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无线局域网分布式协调功能动态MAC协议分析

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西南大学学报（自然科学版） 2009年第7期31卷 156-161页

作者：王菽兰罗艳碧黄毛毛昆明冶金高等专科学校物流交通学院昆明650204 云南大学通信工程系昆明650091

论文通过对IEEE 802.11协议DCF功能一种使用混合二次握手和四次握手机制的信道模型进行分析,得到了在采用IEEE 802.11协议两种握手机制并存的系统中系统时延的解析表达,并通过仿真试验对公式进行了验证.

关键词：无线局域网 MAC协议握手机制系统时延

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暴发式单脉冲搜寻及应用研究

暴发式单脉冲搜寻及应用研究

作者：王性川中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)

学位级别：硕士

本论文结合中国科学院国家授时中心“十四五”发展规划,开展了脉冲星观测的相关研究。建立暴发式单脉冲搜寻系统,对快速射电暴SGR 1935+2154以及Crab脉冲星巨脉冲进行观测研究,并利用Crab脉冲星辐射的巨脉冲信号,开展了时间同步的研究... 详细信息

本论文结合中国科学院国家授时中心“十四五”发展规划,开展了脉冲星观测的相关研究。建立暴发式单脉冲搜寻系统,对快速射电暴SGR 1935+2154以及Crab脉冲星巨脉冲进行观测研究,并利用Crab脉冲星辐射的巨脉冲信号,开展了时间同步的研究。传统的脉冲星搜寻技术采用周期折叠的方式,在提高搜寻信噪比的同时忽略了明亮的非周期的天体信号;单脉冲搜寻不对信号进行折叠,通过匹配滤波的方式寻找明亮的非周期信号。快速射电暴、巨脉冲、旋转射电暂现源等都需要使用单脉冲搜寻的方式进行观测研究。目前,常用的单脉冲搜寻数据处理软件有两个,一个是基于CPU的PRESTO,另一个为基于GPU的HEIMDALL。使用洛南40米射电望远镜观测的PSR J0332+5434的数据对两款软件进行测试比对,最终确定基于PRESTO软件建立单脉冲搜寻系统。单脉冲搜寻中消色散是最耗时的环节,针对PRESTO单脉冲搜寻流程中的消色散环节采用Python语言编写程序实现并行化处理,充分发挥服务器CPU的性能,有效缩短了单脉冲搜寻处理的时间,并通过使用三台硬件配置不同的服务器对同一数据进行处理,分析了影响处理速度的因素。使用建立的单脉冲搜寻系统,在SGR 1935+2154的活跃期间对其进行观测,PRESTO软件处理完毕后,使用RRATtrap工具对单脉冲候选体进行分组筛选,对评分3以上的34组候选体进行人工识别,没有发现暴发事件。没有探测到快速射电暴的原因可能是在观测期间,SGR 1935+2154并没有产生流量高于40米射电望远镜灵敏度的暴发信号。对脉冲星发射的强单脉冲以及巨脉冲进行观测研究,有助于了解脉冲星的辐射特性和具体的辐射机制,对脉冲星的理论模型研究等方面发挥着重要作用。2022年8月9日至8月12日,对Crab脉冲星进行了巨脉冲观测研究。在4.5小时的观测数据中,一共探测到信噪比大于5的巨脉冲的数量为5746,其中在主脉冲辐射窗口中共有5440个巨脉冲,中间辐射窗口中共有306个巨脉冲,巨脉冲主要出现在主脉冲辐射窗口之中。普通脉冲星的能量累积分布为高斯分布,而巨脉冲的能量累积分布为幂分布。通过对探测到的巨脉冲能量分布直方图做幂拟合,幂指数为-2.2,符合幂分布规律。目前,全球导航卫星定位系统是远距离高精度时间比对的主要手段,对于地月之外的宇宙学距离,采用该方法难度较大。巨脉冲是脉冲星辐射中最突出的射电暴发现象,有些巨脉冲不仅流量密度高,而且脉冲宽度极窄,脉冲星的巨脉冲为实现外太空的时间比对提供了可能。利用中国科学院国家授时中心洛南40米射电望远镜,研究了基于巨脉冲观测进行远程时间比对的方法,并利用Crab脉冲星巨脉冲的观测结果进行了初步验证。两个时间参考信号不同的观测系统同时对射电望远镜接收到的Crab脉冲星信号进行独立观测,一共观测四次,共观测4.5小时。经数据处理分析发现,Crab脉冲星发射的同一巨脉冲信号在两个系统中到达时间不同,两个系统之间的时间延迟主要为巨脉冲到达时间之差。采用三次样条内插法和高斯拟合法对巨脉冲的轮廓拟合,使用拟合轮廓的峰值相位计算巨脉冲的到达时间。对测量系统时延的误差进行了统计,结果表明:利用原始轮廓的峰值相位测得的均方根误差小于57μs,三次样条内插法测得的均方根误差小于13μs,高斯拟合法测得的均方根误差小于7μs。相较于利用原始轮廓的峰值相位测量系统误差,采用三次样条内插法以及高斯拟合法对于系统延迟的精度分别提升了3.9倍和8.6倍。这些工作为利用射电暴发信号进行远程时间同步进行了初步验证。

