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5G系统中下行低复杂度信号检测算法的研究与实现

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5G系统中下行低复杂度信号检测算法的研究与实现

作者：亢成重庆邮电大学

学位级别：硕士

为了更好地满足未来“超大容量”、“万物互联”的应用场景,第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)成为当下移动通信的主流趋势。目前诸多企业例如:华为、爱立信、三星都已步入了5G系统商用部署... 详细信息

为了更好地满足未来“超大容量”、“万物互联”的应用场景,第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)成为当下移动通信的主流趋势。目前诸多企业例如:华为、爱立信、三星都已步入了5G系统商用部署的相关测试阶段。随着大规模天线、先进编码调制、超密集组网以及高频段无线传输等一系列5G新技术的提出,相关技术难题亟待解决。本文基于国家科技重大专项“增强移动宽带5G终端模拟器”项目,按照5G协议标准,针对5G系统下行接收端信道估计与信号检测部分,进行了相关算法研究与仿真,并采用现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)与多核数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)结合的基带处理平台进行实现验证。主要的创新之处与工作内容如下:1.论文对5G系统中基于解调参考信号(Demodulation reference signals,DMRS)的信道估计算法进行研究和性能分析,选用最小二乘(Least Squares,LS)算法与一阶线性插值相结合的方式进行FPGA方案的设计。2.论文分析并介绍了传输分集和空分复用两种多天线传输模式,重点对空分复用模式下的信号检测算法展开研究。结合多天线技术与项目实际需求,提出一种空分复用模式下采用格基约减辅助的球形译码检测算法进行FPGA实现。3.根据项目中信道估计与信号检测后数据需要FPGA与多核DSP协同处理的要求,设计并调测了基于串行高速接口(Serial Rapid Input Output,SRIO)的处理器间数据交互方案,以此贯通5G下行基带处理链路。4.测试结果表明,在100M系统带宽下处理单个子帧数据,基带平台完成信道估计与信号检测流程所需的时间为0.8925ms;信号检测后EVM(Error Vector Magnitude,误差向量幅度)均值结果为2.64%,峰值结果为8.77%;并且所选FPGA芯片的资源消耗率为41%,能够满足现阶段项目测试的要求。本文重点研究和改进了5G下行信号检测算法,利用硬件描述语言对该模块进行详细设计并应用于实际项目中;同时借助ModelSim功能仿真和Chipscope上板测试方案的正确性;最终通过时序分析和资源消耗验证方案的合理性。

关键词： 5G 终端模拟器下行链路信号检测 FPGA

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一种基于迁移学习的多任务制导算法

兵工学报 2024年第6期45卷 1787-1798页

作者：罗皓文何绍溟亢有为北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学无人机自主控制技术北京市重点实验室北京100081 上海机电工程研究所上海201109

针对典型的飞行器制导任务,利用深度学习算法可以有效地拟合导弹飞行状态与制导指令之间的函数关系。然而当制导任务发生变化时,其二者之间的映射关系也会随之改变,从而导致在当前环境下预训练好的模型无法直接作用于新环境,重新训练制... 详细信息

针对典型的飞行器制导任务,利用深度学习算法可以有效地拟合导弹飞行状态与制导指令之间的函数关系。然而当制导任务发生变化时,其二者之间的映射关系也会随之改变,从而导致在当前环境下预训练好的模型无法直接作用于新环境,重新训练制导模型需要大量的弹道数据和巨额的时间成本。为解决上述问题,基于迁移学习的思想引入域对抗神经网络,提出基于迁移学习的多任务制导算法。以1个含有大量标签数据的源域任务辅助2个含有极少量标签数据的目标域任务进行迁移学习,从而克服预训练与在线控制之间的环境差异。使用特征提取器和域判别器提取出对任务环境不敏感的关键特征,使神经网络学习到各个任务所共享的底层信息;为提高预测精度,分别设计针对不同任务的偏置加速度预测器。数值仿真结果表明:基于迁移学习的多任务制导算法实现了导弹在不同任务中的加速度指令预测。

