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OTFS作用域及信号检测算法研究

OTFS作用域及信号检测算法研究

作者：梁瑞璇桂林电子科技大学

学位级别：硕士

正交时频空调制技术（Orthogonal Time Frequency Space,OTFS）在时延-多普勒域上具有良好的信道解析能力,所以在未来6G高速移动通信应用中备受关注。但是时延-多普勒域的信道建模由于与实际信道存在相位差别,所以时延-多普勒域的信道... 详细信息

正交时频空调制技术（Orthogonal Time Frequency Space,OTFS）在时延-多普勒域上具有良好的信道解析能力,所以在未来6G高速移动通信应用中备受关注。但是时延-多普勒域的信道建模由于与实际信道存在相位差别,所以时延-多普勒域的信道建模存在缺陷。那么基于时延-多普勒域信道的接收信号与真实接收信号存在差别,此模型的信号检测算法就存在问题。另外,时延-多普勒域信号经过调制转换成串行数据流进入信道发送,此时OTFS信道的维度等于时延维度M与多普勒维度N相乘的乘积,即MNMN,这就使其面临高维的信道矩阵处理问题,所以当前检测算法计算复杂度较高。因此,本文首先通过理论分析和推导建立时域信道与时延-多普勒域信道之间的转换关系,为低复杂度的时延-多普勒域信号检测算法提供新的思路,利用该转换关系直接在时延-多普勒域上进行信号检测,最后结合干扰消除的思想设计基于时延-多普勒域的二维串行干扰消除算法。论文主要内容如下:1、首先阐述了研究背景和意义,介绍了当前OTFS调制技术的相关研究进展,重点讨论现有的不同OTFS系统模型,并简要分析了几种OTFS系统的信号检测算法及其优缺点。2、通过对OTFS系统模型的分析,发现时延-多普勒域与时域的有效信道矩阵具有不同的结构,即时延-多普勒域有效信道矩阵具有块循环结构使其可以进行特征值分解,而时域有效信道矩阵并不具有此结构。在此基础上,理论推导了时域信道矩阵与时延-多普勒域信道矩阵之间的对应转换关系。与现有信号转换关系不同,二者之间仅存在相位偏差,所以通过一个相位矩阵建立了二者的转换关系。最后从波形的角度论证这个转换关系的正确性。3、由于在时延-多普勒域上OTFS系统发送信号与信道存在二维卷积关系,而该模型的信道矩阵维度仅为M×N,有助于降低检测算法的计算复杂度。同时,时频双色散信道对OTFS的影响实际上体现为时延-多普勒域上的二维串扰。所以OTFS在时延-多普勒域上的信号检测也可理解为一种二维解串扰过程,基于此,提出了时延-多普勒域的二维串行干扰消除信号检测算法。在时延-多普勒域的信号结构中引入保护间隔的设计,使得部分调制符号无串扰,避免全域干扰,为后续进行串行干扰消除提供基础条件。仿真结果表明,所提干扰消除检测算法相比于消息传递算法以及最小均方误差算法,在计算复杂度上具有一定的优势。

关键词：正交时频空调制时延-多普勒域相位矩阵二维串扰串行干扰消除算法

能量有效的RIS辅助多用户MISO系统资源分配

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无线电工程 2023年

作者：徐旭谭方青徐超中国电子科技集团公司第五十四研究所桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室

可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）通过改变电磁传播环境来提高无线通信的覆盖范围和容量。然而，RIS技术部署和维护大量的RIS反射元件也会产生大量的能量消耗。基于此，本文在满足用户的最低速率、基站的最... 详细信息

