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China Communications 2024年第8期21卷 236-248页

作者： Xu Yuanyuan Liu Ziwei Bian Dongming zhang gengxin School of Communications and Information Engineering Nanjing University of Posts and TelecommunicationsNanjing 210003China Institute of Communications Engineering PLA University of Science and TechnologyNanjing 210007China

There are numerous terminals in the satellite Internet of Things(IoT).To save cost and reduce power consumption,the system needs terminals to catch the characteristics of low power consumption and light *** regular random access(RA)protocols may generate large amounts of collisions,which degrade the system throughout *** near-far effect and power control technologies are not applicable in capture effect to obtain power difference,resulting in the collisions that cannot be *** fact,the optimal design at the receiving end can also realize the condition of packet power domain separation,but there are few relevant *** this paper,an auxiliary beamforming scheme is proposed for power domain signal *** adds an auxiliary reception beam based on the conventional beam,utilizing the correlation of packets in time-frequency domain between the main and auxiliary beam to complete signal *** roll-off belt of auxiliary beam is used to create the carrier-to-noise ratio(CNR)*** paper uses the genetic algorithm to optimize the auxiliary beam *** results show that the proposed scheme outperforms slotted ALOHA(SA)in terms of system throughput per-formance and without bringing terminals additional control burden.

关键词： beamforming non-orthogonal multiple access random access satellite Internet of Things

基于天基干扰绘图的星地一体化系统频谱共享研究

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通信学报 2024年第3期45卷 155-165页

作者：王海涛茆习文张晨张更新南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

针对未来星地一体化系统中新入低轨道地球卫星(LEO)组件的用频需求和现任地面组件聚合干扰影响的问题,面向天基认知系统提出频谱感知和频谱数据库辅助的交织模式频谱共享方案。首先,针对低轨认知系统节点稀疏分布属性对频谱感知和干扰... 详细信息

针对未来星地一体化系统中新入低轨道地球卫星(LEO)组件的用频需求和现任地面组件聚合干扰影响的问题,面向天基认知系统提出频谱感知和频谱数据库辅助的交织模式频谱共享方案。首先,针对低轨认知系统节点稀疏分布属性对频谱感知和干扰绘图带来的负面影响,提出“认知节点位置”概念。其次,研究低轨认知系统的双门限混合频谱感知和干扰绘图的机制,构建频谱数据库。最后,面向多状态虚拟网络模型,提出卫星组件上行频谱共享方案,实现LEO组件和地面组件之间的同频共存工作。仿真结果表明,所提双门限混合感知和干扰绘图能以较低密度的低轨认知节点实现高可靠性的频谱空间态势认知;所提基于频谱数据库和交织模式的LEO组件协作接入方案可以实现与地面组件的频谱共享,且不会显著增加LEO组件的端到端时延。

关键词：星地一体化系统频谱感知频谱数据库干扰绘图频谱共享

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融合Stackelberg博弈和联邦学习的多星协作频谱认知方法研究

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通信学报 2024年第2期45卷 90-105页

作者：丁晓进徐叶辉包文张更新南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京邮电大学物联网学院江苏南京210003

针对低成本和小型化低轨卫星的监测角度和方向分辨率相对较低、处理能力和峰值功率受限等因素造成单颗低轨卫星频谱认知能力弱的问题,提出了融合Stackelberg博弈和联邦学习的多星协作频谱认知方法。首先,结合各频谱认知卫星的可用算力... 详细信息

针对低成本和小型化低轨卫星的监测角度和方向分辨率相对较低、处理能力和峰值功率受限等因素造成单颗低轨卫星频谱认知能力弱的问题,提出了融合Stackelberg博弈和联邦学习的多星协作频谱认知方法。首先,结合各频谱认知卫星的可用算力、认知性能、处理与传输时延等特性,建立面向多频谱认知任务的协作卫星选择与算力资源分配算法;其次,基于所选择的节点和所分配的算力,设计低复杂度的多星协作频谱认知策略,其可自动辨识频谱空洞、检测干扰和识别调制模式。仿真实验结果表明,相比于单节点认知方法,所设计多星协作频谱认知策略能显著提升认知性能,且相比于对比模型,所设计策略中的模型可在不损失性能时,模型的参数量和浮点运算量降低分别可达96.69%和93.32%。