关键词：多约束制导计算制导深度学习迁移学习偏置比例导引

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轴承自驱式独立退化轨迹构建与剩余寿命灰度预测

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中国机械工程 2024年

作者：刘小峰亢莹莹柏林重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室

针对轴承退化轨迹的个体差异性及退化阶段划分的人为主观性问题，提出了自监测数据驱动的轴承独立退化轨迹的提取与退化阶段的自主分割方法。该方法采用多尺度残差深度卷积自编码器对轴承自身历史监测数据进行无监督学习，实现了轴承性... 详细信息

针对轴承退化轨迹的个体差异性及退化阶段划分的人为主观性问题，提出了自监测数据驱动的轴承独立退化轨迹的提取与退化阶段的自主分割方法。该方法采用多尺度残差深度卷积自编码器对轴承自身历史监测数据进行无监督学习，实现了轴承性能退化特征的自主提取，并结合支持向量数据描述模型构建单个轴承的独立退化轨迹。引入基于去趋势化超阈波峰法的退化起始点自动检测方法与基于逻辑回归失效概率的失效阈值自主设定方法，对轴承独立退化轨迹进行了自适应分割。以轨迹分割得到的退化阶段数据为驱动，结合全阶时间幂灰色预测模型实现了轴承寿命的准确预测。试验结果表明，本文提出的多尺度残差深度卷积自编码器能够根据轴承各自工况环境，构建反映轴承自身服役性能变化规律的退化轨迹，提出的退化轨迹自适应分割方法能够无参考地检测出轴承的起始退化点与失效阈值，提高了轴承退化评估的科学客观性与寿命预测的工程可操作性。

关键词：自驱式退化轨迹多尺度残差卷积失效阈值灰色预测

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融合强化学习的实体关系联合抽取模型

电子科技大学学报 2024年第2期53卷 243-251页

作者：翟社平李航亢鑫年杨锐西安邮电大学计算机学院西安710121 陕西省网络数据分析与智能处理重点实验室西安710121

现有的实体关系联合抽取任务为了自动生成大规模训练数据引入远程监督策略,在处理数据时产生严重的噪声数据问题。对此提出了一种融合强化学习的实体关系联合抽取模型,该模型由强化学习和联合抽取模型两个部分组成,其中联合抽取模型由... 详细信息

现有的实体关系联合抽取任务为了自动生成大规模训练数据引入远程监督策略,在处理数据时产生严重的噪声数据问题。对此提出了一种融合强化学习的实体关系联合抽取模型,该模型由强化学习和联合抽取模型两个部分组成,其中联合抽取模型由图卷积网络和多头自注意力机制构成。首先,使用强化学习去除原始数据集中带有噪声的句子,将降噪后的高质量句子输入到联合抽取模型中;其次,使用联合抽取模型对输入句子中的实体和关系进行预测抽取,并向强化学习提供反馈奖励,指导强化学习挑选出高质量的句子;最后,对强化学习和联合抽取模型进行联合训练,并对模型进行迭代优化。实验证明了该模型能够有效处理数据噪声问题,在实体关系抽取方面优于基线方法。

关键词：实体关系联合抽取噪声数据强化学习多头自注意力机制图卷积网络

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广义空间调制MIMO系统的优化检测算法

电波科学学报 2018年第6期33卷 664-670页

作者：王华华亢成马昶陈东风重庆邮电大学重庆市移动通信重点实验室重庆400065

针对大规模多输入输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中采用广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)时信号检测复杂度过高的问题,提出一种新型天线分组激活方案.该方案首先需将发送天线分组激活,得到天线索引备... 详细信息

针对大规模多输入输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中采用广义空间调制(generalized spatial modulation,GSM)时信号检测复杂度过高的问题,提出一种新型天线分组激活方案.该方案首先需将发送天线分组激活,得到天线索引备选集,然后把天线组合符号按质量因子大小进行排序,最后遵循可信度判断准则进行量化判决检测,以此得到最佳的检测结果.相较于传统算法,所提出的检测算法避免了对信号空间的遍历搜索,在大规模天线系统下的性能更加优异.计算和仿真结果表明,本文提出的算法具有复杂度低、误码率低的特点,在采用广义空间调制的通信系统中具有较高的工程应用价值.

