检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：杨仕林东南大学

学位级别：博士

无线业务速率需求的快速增长推动着移动通信新技术和新频段应用的持续发展。目前移动通信的主力Sub-6G频段,面临着频谱资源枯竭的问题;毫米波频段拥有丰富的频谱资源,但路径衰减较大,需要采用更复杂的技术来改善其覆盖能力。高低频协同... 详细信息

无线业务速率需求的快速增长推动着移动通信新技术和新频段应用的持续发展。目前移动通信的主力Sub-6G频段,面临着频谱资源枯竭的问题;毫米波频段拥有丰富的频谱资源,但路径衰减较大,需要采用更复杂的技术来改善其覆盖能力。高低频协同和先进的毫米波大规模MIMO技术,预计能够较完美地解决下一代通信系统所面临的问题。本论文旨在研究高低频协同中高效率射频结构复用技术和新颖毫米波大规模MIMO射频前端模组技术。在Sub-6G频段与毫米波频段协同的网络中,无源射频器件的高效率复用技术能够显著缓解移动终端上的空间制约难题。然而,在大频率比下,各个频段的电尺寸、工作模式和应用方式有明显的区别,复用结构的设计具有极大的挑战。本文前三章针对Sub-6G与毫米波共生系统中一体化大频率比结构复用器件进行深入研究,在传输、辐射、选频等几个方面取得重要的研究成果。当前的5G系统中,Sub-6G频段采用了全数字大规模MIMO的架构,毫米波频段采用了混合多波束大规模MIMO的架构。混合多波束大规模MIMO虽然解决了毫米波频段的传输距离问题、系统复杂度和成本等问题,但牺牲了瞬时覆盖范围,其应用基本上限制在固定无线接入方式,难以和低频段协同。基于全数字方式的非对称大规模MIMO架构,放开了收发波束对称的约束,可以对接收和发射波束独立设计与优化,能够在波束增益、数量、覆盖范围、系统容量、复杂度、成本等各关键指标中找到优秀的平衡点。支持全数字大规模MIMO的系统架构中,每个通道均需要有完整的变频和滤波器等电路,在毫米波频段上,受尺寸、性能等约束,射频前端模组的实现难度大。本文后两章针对非对称毫米波大规模MIMO基站中小型滤波器组件以及小型化射频前端等关键技术进行研究,并取得了多个创新成果。论文的主要工作与贡献如下:1.针对Sub-6G和毫米波频段共生系统的信号传输与结构互联的需求,设计了一种三维接地共面波导结构来实现接地共面波导至基片集成同轴线的过渡。相比于其它基片集成同轴线过渡转接结构,该结构在采用传统PCB工艺下拥有低加工敏感度、高物理可靠性、宽带和低插入损耗等特点。进行了实验测量,以验证相关设计的可行性和优异性。相关内容已发表于IEEE Microwave Wireless Components Letters。2.针对Sub-6G和毫米波频段共生系统的高效率辐射的需求,提出了一种可工作于两个Sub-6G和一个毫米波频段的紧凑型三频段结构复用天线。通过设计了一种能同时工作于三个频段的微带线到基片集成波导的过渡结构,从而实现了天线共用馈电端口。在基片集成波导的顶部蚀刻四个纵向缝隙,形成工作在28GHz的毫米波天线。同时,整个基片集成波导的外导体复用为一个可以分别工作在3.5GHz和4.9GHz的单极子天线。本设计的可行性通过实验获得了验证。本章内容已发表于International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering。3.针对Sub-6G和毫米波频段共生系统的频率选择需求,提出了一种基于模式复合传输线的结构复用方法来实现紧凑型大频率比多通道集成滤波器。模式复合传输线由全封闭传输线和半开放传输线组成,其中全封闭传输线的外导体可以作为半开放传输线的信号导体从而实现结构复用。与传统的多通道滤波器相比,本文提出的设计方法在每个通道中心频率、滤波器带宽和阶数的选择上具有更高的灵活性。本章内容已发表于IEEE Transactions on Circuits and Systems II:Express Briefs。4.针对非对称毫米波大规模MIMO系统射频通道中滤波器组件的需求,提出了一种基于耦合矩阵响应高精度拟合的滤波器设计方法,并设计了具有低加工敏感度折叠基片集成波导滤波器。采用空气加载的FSIW可实现滤波器结构纵向尺寸小型化,并减小插入损耗、降低加工复杂度。对FSIW中常见耦合结构进行了带外抑制性能和加工敏感性分析,并在提出了一种兼顾带外抑制性能和加工敏感性的感性耦合结构。提出了一种基于“J”“K”变换器交替使用的耦合矩阵响应高准确度拟合方法。基于该设计方法设计了两种通带为23.5-28GHz的八阶FSIW滤波器。相关滤波器性能通过实验进行了验证。紧凑的尺寸使其可以按照MIMO系统中天线阵列单元间距排布。5.针对非对称毫米波大规模MIMO系统架构,设计了具有宽角度覆盖能力的小型化射频前端。首先设计了一种小型化阶梯脊天线,以实现方位角120°和俯仰角80°的空间覆盖,并以此组阵。通过保持毫米波收发前端射频电路通道间距与天线单元间距相同,有效缩减了天线馈电网络以及整体射频前端尺寸,且可避免使用复杂的馈电网络,从而降低插入损耗。每个射频前端模块包含八个射频通道,模块可在垂直方向上无限叠加以实现阵列规模