关键词：卫星频谱认知多星协作 Stackelberg博弈联邦学习

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LEO卫星通信终端的RTT定位技术

南京邮电大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 20-27页

作者：屈德新冯健锋张更新南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

低地球轨道(LEO)卫星通信互联网是未来满足万物智联、天空地一体化网络连接的6G移动通信网络重要组成部分。LEO卫星通信终端的移动性管理是LEO卫星网络运行管理的基本功能,而获取卫星终端的位置是实现移动性管理的基础。目前,全球卫星... 详细信息

低地球轨道(LEO)卫星通信互联网是未来满足万物智联、天空地一体化网络连接的6G移动通信网络重要组成部分。LEO卫星通信终端的移动性管理是LEO卫星网络运行管理的基本功能,而获取卫星终端的位置是实现移动性管理的基础。目前,全球卫星导航系统(GNSS)能够提供比较高的定位精度,但是当GNSS位置服务在受到环境遮蔽、外部干扰时可能失效,因此卫星通信终端需要一种独立于外部GNSS服务的自主定位方案。以未来LEO卫星互联网的通信信号为背景,提出一种基于往返时延(Round Trip Time,RTT)测量的LEO卫星通信终端自主定位体制,对OFDM卫星互联网信号的时延估计算法精度以及定位误差进行了理论计算和数字仿真,获得了本定位方案的均方根误差(RMSE)和几何稀度因子(GDOP),计算结果表明可以实现百米量级的快速定位,满足了移动性管理所需的千米量级位置信息的应用需求。

关键词：低轨卫星终端自主定位波达时间移动性管理往返时间几何稀度因子

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基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术

光通信研究 2024年第3期 106-112页

作者：郑超屈德新张更新南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

【目的】随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动。而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精... 详细信息

【目的】随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动。而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精度和快速的定位是其主要目标。【方法】针对卫星搜救信号突发特点,采用双星时频差定位作为卫星搜救定位方法,其所需的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)参数估计是提高定位精度的关键。为了提高双星时频差定位技术的参数估计性能和定位精度,文章提出了一种基于时域加窗的互模糊函数(CAF)时频差估计搜救定位技术方案,通过时域加窗CAF来提高时频差估计的精准度,并利用估计值代入双星时频差定位方程组从而解算出搜救信号源位置,即通过高效地提高时频差参数估计精度达到定位精度提高的目的,以准确找到搜救源。【结果】仿真结果表明,加窗下的CAF时频差参数估计方法可用于搜救定位中,能够获得精确时频差估计值,且加入傅里叶变换后可以减少参数估计时间,进而优化定位性能。将时差误差控制在4μs内、频差误差控制在0.2 Hz以内时,定位精度可以达到千米量级。【结论】文章所提方案并入卫星搜救定位技术后定位性能得到改善,能够支持卫星搜救定位技术在搜救系统中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性。

关键词：卫星搜救定位加窗互模糊函数时频差估计搜救信号

类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)蛋白质组学研究中三种蛋白提取方法的比较分析

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微生物学报 2024年第2期64卷 623-632页

作者：宋丽丽张雪张更新魏鑫丽王先平中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室北京100101 兰州大学生态学院甘肃兰州730000 中国科学院微生物研究所北京100101 中国科学院生物物理研究所北京100101

【目的】革兰氏阳性类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)本身细胞壁的结构特点导致其菌体全蛋白不易获得。本研究选取了3种破碎方法——溶菌酶联合超声破碎法(方法一)、溶菌酶联合SDS热处理破碎法(方法二)、液氮联合超声破碎法(方法三)进行... 详细信息

