(AP,Accessing Point)及接入点所配备的天线大量增加时,基于大规模随机矩阵理论,推导出下行链路和上行链路频谱效率的近似闭合表达式。实验结果验证了近似表达式的有效性,表明无论是在大规模系统还是有限维系统中,理论分析得到的近似表达式都非常接近实际仿真结果,这也为之后基于NAFD的CF m MIMO系统的进一步性能分析提供了理论基础。 (2)针对NAFD系统中存在的CLI会对系统性能造成不利影响的问题,提出了一种基于NAFD的CF m MIMO系统的联合导频功率控制、上行链路功率控制和下行链路功率分配,以最大化系统能量效率(EE,Energy Efficiency)的优化设计。该优化设计有效消除了CLI、提高了系统频谱效率并且减少了系统功率消耗,符合节约能源“绿色通信”的理念。首先,建立了NAFD系统的功率消耗模型,并结合第二章的频谱效率近似表达式,得到系统能效模型。然后,在上下行链路功率约束和导频功率约束条件下,设计出一个EE最大化的优化问题。最后,针对所形成的高度耦合的非凸优化问题,提出了一种基于惩罚对偶分解(PDD,Penalty Dual Decomposition)方法的双层迭代算法。实验结果验证了基于PDD的算法不仅能够快速收敛,还可以有效解决形成的约束条件耦合的最大化能效问题。 (3)由于一些关键的工业应用需要超高的可靠性和低延迟通信(URLLC,Ultra-Reliable and Low Latency Communications),所以为了减少传输时延,信道块长度是有限的,这导致系统传输速率下降和解码错误概率。此外,传统的大规模MIMO系统的资源分配策略是以香农容量为基础的,即假设信道块长是无限的,这使得原先的资源分配策略也不再是最优的。针对上述问题,研究了URLLC场景下基于NAFD的CF m MIMO系统资源分配策略。首先,通过贪婪搜索得到AP的最佳双工模式,然后根据确定的双工模式,在用户服务质量(Qo S,Quality of Service)和传输功率约束下,提出了一种联合收发机和功率控制设计,以解决系统的加权和速率最大化问题。为了求解该问题,采用了凹凸过程(CCCP,Convex-Concave Procedure)方法,并证明了该方法稳定收敛且满足KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件。最后,实验结果表明基于NAFD的系统性能优于传统的时分双工(TDD,Time Division Duplex)和同频同时全双工(CCFD,Co-frequency Co-time Full Duplex)方案,并且相比固定的双工模式系统,进行了双工模式选择的系统性能更佳。

关键词：网络辅助全双工无蜂窝大规模多输入多输出资源分配超可靠低时延通信

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古建筑木柱根病害的环境成因及保护策略研究 ——以江南地区为例

古建筑木柱根病害的环境成因及保护策略研究 ——以江南地区为例

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作者：李振超东南大学

学位级别：硕士

我国木构古建筑风格灵活、布局合理、体量适宜、装饰精巧,具有很高的历史文化价值,在世界上享有盛誉。江南地区作为中国历史上多个时期的政治和经济中心,现存有大量珍贵的木构古建筑需要保护,而处在江南地区潮湿的环境中的木构件容易发... 详细信息

我国木构古建筑风格灵活、布局合理、体量适宜、装饰精巧,具有很高的历史文化价值,在世界上享有盛誉。江南地区作为中国历史上多个时期的政治和经济中心,现存有大量珍贵的木构古建筑需要保护,而处在江南地区潮湿的环境中的木构件容易发生以糟朽和开裂为代表的典型病害。本研究旨在探讨江南地区木构古建筑中木柱糟朽和开裂两种病害的环境成因和控制方法,并提出相应的保护策略。本研究首先通过对江南地区木构古建筑的现场调研,分析总结了木柱发生糟朽和开裂与环境的关联性;其次选择南京朝天宫大成殿进行现场监测并分析了木柱本身与周边环境的关系;然后基于木材的水热迁移理论与材料物性开发和建立了木柱根部的水热迁移模型,通过实验和模拟结果对比形成可靠的分析模型并评估了江南地区典型构造古建筑木柱根部的糟朽和开裂风险;然后通过数值模拟分析评估了几种针对木柱糟朽和开裂的保护策略的效果;最后将风险评估扩展到全国不同气候区。本研究的主要结论如下: (1)现场调研结果表明,江南地区古建筑露明柱根部的表层含水率一般不超过10%,发生的糟朽主要为表面的变色,半露明柱根部的含水率在20%附近,存在局部的龟裂、剥落甚至结构粉化等严重糟朽。木柱的开裂与是否露明无关,且不只发生在根部。 (2)通过木材糟朽实验证明,环境的相对湿度对木材的糟朽速率有着重大的影响。实验进行16周后,相对湿度75%、84%和98%环境中的杉木试样的平均质量损失率分别为0.52%、1.53%和3.79%。 (3)环境监测结果表明,建筑北侧石柱础表面温度的平均日波动比空气温度小2.4℃,在1月和3月存在连续结露的时间段;木柱身表面温度平均日波动大于空气,几乎不会结露;建筑南侧柱身表面温度最大日波动达到了37.3℃,最高温度可以达到45℃。 (4)数值模拟和风险评估结果表明,半露明柱的根部内侧(靠墙一侧)保持高湿,年平均含水率29.7%,在7-9月存在高等级的糟朽风险。露明柱根部含水率受结露影响明显,在江南地区的气象条件下,结露会使露明柱根部的年平均含水率上升6.4%,在4-10月导致中风险糟朽。另一方面,露明柱的表面都有长达82.6%的时间存在开裂风险。 (5)设置墙基防水层和墙体内部通风分别使半露明柱根部的年平均含水率从29.7%降低至18.6%和19.3%,避免了中高等级的糟朽风险;设置木櫍能避免结露水进入木柱,柱础保温层能减少86%的表面结露,两种措施分别使露明柱根部年平均含水率由24.8%降低至18.1%和17.3%;木柱表面地仗层可以避免木柱开裂,但也会因此使木柱表层年平均含水率从18.8%上升至22.5%,增加糟朽的风险。 (6)对全国不同气候区露明柱根部糟朽和开裂的评估结果表明,不同气候区的环境影响下柱础表面结露对露明柱根部的含水率影响不同,在干燥的敦煌几乎不会产生结露,也不存在糟朽风险,在广州结露会使露明柱根部的年平均含水率从21.5%上升至29.3%,引起高糟朽风险,但在全国不同气候区露明柱的都面临着较高的开裂风险。本研究对木柱根部的糟朽和开裂与环境的关联性进行研究,且评估了几种用于抑制木柱糟朽和开裂的保护措施,有助于提高对江南地区古建筑的木柱病害的科学认知。本文采取的现场调研、数值模拟与实验相结合的方法,也为木构古建筑预防性保护工作中的其他类似研究和实践提供参考。全文约6.5万字,图130幅,表24幅