关键词： Sub-6G 毫米波大规模MIMO 结构复用大频率比非对称过度结构天线模式复合传输线滤波器耦合矩阵响应精确拟合宽角度覆盖

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GNSS不同区域站网分布对极移精度的影响分析

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导航定位学报 2024年第2期12卷 70-78页

作者：方欣颀范磊李宗楠施闯北京航空航天大学卫星导航与移动通信融合技术工信部重点实验室北京100191 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 国防科技大学电子科学学院长沙410073

针对利用中国区域全球卫星导航系统(GNSS)站网求解极移参数存在Y分量精度显著低于X分量的问题,提出利用姿态测量几何分析方法分析GNSS不同区域站网分布对极移精度的影响:利用9个不同区域站网求解极移参数探究站网区域分布的影响;并以国... 详细信息

针对利用中国区域全球卫星导航系统(GNSS)站网求解极移参数存在Y分量精度显著低于X分量的问题,提出利用姿态测量几何分析方法分析GNSS不同区域站网分布对极移精度的影响:利用9个不同区域站网求解极移参数探究站网区域分布的影响;并以国际地球自转服务组织(IERS)产品为基准评估精度。结果表明,当区域站网的平均子午面与0°子午面的夹角小于45°时,X分量差异的标准差通常大于Y分量;夹角大于45°时,Y分量差异标准差通常大于X分量。为最小代价地进一步提升Y分量精度,通过在中国区域站网基础上引入全球不同位置的单个测站,评估精度提升比例。结果表明,在非洲东南部和澳大利亚地区引入单个测站将Y分量均值平均减小了80%,标准差减小了50%,较全球其他地区测站的提升效果更明显;新增美洲地区测站时存在测量奇点,易造成法方程的矩阵奇异,这是由于美洲测站、国内测站地心矢量及地球自转轴共面,从而削弱了方程结构。

关键词：极移参数姿态测量几何分析全球卫星导航系统(GNSS) 不同区域站网

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光子毫米波/太赫兹通信系统智能非线性补偿技术研究

光子毫米波/太赫兹通信系统智能非线性补偿技术研究

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作者：王鹏远东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线业务的发展以及无线移动设备数量的增加,出现了一些新的挑战,如高速传输、移动性和频谱限制等,现有的通信技术渐渐无法满足人们的要求。光子毫米波和光子太赫兹系统有频谱资源丰富、抗干扰能力强、大容量和低时延等特点... 详细信息