【目的】革兰氏阳性类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)本身细胞壁的结构特点导致其菌体全蛋白不易获得。本研究选取了3种破碎方法——溶菌酶联合超声破碎法(方法一)、溶菌酶联合SDS热处理破碎法(方法二)、液氮联合超声破碎法(方法三)进行革兰氏阳性菌的细胞破碎,以期获得适于样品菌株基于质谱技术进行蛋白质组学研究的制备方法。【方法】在蛋白样品的制备过程中,对3种不同破碎方法的蛋白提取得率和SDS-PAGE检测分析结果进行比较;随后将3种蛋白样品制备方法的样品用质谱技术进行鉴定,分析不同蛋白样品基于质谱技术鉴定蛋白的差异。【结果】在蛋白样品的制备提取过程中,不同破碎方法的蛋白提取率大致相同。用单因素方差比较3种提取方法质谱鉴定蛋白数的差异性,方法三鉴定的蛋白数最多(2638个),其次是方法一(2452个),方法二鉴定的蛋白数最少(2003个)。进一步用韦恩图分析比较不同提取方法的蛋白鉴定通量差异,综合考虑蛋白提取效率的结果以及液氮研磨法提取蛋白的缺点,最终选取溶菌酶联合超声破碎法(方法一)提取菌株全蛋白作为该菌基于质谱分析其蛋白质组学研究中最适合的方法。最后,对质谱鉴定菌株蛋白包括分子量、等电点、疏水性的基本性质进行分析,发现3种破碎方法质谱鉴定的蛋白与模式菌株多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)基因组中预测蛋白的各个组分分布占比基本一致,都保证了菌株蛋白质组数据信息的完整性。【结论】基于质谱技术开展革兰氏阳性类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)的蛋白质组学研究,溶菌酶联合超声破碎法是提取该菌株全蛋白最适合的方法。

关键词：革兰氏阳性菌蛋白裂解液蛋白质组学多肽

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基于多特征融合的卫星信号调制方式识别

信号处理 2024年第7期40卷 1298-1306页

作者：李云涛边东明张更新南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 陆军工程大学通信工程学院江苏南京210000

面向卫星通信中常用的QPSK类调制方式识别问题,提出了一种联合了谱特征、瞬时统计特征、高阶累积量特征和幅度分布特征的调制识别算法。算法在信号预处理与频域检测的基础上,首先利用速率信号谱特征和二次方谱特征识别出OQPSK和BPSK,然... 详细信息

面向卫星通信中常用的QPSK类调制方式识别问题,提出了一种联合了谱特征、瞬时统计特征、高阶累积量特征和幅度分布特征的调制识别算法。算法在信号预处理与频域检测的基础上,首先利用速率信号谱特征和二次方谱特征识别出OQPSK和BPSK,然后分别利用频谱重心法和速率信号法估计信号的载频、带宽和符号速率等参数,并从正交下变频及匹配滤波后的符号定时同步后的复信号中提取高阶累积量特征参数,将剩余信号分类为调相信号和幅相调制信号,最后联合四次方谱特征和幅度分布特征完成所有调制方式的识别。仿真结果表明算法对频偏不敏感,于16APSK和32QAM的识别性能也比传统的基于高阶谱的方法要好,且算法在信噪比为6 dB时除16QAM和64QAM外的调制方式识别率为100%。最后,用信号源和采集卡搭建测试平台,九种实采信号的分类结果验证了算法的有效性,由于经频谱重心法估计出的载频存在一定误差,再次证明了该算法对频偏不敏感。

关键词：卫星通信谱特征瞬时特征参数高阶累积量调制信号识别

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基于多波束/TDOA技术的双星干扰源定位

光通信研究 2024年第3期 99-105页

作者：葛明昊赵来定张更新南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学通信与网络技术国家地方联合工程研究中心南京210003

单星多波束干扰源定位方法需要在3个以上的同频波束都能接收到干扰源信号的情况下才能实现定位。由于同频波束的数量有限以及干扰源位置的随机性,往往会出现能接收到干扰源信号的同频波束少于3个,或接收增益过低影响定位精度的情况。【... 详细信息