关键词：单脉冲搜寻快速射电暴巨脉冲系统时延

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基于改进的退避机制的MAC协议性能分析

基于改进的退避机制的MAC协议性能分析

作者：高祎宁兰州理工大学

学位级别：硕士

适用于无线网络的MAC协议(媒体介入控制协议)用于在接入网络的节点之间分配有限的通信资源,实现多个节点如何高效、无冲突地共享信道资源,所以对无线网络节点之间的数据传输起着至关重要的作用。在CSMA/CA(基于冲突避免的载波侦听多路... 详细信息

适用于无线网络的MAC协议(媒体介入控制协议)用于在接入网络的节点之间分配有限的通信资源,实现多个节点如何高效、无冲突地共享信道资源,所以对无线网络节点之间的数据传输起着至关重要的作用。在CSMA/CA(基于冲突避免的载波侦听多路访问机制)机制下节点需要发送数据必须通过竞争方式主动抢占信道,此时与同一时间抢占信道的节点将发生碰撞,而且随着接入无线网络中用户数的增加,网络的负载增大,节点传输数据包时发生碰撞的次数也增多,从而导致系统性能下降,严重时直接使得数据传输中断。针对于上述无线网络中数据传输存在的问题,本文提出了一种改进自适应的退避算法来解决当接入网络用户数较多时系统性能的优化。本文的主要工作如下:通过对经典的二进制指数退避机制的改进,得到了一种改进的自适应退避机制使得调节退避窗口时能够自适应地感知网络环境的变化。该机制主要考虑以下三个方面的内容:引入窗口划分的思想,使得竞争窗口的值仅限于在不同退避阶段的非重叠区间取得;加入冻结概率使模型更符合无线信道中实际传输的过程;设置与信道利用率有关的参数控制退避窗口调节幅度,从而减小碰撞发生的可能性。通过建立二维马尔科夫模型理论上分析了改进自适应退避算法的可行性并用数值模拟评估模型,结果表明在高负载的网络条件下本文提出的退避算法较优。其次因为在传统网络中,节点能够持续获得能量供应,或者可以间断但能随时补充能量,并且网络的拓扑结构较为稳定,所以对于MAC协议的研究一般都是在理想状态下进行的,重点考虑数据的传输性能,提高带宽的利用率和增加网络的实时性。但是耗能网络中节点能量有限,网络拓扑结构具有动态性,由此可见网络结构的差异使得需要设计适用的MAC协议控制数据的传输过程。所以本文基于改机的自适应退避机制又对网络中的能量损耗进行细致地分析,从适用于耗能网络的S-MAC机制中各个阶段消耗的能量单独分析,最后求出每个节点每秒消耗的能量。此外本文还介绍其他的改进机制以优化系统性能,分析了各种优化机制的优缺点,为以后更深入地研究基于MAC协议的无线网络性能提供理论依据。

关键词： MAC协议改进的自适应退避机制传输概率系统吞吐量系统时延能效分析

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实时频谱仪中关键算法的研究与FPGA实现

实时频谱仪中关键算法的研究与FPGA实现

作者：梁琦重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着技术的进步,现代雷达系统和通信网络都采用诸如脉冲、跳频、码分多址和自适应调制等多种数字射频技术,鉴于当前数字射频信号的行为特点,时间作为一个很重要的因素在现代电子和通信系统测试中不可或缺。因此需要研究新的频谱分析方... 详细信息