近年来,随着无线业务的发展以及无线移动设备数量的增加,出现了一些新的挑战,如高速传输、移动性和频谱限制等,现有的通信技术渐渐无法满足人们的要求。光子毫米波和光子太赫兹系统有频谱资源丰富、抗干扰能力强、大容量和低时延等特点,因此在5G和6G中,受到越来越多的关注。在光子毫米波/太赫兹系统中,由于无线信道和光纤信道的非线性损伤以及器件的非线性效应,导致通信质量下降。传统的线性滤波器无法补偿非线性损伤,而传统非线性补偿算法的非线性均衡能力有限,无法满足通信传输的性能要求。最近,机器学习技术由于其出色的非线性拟合能力以及数据驱动的特点受到研究人员的广泛关注。本文在光子毫米波/太赫兹通信系统中,也将结合神经网络算法对信号进行非线性补偿。在本文中,首先研究了基于强度调制和包络检波探测的四电平脉冲幅度调制光子毫米波通信系统。随后提出了一种基于长短期记忆网络的非线性补偿算法用来补偿受到线性损伤与非线性损伤的接收信号。实验结果表明,在前向纠错硬判决门限下,机器学习算法可以将系统的通信容量提高10%以上。其次,本文研究了基于IQ调制和相干检测的正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,16QAM)光子太赫兹通信系统。并提出了一种复数人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)非线性补偿算法,实现了对16QAM信号的非线性补偿,以及提出了一种针对传统均方根传递(Root Mean Square Prop,RMSProp)优化器进行改进的算法,在传统RMSProp算法中通过引入可调学习率机制进一步优化网络参数。最后,对不同传输速率以及不同接收功率下的复数ANN网络非线性补偿算法的性能进行了研究。实验结果表明,和传统LMS非线性补偿算法相比,复数ANN网络对光子太赫兹系统的误码率性能有一个数量级左右的提升。

关键词：光子毫米波光子太赫兹非线性补偿机器学习

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基于可编程交换机的网络遥测

基于可编程交换机的网络遥测

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作者：袁帅东南大学

学位级别：硕士

随着网络技术的发展与网络规模的飞速扩大,网络结构与网络设备的多样性也随之增加,网络遥测技术作为网络的管理者对于下辖网络的状态感知和流量分析的重要手段与方式方法,已成为日益受到重视的研究领域,然而现有网络遥测存在如下问题:1... 详细信息

随着网络技术的发展与网络规模的飞速扩大,网络结构与网络设备的多样性也随之增加,网络遥测技术作为网络的管理者对于下辖网络的状态感知和流量分析的重要手段与方式方法,已成为日益受到重视的研究领域,然而现有网络遥测存在如下问题:1、大规模网络中遥测服务器的不可移动性会产生较高的遥测聚合开销与丢包隐患;2、许多情况下遥测服务器仅需对某些感兴趣的遥测数据进行实时分析,聚合所有遥测数据会产生额外的开销;3、传统的网络遥测所使用的带内测量方法会占用相当的报文长度,对业务流报文的通信质量造成很大影响。对此,本文提出了基于可编程交换机的网络遥测方法,该方法解耦合遥测的聚合节点与分析节点,在拓扑内选择最佳的遥测数据聚合节点降低遥测数据聚合开销,并固定了遥测字段长度以降低遥测任务对业务流通信质量的影响,最终通过可编程交换机实现。本文主要有以下几点研究内容: (1)针对遥测数据聚合开销最优化的问题,提出了自组织网络核心节点算法ALEA。该算法通过设备性能因素与网络拓扑因素的竞争选择出最适合承载数据聚合任务的节点;根据节点的特征不同划分为四种状态角色,降低参与选举的节点数以降低选举开销和用时。实验验证ALEA算法相对比Majority类选举算法具有更好的时间收敛性,在网络节点规模达到14,拓扑内最长路径为5时ALEA算法选择的核心节点的聚合用时对比拓扑内所有节点的平均用时优化幅度超过30%,聚合开销优化超过24%,并对比拓扑内聚合开销最大的节点优化幅度超过34%。开销优化幅度随着拓扑规模的逐步增长而飞速增加,在节点数超过400后趋于稳定慢速增长,此时平均开销优化超过40%,最大聚合开销节点优化超过50%。核心节点的聚合时间相对于拓扑内所有节点的平均聚合时间优化幅度在30-36%之间。 (2)针对带内网络遥测INT(In-band Network Telemetry)技术在测量网络状态信息时对报文头部资源占用过多的问题,设计了固定遥测字段长度的网络遥测方法。该方法根据测量的不同精细化程度需求将遥测指标分为三种类别:基于ALEA算法心跳机制的点遥测;使用改进的带内遥测方法对指定流进行测量的流遥测;使用采样技术对精细化程度需求较低的链路状态信息进行测量的路径遥测。实验结果表明,本方案与开源的Nagios测量工具的平均相对误差低于0.7%,100Mbps处理速率下遥测任务耗时不足6微秒,在降低了遥测所需报文头部开销的同时保证了测量结果的准确性。 (3)基于上述方法在可编程交换机上设计实现了网络遥测原型系统。通过对遥测角色判断设计、数据交互设计、报文格式设计、报文处理流程设计实现了网络遥测的相关功能,最后对设计实现的系统进行了界面展示、功能性验证和性能测试。