单星多波束干扰源定位方法需要在3个以上的同频波束都能接收到干扰源信号的情况下才能实现定位。由于同频波束的数量有限以及干扰源位置的随机性,往往会出现能接收到干扰源信号的同频波束少于3个,或接收增益过低影响定位精度的情况。【目的】针对只有两个可用波束的定位问题以及进一步提高干扰源的定位精度,提出了通过邻星与主星建立基于多波束天线与到达时间差(TDOA)技术的双星联合定位模型。【方法】通过建立双星联合定位模型,并联立出定位方程组证明了该模型的可行性。同时,基于定位几何稀疏精度因子(GDOP)对定位模型的接收增益误差、波束指向误差、到达时间差误差以及位置预测误差4个方面进行了定位误差分析,并使用Matlab进行仿真对比。【结果】仿真实验表明,基于多波束天线与TDOA技术的双星联合定位方法的定位精度明显优于传统的单星多波束定位方法。【结论】基于多波束天线与TDOA技术的双星联合定位方法利用了TDOA对定位精度影响较小的优势,使其代替部分波束参与到卫星定位中,不仅减少了对定位波束数量的需求,而且减少了测量增益的误差与波束指向的误差,大大提高了定位的精度并提升了可靠性,较单星多波束定位更具优势。

关键词：双星定位技术干扰源定位多波束天线到达时间差

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面向空天地海一体化的卫星通信关键技术研究

电信科学 2024年第6期40卷 11-24页

作者：张更新廖磊瑶何元智南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京邮电大学空天地海通信技术一体化研究院江苏南京210003 中国人民解放军军事科学院北京100091

构建空天地海一体化网络是6G的愿景之一,也是实现“万物智联”的重要手段。卫星通信具备全球覆盖、广域连接能力,是未来空天地海一体化网络的关键要素。首先,讨论空天地海一体化网络的基本架构和发展现状,介绍面向空天地海一体化网络的... 详细信息

构建空天地海一体化网络是6G的愿景之一,也是实现“万物智联”的重要手段。卫星通信具备全球覆盖、广域连接能力,是未来空天地海一体化网络的关键要素。首先,讨论空天地海一体化网络的基本架构和发展现状,介绍面向空天地海一体化网络的卫星通信技术;然后,分析空天地海一体化网络场景下卫星通信的若干关键技术,包括体系架构、空中接口、资源调度、网络切片和组网管理等技术;最后,讨论空天地海一体化发展趋势下,卫星通信面临的挑战及其发展前景。

关键词：卫星通信空天地海一体化体系架构空中接口资源调度

COSPAS-SARSAT系统第二代示位标信号的软件无线电设计实现

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现代雷达 2024年第3期46卷 28-34页

作者：赵来定廉佳鹏张更新南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京邮电大学通信与网络技术国家地方联合工程研究中心江苏南京210003

遇险示位标是全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)的一个重要组成部分。目前遇险示位标大多是第一代窄带示位标,采用固定的调制变频架构,存在集成度低、功能单一、升级需要更换硬件电路等问题。针对这些问题,文中设计了一种基于ZYNQ7000+AD... 详细信息

遇险示位标是全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)的一个重要组成部分。目前遇险示位标大多是第一代窄带示位标,采用固定的调制变频架构,存在集成度低、功能单一、升级需要更换硬件电路等问题。针对这些问题,文中设计了一种基于ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电集成架构的第二代遇险信标示位标信号产生电路,其优点是信息内容、信号格式、发射参数可软件灵活定义。文中首先根据COSPAS-SARSAT系统第二代遇险示位标信号的格式规范,设计了扩频、滤波、调制等信号处理流程,仿真验证了信号特性;然后,用ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电架构完成了PL和PS设计,实现了符合第二代COSPAS-SARSAT示位标规范的发射信号;最后进行了测试,结果表明该设计方法符合设计要求,有效可行。该设计具有分立器件少、集成度很高、高度可编程性、可灵活实现示位标的在线维护升级和信号转换等优点。

关键词：全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT) 示位标 406 MHz AD9361