随着技术的进步,现代雷达系统和通信网络都采用诸如脉冲、跳频、码分多址和自适应调制等多种数字射频技术,鉴于当前数字射频信号的行为特点,时间作为一个很重要的因素在现代电子和通信系统测试中不可或缺。因此需要研究新的频谱分析方法实现各种异常信号、瞬态信号和强噪声背景下微弱信号的触发捕获和实时频谱分析。针对设计实现具有强噪声背景下微弱信号检测与非平稳信号实时谱分析功能的实时频谱分析系统,本文主要研究内容如下:(1)、通过分析实时频谱分析系统的基本原理和功能需求,设计了包含信号采集模块、实时触发模块和基带数字信号处理模块的实时频谱分析系统,并对系统各模块的基本实现原理进行研究。(2)、信号采集模块阐述了信号采样理论、模数转换器(ADC,Analog to Digital Converter)性能指标和时间交替并行采样技术。对时间交替并行采样技术中通道失配误差获取和校正方法进行了详细分析,其中包括采用正弦拟合法获取通道失配误差和根据三种误差自身特性采用加法器、乘法器和FARROW结构全通滤波器相结合实现误差校正。(3)、实时触发模块中针对异常信号、瞬态信号和强噪声背景下微弱信号的频谱分析需求,本文设计了功率触发、电平触发、频率模板触发三种触发方式和循环定时DDR2存储机制实现信号的有效实时触发和捕获,并利用重叠帧短步进滑动有效地解决了频谱分析中的窗口效应,避免了信号丢失。(4)、传统实时频谱分析系统中存在全景谱分析与时频分辨率相互制约,同时异常信号与瞬态信号高分辨率谱分析中存在大运算量与实时性之间的矛盾。针对传统实时频谱分析系统的缺陷,本文研究实现了一种新的频谱检测方案。该方案采用窗口长度逼近平稳信号的观察窗采样瞬态信号;然后将该采样信号进行多组缓存,并根据各缓存延时对采样信号与缓存信号进行多相滤波,相加各组滤波结果得到较大的信号集和相同谱信息的重构信号;之后通过加窗线性调频Z变换(CZT,Chirp-Z Transform)实现与时间分辨率无关的频谱细化;最后利用累加平均与阈值分析解决旁瓣误差和噪声误差的影响。(5)、结合工程实践,对本文设计实时频谱分析系统进行了FPGA设计实现。针对FPGA实现中所面临的时序与功耗优化挑战,给出了采用寄存器传输级(RTL,Register Transfer Level)逻辑优化、芯片引脚电器标准设置、综合与时序约束和EDA综合与布局布线软件设置相结合的优化方案,并利用该优化方案对本文设计系统实现时序和功耗优化,通过上述优化本系统最小建立时间裕量由-3.3ns提升至0.759ns且系统功耗降低了45%。通过时序仿真对该系统微弱信号检测、瞬态信号分析和实时模式分析性能进行验证,仿真结果表明针对强噪声背景下的微弱信号检测,在-30dB信噪比条件下本系统最大频率测量误差与相对幅度测量误差分别为70KHz和2.5%;对于持续时长为1.25μs的瞬态信号,本系统最大时间测量误差和频率测量误差分别为0.575μs和38KHz;在实时分析模式时,本系统最大频率测量误差与相对幅度测量误差分别为137KHz和0.72%。本设计除有16.384μs的初始计算延时外,对连续数据处理具有实时性。

关键词：实时频谱分析 FPGA 瞬态信号多相滤波线性调频Z变换系统时延

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ARCNET网络诊断方法及主要性能分析

ARCNET网络诊断方法及主要性能分析

作者：骆丹妮西安石油大学

学位级别：硕士

通信网络是工业自动化系统的重要组成部分,是系统中运行参数信息、设备控制信息、故障报警信息、维护信息等传递的媒介。本文设计的ARCNET网络以全自动智能纺纱机系统为工作平台,该系统由多个嵌入式系统组成,每个系统具有两种以上的不... 详细信息