关键词：自组织网络核心节点选举网络遥测可编程交换机开销优化

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超高速MIMO传输系统设计与实现

超高速MIMO传输系统设计与实现

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作者：王畅东南大学

学位级别：硕士

近年来,各种新型移动应用场景层出不穷,对无线传输速率提出了更高的要求,需要进一步提升系统带宽和频谱效率。多输入多输出（MIMO,Multiple Input Multiple Output）技术作为第五代移动通信系统（5G,The 5th Generation Mobile Communic... 详细信息

近年来,各种新型移动应用场景层出不穷,对无线传输速率提出了更高的要求,需要进一步提升系统带宽和频谱效率。多输入多输出（MIMO,Multiple Input Multiple Output）技术作为第五代移动通信系统（5G,The 5th Generation Mobile Communication Systems）的关键技术之一,使用多个发射天线和接收天线,从而扩大无线传输的空间资源,增加无线传输系统的传输容量和可靠性,极大提升了频谱效率。本文主要对宽带MIMO传输系统的关键技术进行研究,设计并实现峰值有效速率达10Gbps的超高数据率MIMO传输系统,搭建硬件演示平台,实现多个高清视频在线传输的实验验证。本文所做工作具体可以分为以下几个部分。1、针对超高速MIMO传输系统的室内多天线场景建立信道模型;针对系统性能指标和硬件特性设计物理层参数、系统帧结构;为便于关键性技术研究和系统工程实现,对系统进行功能模块划分,并详细介绍帧检测、载波同步、符号同步等重要模块算法。2、研究超高速MIMO传输系统导频设计方案。首先通过分析传统导频方案的优劣阐明其不适用于本系统,然后根据系统指标要求、信道环境和硬件特性提出一种时域导频与频域导频结合的新型导频结构:根据系统超高速率的性能指标和低导频开销的实际需求,用于信道估计的时域导频采用分组子载波导频结构;根据系统收发机之间存在快速频点漂移的硬件特性和系统频偏敏感度分析证实相位跟踪的必要性,并提出在数据符号中插入频域导频进行实时相位跟踪;最后通过不同导频稀疏度的误码率性能仿真确定导频参数。3、研究超高速MIMO传输系统信号检测算法。包括最小二乘（LS,Least Square）和最小均方误差（MMSE,Minimum Mean-Square Error）检测算法以及各种基于迭代的低复杂度线性检测算法,并给出不同信道参数、收发天线数和调制阶数下的误码率性能仿真曲线,分析各种算法的最优应用场景;但是传统的MIMO检测方案并没有考虑到信道的时变特性,基于本系统信道在时域上变化缓慢的特征,本文提出了一种基于迭代法的时变矩阵逆跟踪检测算法,并给出算法可行性的数学证明与性能仿真,基于迭代的时变矩阵逆跟踪检测算法利用信道在时间上的相关特性,能够在仅进行一次迭代的条件下,获得比传统迭代算法更快的收敛速度。4、研究超高速MIMO传输系统硬件实现与测试方案。给出系统各功能模块的现场可编程门阵列（FPGA,Field-Programmable Gate Array）实现架构、实现方法和时序设计,并针对符号同步、载波映射等模块的实现方法提出创新性改进;采用VCU118开发套件与HJX-ADRV9009-X2射频板卡搭建系统测试平台。经实验验证,本文设计实现的超高速MIMO传输系统可实现多个高清视频的实时传输,峰值有效速率可达10Gbps以上,误帧率可达10-4以下。

关键词： MIMO 超高速导频结构信号检测 FPGA

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一种远端无线密钥生成系统设计与实现

一种远端无线密钥生成系统设计与实现

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作者：刘永健东南大学

学位级别：硕士

随着5G通信时代的到来,无线通信在军事和民用中应用的范围越来越广泛,所扮演的角色也越来越重要,所以保障无线通信的安全性和可靠性具有重大意义。由于通信终端需要具备较高算力、需要可信的密钥管理中心设施和量子计算的快速发展等原因... 详细信息