关键词：广义空间调制信号检测天线分组激活量化判决

定量研究地球轨道参数和温室气体浓度变化对中全新世气候的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 607-614页

作者：亢一博杨海军复旦大学大气与海洋科学系上海200438

依据最新的古气候耦合模式比较计划(PMIP4)协议,利用完全耦合的气候模式CESM1.0,研究中全新世与工业革命前气候的差异,量化地球轨道参数(ORB)和温室气体(GHG)对中全新世气候变化的影响。3个模拟试验结果表明,与工业革命前相比,中全新世... 详细信息

依据最新的古气候耦合模式比较计划(PMIP4)协议,利用完全耦合的气候模式CESM1.0,研究中全新世与工业革命前气候的差异,量化地球轨道参数(ORB)和温室气体(GHG)对中全新世气候变化的影响。3个模拟试验结果表明,与工业革命前相比,中全新世北半球高纬度地区气候偏温,全球其他地区气候偏冷,北半球大部分地区更湿润,南半球则较为干燥;ORB导致全球中高纬度地区升温,GHG在降低全球气温和减少中高纬度地区降水方面发挥作用;这种差异引起大气和海洋环流的变化,导致地球经向热量输送的差异;就总经向热量输送的变化范围而言,ORB对气候的影响大约是GHG的5倍。研究结果对深入了解中全新世气候及其对不同外部强迫的响应有积极意义。

关键词：中全新世全球气候地球轨道参数温室气体经向热量输送

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主动脉血流动力学的计算流体力学模拟研究

主动脉血流动力学的计算流体力学模拟研究

作者：亢羽北京化工大学

学位级别：硕士

主动脉的血流动力学研究对于心血管的健康管理和临床实践有着重要意义。其中,血液在动脉血管内的流动规律、压力分布以及血管阻力等参数最为受到关注。目前,计算模拟和影像学技术的进步大大促进了血流动力学的研究向更深入、精准的方向... 详细信息

主动脉的血流动力学研究对于心血管的健康管理和临床实践有着重要意义。其中,血液在动脉血管内的流动规律、压力分布以及血管阻力等参数最为受到关注。目前,计算模拟和影像学技术的进步大大促进了血流动力学的研究向更深入、精准的方向发展,为个性化医疗和心血管疾病管理带来许多新的突破。大量研究表明,血流动力学模拟在提高诊断准确性以及评估治疗效果等方面扮演着重要的角色。因此,本文通过计算模拟研究了医疗常用的复苏性主动脉内球囊阻断术(Resuscitation Intravascular Balloon Occlusion of the Aorta,REBOA)、主动脉内球囊泵(Intra-aortic Balloon Pump,IABP)和微重力环境对主动脉血流动力学的影响。主要研究内容如下:(1)考察了IABP球囊的反搏效应对主动脉以及冠状动脉的血流动力学的影响。基于有限元方法,对人体冠状动脉和主动脉进行逆向建模,构建人体主动脉血管的特异性三维重建模型;并结合集总参数模型,以三元Wind Kessel模型作为边界条件,通过计算流体力学(CFD)方法进行有限元分析。最终根据模拟结果评估和比较IABP球囊的反搏效应对主动脉以及冠状动脉的血流动力学影响。(2)提出了一种将IABP与REBOA双球囊联用的方法来缓解使用REBOA时因局部失血再灌注引起的损伤。结合使用基于集总参数模型的数值模拟和基于有限元方法的CFD模拟对这个概念设计进行验证。通过计算结果说明了IABP与REBOA双球囊联用的合理性与可行性。(3)对全身闭环的二元素集总参数模型在微重力环境中的应用进行了评价。运用包含重力项的二元素集总参数模型进行了数值模拟,对计算得到的结果与生理值进行了比较和分析。对该集总参数模型进行了一些改进尝试。最后对零维集总参数模型的不足之处进行了讨论,发现该模型在描述心脏自我调节能力方面存在不足。