关键词：古建筑木柱柱根数值模拟保护策略

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面向6G的光载多带太赫兹信号产生和接收技术研究

面向6G的光载多带太赫兹信号产生和接收技术研究

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作者：李沁茹东南大学

学位级别：硕士

未来6G移动通信中,数据速率达Tbps、载波频段高于275GHz、信道带宽超GHz、支持上亿台机器接入的需求对多方面技术提出了新挑战。太赫兹(THz)频段具有频谱资源丰富、传输速率高的双重优势,是6G宽带无线通信传输的关键候选频段。光子太赫... 详细信息

未来6G移动通信中,数据速率达Tbps、载波频段高于275GHz、信道带宽超GHz、支持上亿台机器接入的需求对多方面技术提出了新挑战。太赫兹(THz)频段具有频谱资源丰富、传输速率高的双重优势,是6G宽带无线通信传输的关键候选频段。光子太赫兹无线传输方案能突破电子器件带宽不足的限制,生成高频率上限、大带宽的THz信号,是目前的热门方案。传统单带信号受自由空间损耗、多径效应、光纤色散与非线性效应影响大,存在传输速率上限低、频谱利用率低、频带资源浪费严重等问题。多带信号能有效提高总传输速率上限,优化系统响应平坦度,在提高系统频谱效率的同时满足多用户灵活接入。在光子太赫兹领域的研究主要集中于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)、N-WDM(Nyquist-Wavelength Division Multiplexing,奈奎斯特波分复用)、FBMC(Filter-bank Multicarrier,滤波器组多载波)、m-CAP(Multiband Carrierless Amplitude/Phase Modulation,多带无载波幅度和相位调制)和SCM(Subcarrier Multiplexing,副载波复用),其中OFDM和FBMC存在功耗与计算复杂度高的问题,N-WDM、SCM存在频谱利用率低的问题。因此,从低成本、低计算复杂度和高频谱效率角度,针对光载多带太赫兹信号传输系统进行如下主要研究: 一、设计通用光载多带太赫兹信号系统架构方案并对关键模块进行理论推导。对mCAP调制及SCM系统原理进行数学建模,包括时域和频域响应模型。从公式表达和时频域点阵图角度重点分析OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation,偏置正交振幅调制)调制实现及串扰消除原理,提出创新的SCM-OQAM调制形式,用于后续高频谱效率系统搭建。二、提出一种基于m-CAP-PAM调制格式的多线速率IM/DD(Intensity Modulation/Direct Detection,直接调制强度检测)光子太赫兹无线传输系统。在0.1THz的载波频段下对其可行性与传输性能进行实验验证。先从调制器直流偏置和驱动信号电压角度探究系统最佳参数设置,再分析PAM(Pulse Amplitude Modulation,脉冲幅度调制)调制阶数、ROP(Received Optical Power,接收光功率)、子带个数及数据传输速率对系统性能的影响,研究系统的传输速率上限及对多用户灵活接入的支持能力,以星座图、眼图、BER(Bit Error Rate,误码率)等作为指标。最后,实现系统到专利的转化。三、提出一种基于OQAM的频谱高效SCM相干光子太赫兹无线传输系统。首先,对SCM系统的固有噪声干扰进行数学建模并多角度分析OQAM实现干扰消除的原理。接着,探究OQAM系统对相位噪声的敏感性程度并验证引入的BPS算法在载波相位估计与恢复方面的效果。然后,对系统进行仿真验证并以BER、EVM(Error Vector Magnitude,误差矢量幅度)、星座图、OSNR(Optical Signal Noise Ratio,光信噪比)等作为指标分析相关结果,探究ROP、光纤色散、传输距离、副载波个数等因素对系统传输性能的影响。最后,详细对比分析QAM和OQAM系统在频谱效率以及基于截断效应的计算复杂度方面的性能,验证SCM-OQAM系统的独特优势。

关键词：光载太赫兹无线传输系统多带太赫兹信号多带无载波幅相调制多副载波复用偏置正交振幅调制

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