随着5G通信时代的到来,无线通信在军事和民用中应用的范围越来越广泛,所扮演的角色也越来越重要,所以保障无线通信的安全性和可靠性具有重大意义。由于通信终端需要具备较高算力、需要可信的密钥管理中心设施和量子计算的快速发展等原因,传统的加密方案难以满足快速发展的无线通信安全的需求。无线通信物理层安全是基于通信信道的理论安全,通过利用无线信道特征的随机性、互易性和时变性来生成合法安全的共享密钥,并用于信息加密。无线通信物理层安全不需要密钥分发设施,计算复杂度较低,并且可以抵御窃听者的窃听威胁。目前,无线密钥生成技术大多处于理论研究阶段,实际的密钥生成系统也大多应用于短距离通信范围。本文基于通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral,USRP)N210和GNU Radio软件无线电平台开发设计了一种时分双工(Time Division Duplex,TDD)模式下的无线密钥生成系统,并应用基于服务器转发的消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)协议,实现远距离的无线密钥生成。本文针对降低密钥不一致率以及提高加密信息的译码正确率,重点研究了不同量化算法和基于纠错码的前向信息调和方案,并在仿真和实测中对密钥生成系统的安全性和可靠性进行了分析与验证。本文的主要工作和成果如下:1)本文首次提出一种可用于远距离通信的无线密钥生成系统设计方案。系统通过信道探测、信号同步和信道估计获得信道状态信息(Channel State Information,CSI),并对无线信道特征进行量化和格雷编码得到初始密钥,接着通过信息调和与隐私放大生成对称密钥。本文设计的系统考虑了两部分的远距离信息传输:信道探测和信息调和。前者通过可实时调节增益的信号放大器实现;后者通过MQTT协议的基于客户端-服务器的消息发布/订阅发布模式在可靠的网络信道上传输调和信息实现。本文设计了两种远距离下的调和方案,一种是基于循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check,CRC)的交互协商式信息调和方案,另外一种是基于纠错码的前向信息调和方案。前者通过CRC校验去除不一致比特得到对称密钥,后者借助信道编码和流加密算法实现加密信息的传输。2)为了研究密钥生成系统中的初始密钥不一致率,本文搭建仿真系统对不同的量化算法进行研究。结合均匀量化算法和排序量化算法的优缺点,本文提出一种新的量化算法:基于中位数非均匀归一化的均匀量化算法,并仿真评估了三种量化算法在相同的CSI皮尔逊相关系数下生成的初始密钥不一致率,仿真结果表明,本文提出的量化算法性能显著高于其他两种量化算法。3)为了研究基于纠错码的前向信息调和方案中的信息传输正确率,本文搭建密钥仿真系统对不同的纠错码进行研究。在无线密钥生成仿真系统中,本文对BCH码、Turbo码和Polar码进行多组仿真实验,对不一致的比特信息进行纠错,并验证各纠错码在不同量化阶数下的性能。仿真结果表明,从译码复杂度、译码速度和译码成功率方面看,Polar码整体的性能要高于另外两种纠错码。并且量化阶数越低,密钥不一致率越低,译码成功率越高。4)本文搭建了基于USRP N210、GNU Radio软件无线电平台和MQTT协议的远端无线密钥生成系统,并利用该系统分别在室内场景下的终端静止、终端移动、人员移动和室外场景下的终端静止视距(Line of Sight,LOS)、终端移动LOS和终端静止的非视距(Non-Line of Sight,NLOS)这六种环境下连续测量得到多组连续的实验数据,并对无线信道的特征和生成密钥的多项指标进行分析。实验结果表明,合法信道的CSI互易性要远高于窃听信道的互易性,并且各个环境下的平均信息安全率均高于95%。此外,本系统实测了基于Polar码的前向信息调和方案的性能,结果表明除了NLOS场景,Polar码的译码成功率都高于90%,而窃听者的解码成功率不超过3%,所以窃听者很难窃取到必要的合法信息,证明了系统具有很高的安全性。本系统中,各个环境下的平均初始密钥不一致率最高为12.27%,证明密钥一致性较好,通过美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)随机性测试生成密钥表明密钥随机性较好,最终的密钥生成速率最高可达648.69bits/s。

关键词：物理层安全无线密钥生成量化信道编码远端安全通信

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出租车绕路行为辨识及其宏微观特征挖掘

出租车绕路行为辨识及其宏微观特征挖掘

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作者：杨佩云东南大学

学位级别：硕士

出租车系统是城市公共交通系统的重要组成部分,其作为公交网络的良好补充,受到运输部门的严格监管。出租车所装载的GPS(Global Positional System)设备,其所产生的海量的交通信息丰富的出租车移动轨迹数据,具有精度高、覆盖广、并且能... 详细信息