关键词：血流动力学集总参数模型计算流体力学复苏性主动脉内球囊阻断术主动脉内球囊泵微重力环境

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基于机械臂的增量竹编织研究

基于机械臂的增量竹编织研究

作者：亢龙北方工业大学

学位级别：硕士

每一次建造技术的进步都来源于新的科学技术,在技术高度发展,人工成本逐渐升高的今天,越来越多的建筑开始使用工厂预制、现场装配的建造模式,还有基于机械臂的3D打印建筑。这些新技术不仅使建造更加方便,同时也让设计变得更加自由了,许... 详细信息

每一次建造技术的进步都来源于新的科学技术,在技术高度发展,人工成本逐渐升高的今天,越来越多的建筑开始使用工厂预制、现场装配的建造模式,还有基于机械臂的3D打印建筑。这些新技术不仅使建造更加方便,同时也让设计变得更加自由了,许多靠人工难以做出的造型都可以轻松的由机器生产出来。竹材是一种环保的生物材料,其强度高、生长快的特点使得竹材天然的适用于建筑建造,或许从人类诞生之初就开始利用竹材搭建房屋。到了今天,竹材不再作为主流的建筑材料,钢筋水泥等材料全面替代了竹木。但环境问题日益凸显,建筑相关碳排放占到了碳排总量的40%,在“双碳”的时代背景下,利用竹子在生长周期内固碳的特点,在建筑中推广竹制构件,可以有效降低碳排放。本研究旨在利用新的建造技术(智能建造),将竹材运用到部分建筑构件的生产中。不同的材料应当采用不同的建造技术,混凝土适用于3D打印的建造方式,而竹材则可以用“编织”的方式进行建造。竹编文化在中国历史悠久,传承至今日留下了许多编织技法和竹编产品,这些都是宝贵的传统文化遗产,但竹编相关产品在材料技术高度发展的今天并不受欢迎,价格实惠的塑料、玻璃、陶瓷、纺织物等材料制作的物品更受大众欢迎,所以竹编的传承发展是一个不可忽视的问题。所以本研究可以诠释为:利用智能建造技术,以竹子作为材料,通过“编织”的方式,建造出使用美观的建筑构件。这一方面可以通过对竹材的使用降低碳排放,另一方面也通过对编织技法的研究传承发展了传统竹编文化。本研究用到的相关工具和软件有:KUKA机械臂、Arduino嵌入式开发平台、Rhino和Grasshopper参数化建模软件。

关键词：竹材编织技法机械臂智能建造参数化设计

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一种格基约减辅助的改进球形译码检测算法

光通信研究 2019年第6期6期(14)卷 52-57页

作者：王华华张洋亢成重庆邮电大学通信与信息工程学院

在大规模多输入多输出(MIMO)系统中,当用户数与基站(BS)天线数相当时,线性检测算法的性能很不理想。文章从非线性检测入手,提出一种格基约减(LR)辅助的贪心球形译码算法。通过格基约减算法辅助QR分解来获取更优的正交基并采用贪心策略... 详细信息

在大规模多输入多输出(MIMO)系统中,当用户数与基站(BS)天线数相当时,线性检测算法的性能很不理想。文章从非线性检测入手,提出一种格基约减(LR)辅助的贪心球形译码算法。通过格基约减算法辅助QR分解来获取更优的正交基并采用贪心策略改进球形译码算法,将每次欧式距离(PED)最小的符号作为根节点向下搜索,更高效地缩减了搜索树节点。理论分析及仿真结果表明,所提算法具有复杂度低且收敛速度快的特点,当系统误码率为10-4时,所提算法相较于线性算法有3~10 dB的性能提升。并且算法在一定程度上降低了近来所提出LR-K-Best算法的复杂度,具有较高的工程应用价值。

关键词：格基约减大规模多输入多输出球形译码贪心策略