可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）通过改变电磁传播环境来提高无线通信的覆盖范围和容量。然而，RIS技术部署和维护大量的RIS反射元件也会产生大量的能量消耗。基于此，本文在满足用户的最低速率、基站的最大发射功率以及RIS相位角的单位模数等约束下，研究RIS辅助的多用户多输入单输出（Multiple-Input Single-Output，MISO）系统中资源优化问题，实现能量效率最大化。具体地，首先，分析多用户下信干噪比（Signal-to-Interference-Noise Ratio，SINR）、系统总功耗与RIS的相位矩阵和开关矩阵的关系；然后，建立以基站的波束赋形、RIS的相位角及开关矩阵为变量的最大化能量效率优化问题；再次，针对优化问题的求解，本文提出基站端使用最大比发送预编码，使用户接收的SINR最大，并提出一种改进型的粒子群优化算法，通过优化RIS的开关矩阵以最小化系统总功耗；最后，进一步设计了相位矩阵、功率和开关矩阵进行交替迭代优化的方案。仿真结果表明：改进型算法得到的最优性能结果比较稳定，特别是在加入开关的系统中，经过优化开关矩阵后获得的系统能量效率比不带开关的系统提升了约 20%，这也证实了本文所提方案对系统能量效率提升的有效性。

关键词：可重构智能表面能量效率波束赋形相位矩阵开关矩阵

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回传射线矩阵法在周期结构振动分析中的应用

机械设计与制造 2020年第5期 59-62页

作者：陈林布英磊叶曦王青山中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 中南大学机电工程学院湖南长沙410083

回传射线矩阵法(MRRM)是Pao和Howard等人在分析二维框架的动态响应时提出的。对于一维周期结构结构,其周期性结构排列的思想与回传射线矩阵法的单元划分思想较为吻合;采用回传射线矩阵法计算一维周期结构结构的传输特性曲线,经过单元的... 详细信息

回传射线矩阵法(MRRM)是Pao和Howard等人在分析二维框架的动态响应时提出的。对于一维周期结构结构,其周期性结构排列的思想与回传射线矩阵法的单元划分思想较为吻合;采用回传射线矩阵法计算一维周期结构结构的传输特性曲线,经过单元的划分与节点的定义,建立对偶坐标系,在单元范围内求解对应的相位关系矩阵;节点处,结合外力源向量,根据力平衡关系以及位移协调关系得出单元关系矩阵;通过引入转换矩阵以及对总体关系矩阵的组装,建立总体结构的回传波矩阵。在此基础上求解线性方程组,可以得出结构的位移和内力。计算一维等截面周期结构对于轴向波的传输特性,并且与有限元分析法进行对比,验证该算法计算的正确性。

关键词：周期结构回传射线矩阵法回传波矩阵相位矩阵散射矩阵转换矩阵

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基于相位相序的信号控制优化模型研究

基于相位相序的信号控制优化模型研究

作者：黎强湖南大学

学位级别：硕士

干道作为城市交通中实现连续通行的重要通道,常常被人们誉为城市道路交通的大动脉。干道交叉口作为干道与干道连接的关键节点,是道路之间连接的重要纽带,亦是干道车辆通行的咽喉。研究减小干道交叉口的交通延误,是实现车辆连续通行的关... 详细信息

干道作为城市交通中实现连续通行的重要通道,常常被人们誉为城市道路交通的大动脉。干道交叉口作为干道与干道连接的关键节点,是道路之间连接的重要纽带,亦是干道车辆通行的咽喉。研究减小干道交叉口的交通延误,是实现车辆连续通行的关键,为缓解城市道路的交通压力有着重要的作用。为寻求优化的信号控制方案,本文结合国内外道路交叉口信号相位和相序研究理论、单点信号控制理论、干道协调控制理论的研究成果,提出城市干道经典的十字交叉口信号控制优化模型。本模型结合信号相位和相序与信号配时,论述了基于相位相序的信号控制方案设计的可行性,提出采用信号相位矩阵表示信号相位相序的方法。模型以信号相位矩阵和有效绿灯时间作为优化变量,根据道路交叉口总交通延误的计算公式确定目标函数。通过分析干道交叉口车流通行的相关约束,包括车流冲突点问题、信号配时参数取值等,确定了惩罚函数及约束条件组合。模型的算法为遗传算法,经过优化设计,在满足约束条件的基础上,寻求目标函数值最小值,并在MATLAB中编辑代码构造出单点信号控制模型与干道协调控制模型。本文结合道路交叉口实际交通数据,运用统计分析的方法得到模型需要的交通量,将相关的交通量及参数代入到模型中运算,输出信号相位矩阵及有效绿灯时间时间。通过实际道路交通数据运行模型,并与现状信号控制方案的总交通延误进行对比,结果显示:单点信号控制优化效果约为26%,干道协调控制优化效果约为24%;验证了模型的优化效果。最后,运用VISSIM交通仿真软件,将优化的信号控制方案与现状方案通过交通仿真进行对比分析。交通仿真运算结果显示:单点信号控制模型输出的信号优化方案得到的平均交通延误比现状方案降低约27%,干道协调控制优化模型输出的信号优化方案得到的平均交通延误比现状方案降低约21%;结果表明优化信号方案达到了减小道路信号交叉口路网平均交通延误的目的,进一步验证了本模型有效性。因此本模型取得了优化干道交叉口信号控制方案良好效果,降低了干道交叉口的交通延误,提高了城市干道网络整体的通行能力。