出租车系统是城市公共交通系统的重要组成部分,其作为公交网络的良好补充,受到运输部门的严格监管。出租车所装载的GPS(Global Positional System)设备,其所产生的海量的交通信息丰富的出租车移动轨迹数据,具有精度高、覆盖广、并且能够实时获得动态信息的特点,一方面为运输部门和相关研究者带来了大量的可用数据,丰富了出租车系统研究;另一方面,海量的出租车数据集又给非法运营行为的挖掘辨识和监管工作带来了困难。相对于那些蕴含着常规模式的海量、常见的正常数据,存在着一小部分数据带有更值得关注的信息,这些信息通常包含着少量的异常行为模式,与某种问题或罕见事件相关联。比如出租车绕路异常行为,这是出租车服务长期以来一直面临的挑战,即出租车司机通过故意绕路来延长行驶距离向乘客多收取费用,这对普通乘客来说难以察觉。目前大部分出租车的非法运营行为主要是通过经验丰富的工作人员根据乘客的投诉进行人工检查来检测的,这种方法低效且费时费力;且已有的异常检测系统在复杂的城市路网环境下,均存在着异常标准过于单一、结果误警率较高等问题和缺点。因此,随着当今智慧执法、非现场执法的推进,提出一个异常行为辨识框架来准确地识别异常订单以及出租车绕路轨迹成为确保出租车高服务质量的关键。本研究主要针对出租车系统中的非法运营行为,使用了出租车订单数据和轨迹数据,设计了一个绕路行为检测框架,实现了对异常订单和出租车绕路轨迹的准确识别以及对其宏观运营特征和微观运动特征的解析。在数据预处理方面,本研究首先进行了坐标转换、错误数据剔除、缺失属性补全等数据清洗工作,并对针对两种数据集的特点分别进行了区域网格化和轨迹网格化的处理;其次,对两种数据集分别进行了特征工程处理以及对轨迹数据的OD进行提取和分组统计,以作为后续研究的基础;基于以上的结果,本研究从宏观和微观层面提出了两个异常检测框架,分别是异常绕路订单检测框架和绕路轨迹检测框架,前者基于出租车订单数据,使用了DBSCAN的聚类和基于隔离森林的异常检测,并结合XGboost分类方法和Shapely值进行特征重要性评价,从各类异常行为中重点挖掘绕路行为,并分析绕路订单的宏观运营特征;后者基于出租车轨迹数据,提出一个绕路轨迹异常检测技术框架,将iBAT异常检测算法与DTW轨迹相似性度量方法相结合提高检测率,并联系时空特征降低故意绕路行为识别的误检率,从微观层面对绕路轨迹进行特征分析;最后,本研究使用南京市营运小客车出行平台上产生的出租车订单数据和出租车车辆定位信息数据(轨迹数据)设计验证实验,对iBAT算法、iBAT+DTW算法、以及在iBAT+DTW算法的基础上考虑行驶距离和时间这三种方法,通过相关实验数据进行比较,最终的实验结果表明,本研究提出的方法对出租车绕路欺诈行为具有最低的误判率,较iBAT算法提高了18%。

关键词：出租车订单数据出租车轨迹数据 DBSCAN聚类隔离森林异常检测 DTW iBAT

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非对称毫米波射频组件的研究

非对称毫米波射频组件的研究

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作者：张琳莹东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着第五代移动通信(5G)技术的迅速发展,毫米波因其具备大带宽、低时延和高容量等特性而越来越受到关注。目前,5G毫米波大规模MIMO收发系统大多采用了混合多波束的方式,存在频谱利用率低、覆盖范围窄,波束管理复杂等难以克服的局... 详细信息

近年来,随着第五代移动通信(5G)技术的迅速发展,毫米波因其具备大带宽、低时延和高容量等特性而越来越受到关注。目前,5G毫米波大规模MIMO收发系统大多采用了混合多波束的方式,存在频谱利用率低、覆盖范围窄,波束管理复杂等难以克服的局限,而对称全数字方式存在复杂度高、成本高、功耗大等问题。最近东南大学毫米波国家重点实验室提出了非对称的毫米波大规模MIMO系统,预期能够兼得混合多波束和全数字的优点。非对称架构的思路是指发射端的全数字通道数量较多,而接收端的全数字通道数量较少,并且采用收发分离的方式。数量较多的全数字发射端,能够充分利用全口径,获得更高的功率效率;数量较少的全数字接收端,能够显著降低系统的复杂度、功耗、成本。全数字方式能够实现大范围的覆盖。发射机和接收机的天线阵列是分离的,在毫米波波段可以实现良好的隔离度,而且可以去掉天线射频开关,从而降低噪声系数和提高功率效率。依据非对称的思路,本文利用高集成度的芯片设计了八通道的毫米波发射前端和四通道的毫米波接收前端,这些射频前端,包括了完整的上下变频电路、本振模块,可支持全数字的工作方式。八通道的发射模块,能够方便实现8*8的大规模平面阵列;四通道的接收模块,能够减小的体积,降低的成本和功耗,且具有较高的频谱利用率。本文研究的非对称毫米波收发前端工作在26GHz,信号带宽为400MHz。为了抑制镜像信号干扰,将中频频段选在3-4GHz。根据所选的中频频段,本文研制了性能优良的射频本振电路:-83.038dBc/Hz@100Hz,-100.02dBc/Hz@1kHz,-104.57dBc/Hz@10kHz,-107.18dBc/Hz@100kHz,带内积分相噪为-51.3dBc,测试结果表明本振电路性能良好。论文完成了对多通道毫米波收发前端的PCB设计。测试结果表明,单通道毫米波发射前端的发射功率约为3dBm,增益平坦度小于1dB,对400MHz 5G NR信号的EVM恶化约为3%,ACPR小于-35dBc,符合3GPP TS38.141的规范;单通道毫米波接收前端的噪声系数约为8dB,增益平坦度小于1.5dB,对400MHz 5GNR信号的EVM恶化约为2%,也符合3GPPTS38.141的规范。

关键词： 5G 非对称毫米波大规模MIMO

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基于高增益天线与Openwifi的Ad Hoc网络的实现与性能分析

基于高增益天线与Openwifi的Ad Hoc网络的实现与性能分析

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2021年全国天线年会

作者：吕佳明张念祖郝张成东南大学毫米波国家重点实验室

在没有中心节点的网络中,设备之间无线通信一直是通信领域研究的热点问题。移动自组网(Ad Hoc)是一种有效的解决方案。本文针对WiFi系统的架构,利用开源Openwifi代码,通过高增益天线,完成了相关的无线通信实验。实验结果表明:通过高增... 详细信息

在没有中心节点的网络中,设备之间无线通信一直是通信领域研究的热点问题。移动自组网(Ad Hoc)是一种有效的解决方案。本文针对WiFi系统的架构,利用开源Openwifi代码,通过高增益天线,完成了相关的无线通信实验。实验结果表明:通过高增益天线与Ad Hoc网络,可实现节点间的可靠性通信,具有很高的灵活性以及很强的应用价值。

关键词： Openwifi Ad Hoc网络无线通信

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5G毫米波双频贴片天线

5G毫米波双频贴片天线

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2021年全国天线年会

作者：余海鹏吴文昊无奇余晨王海明东南大学毫米波国家重点实验室

本文提出了一种结构简单的28 GHz和39 GHz毫米波双频微带贴片天线。通过在矩形贴片上开出纵缝,改变了贴片的TM模式的电场分布,并在贴片下方利用基片集成波导馈电的缝隙激励TM与TM模式从而实现双频工作,并且还具有宽带和低剖面的特点。... 详细信息

本文提出了一种结构简单的28 GHz和39 GHz毫米波双频微带贴片天线。通过在矩形贴片上开出纵缝,改变了贴片的TM模式的电场分布,并在贴片下方利用基片集成波导馈电的缝隙激励TM与TM模式从而实现双频工作,并且还具有宽带和低剖面的特点。在基片集成波导缝隙馈电结构中加入双频匹配柱,同时采用领结形的缝隙来增加天线的双频段内的带宽。所提出的天线在23.9～31.1 GHz（相对带宽26.2%）和36.9～43.6GHz（相对带宽为16.6%）实现了S≤10 dB,增益分别为6.6～7.9 dBi和7.3～8.6 dBi。该天线结构简单、性能高,适用于5G毫米波移动通信。

关键词： 5G毫米波双频宽带多模工作领结型缝隙基片集成波导

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