关键词：信号控制方案相位矩阵相位相序 MATLAB模型优化变量

电压暂降的Kaiser窗函数改进S变换检测方法研究

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自动化仪表 2020年第10期41卷 61-66,73页

作者：徐勇向运琨曾麟何哲李建闽国网湖南综合能源服务有限公司湖南长沙410007 湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙410081

为实现电压暂降信号的准确检测,提出了一种基于Kaiser窗函数改进S变换的电压暂降检测方法。首先,介绍基于Kaiser窗函数改进S变换的原理,分析其时频特性并给出电压暂降特征量的计算方法,而后给出基于Kaiser窗函数改进S变换的电压暂降检... 详细信息

为实现电压暂降信号的准确检测,提出了一种基于Kaiser窗函数改进S变换的电压暂降检测方法。首先,介绍基于Kaiser窗函数改进S变换的原理,分析其时频特性并给出电压暂降特征量的计算方法,而后给出基于Kaiser窗函数改进S变换的电压暂降检测流程。该方法对电压暂降信号进行基于Kaiser窗函数改进S变换,可分别得到信号的基波幅值特性曲线和基波相位特性曲线,然后由基波幅值差分曲线获得电压暂降起止时刻及持续时间;由基波幅值曲线的傅里叶变换得到电压暂降幅值;由基波相位特性曲线得到电压暂降相位跳变值。仿真试验表明,与现有检测方法相比,该方法具有准确度高、计算量少,不易受谐波与噪声影响等优点。构建的基于高性能数字信号处理器(DSP)的硬件测试平台验证了该方法的正确性和有效性。

关键词：电压暂降改进S变换 Kaiser窗函数特征检测幅值矩阵相位矩阵幅值特性曲线相位特性曲线

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回传波矩阵法在杆系结构静力分析中的应用

力学季刊 2005年第4期26卷 687-691页

作者：曹连伟聂国华同济大学航空航天与力学学院应用力研究所上海200092

回传波矩阵法最初是由Pao等人分析二维框架结构动力响应时提出的。对于三维杆系结构的静力分析, 为了确定结构的位移和内力,先要建立传递分配矩阵和载荷源向量,这可通过列出所有节点的静力平衡方程和位移协调方程来实现。同时,通过分析... 详细信息

回传波矩阵法最初是由Pao等人分析二维框架结构动力响应时提出的。对于三维杆系结构的静力分析, 为了确定结构的位移和内力,先要建立传递分配矩阵和载荷源向量,这可通过列出所有节点的静力平衡方程和位移协调方程来实现。同时,通过分析每根杆近端位移和远端位移的关系,建立结构的回传波矩阵(重分配矩阵)。在此基础上求解线性方程组,就可以得到结构的位移和内力。本文推导了空间杆系结构的有关矩阵方程式,并给出了一固定梁的两端弯矩求解算例。

关键词：框架结构回传波矩阵法传递分配矩阵载荷源向量回传波矩阵相位矩阵转列矩阵