通信网络是工业自动化系统的重要组成部分,是系统中运行参数信息、设备控制信息、故障报警信息、维护信息等传递的媒介。本文设计的ARCNET网络以全自动智能纺纱机系统为工作平台,该系统由多个嵌入式系统组成,每个系统具有两种以上的不同通信网络,包括ARCNET、CAN、ARBUS等。其中ARCNET网络采用优化的令牌传输机制,拥有很多适用于工业控制现场的良好性能,包括可靠性高、通信速度快、时间可预知性、传输距离远、组网灵活及节点进退网络操作简单等优点,是一种理想的现场总线技术,特别适合于需要编组调度的系统。首先,通过对ARCNET网络信息传输机制的分析,根据整个全自动智能纺纱机中各系统节点的物理布局,并考虑时延和传输距离的综合因素,选择了总线/星型混合拓扑结构作为网络组网方式;其次,ARCNET网络占据了OSI模型的物理层、数据链路层、应用层,据此设计了ARCNET各网络节点;然后,通过软件设计完成ARCNET网络中数据链路层控制和应用层实现,其中ARCNET网络诊断软件设计用于检查网络运行状态,并对出现的故障做出相应的处理,以确保整个网络的正常通讯。同时,软件设计中还包括了ARCNET与CAN协议转换部分,与CAN协议分析仪结合实现特定应用环境中ARCNET协议分析仪的主要功能,用于对本系统中ARCNET网络诊断及主要性能参数的测试;最后,将现场实际测出的数据信号波形与ARCNET协议理论帧格式进行了对比,并对本ARCNET网络的主要性能进行了评估,同时,针对系统时延进行了理论计算及测试分析。现场测试结果表明,基于ARCNET网络的全自动智能纺纱机系统的9个单节点组成的网络在工业现场能稳定的工作,实现了对系统运行参数、设备控制信息、故障报警信息、维护信息等的传递,完全满足设计要求。

关键词： ARCNET网络组网网络诊断 ARCNET协议分析仪系统时延

基于前馈偏差抑制的风力机模拟器转矩补偿策略

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基于前馈偏差抑制的风力机模拟器转矩补偿策略

作者：张煜楠南京理工大学

学位级别：硕士

基于电机对拖系统的风力机模拟器是开展风电机组动模实验的重要工具,实现了实验室内模拟实际风力机机械动态和发电并网等环节,极大便利了风电机组的研发测试。但是,由于风力机模拟器的真实转动惯量远小于实际风力机,因此转动惯量补偿策... 详细信息

基于电机对拖系统的风力机模拟器是开展风电机组动模实验的重要工具,实现了实验室内模拟实际风力机机械动态和发电并网等环节,极大便利了风电机组的研发测试。但是,由于风力机模拟器的真实转动惯量远小于实际风力机,因此转动惯量补偿策略的使用是风机模拟器实现实际风力机机械动态模拟的关键。现有技术采用基于高阶滤波器转动惯量补偿策略的风力机模拟器,在湍流风下模拟较大倍数转动惯量风力机时,存在转速异常波动的问题。本文研究发现该转速异常波动现象主要是由系统时延引起的。具体是现有转动惯量补偿策略根据加速度观测值设定补偿转矩,而系统时延导致补偿存在滞后,由此产生转矩偏差分量。现有策略通过设置高阶滤波器加以抑制,但由于抑制过程仍存在时延,未彻底消除该偏差分量,因此造成模拟器转速异常波动。针对这一问题,本文通过对应用现有转动惯量补偿策略的风力机模拟器进行离散化建模分析,构建考虑系统时延的风力机模拟器的离散数学模型并进行时域分析。在此基础上,提出一种基于前馈偏差抑制的风力机模拟器转矩补偿策略。该方法针对存在的转矩偏差分量,采用前馈法在模拟器传动链输入端设计转矩偏差抑制器,在转矩指令下达前减小不平衡转矩,以抵消在转矩补偿回路产生的转矩偏差分量的影响。使其能够准确抑制系统时延所激发的转矩偏差分量,使得小转动惯量的风力机模拟器能够在湍流风下准确模拟大转动惯量实际风力机慢机械动态特性。最后通过仿真及实验验证了该策略的有效性。

关键词：风力机模拟器转动惯量补偿系统时延转矩偏差分量机械动态

基于凸优化方法的认知异构网络资源分配算法研究

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基于凸优化方法的认知异构网络资源分配算法研究

作者：梁楠哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

不同无线接入技术在系统容量、覆盖范围、传输速率等方面存在着巨大的差异性和互补性,因此多种网络并存的异构网络可以满足不同用户的不同需求。认知网络也逐渐呈现出异构化,进而可以提高网络资源的利用率,满足不同用户的需求。合理的... 详细信息

不同无线接入技术在系统容量、覆盖范围、传输速率等方面存在着巨大的差异性和互补性,因此多种网络并存的异构网络可以满足不同用户的不同需求。认知网络也逐渐呈现出异构化,进而可以提高网络资源的利用率,满足不同用户的需求。合理的资源分配方案可以降低网络的能耗和系统的传输数据时延,从而更有效的提高网络资源的利用效率。因而本文在认知异构网络的背景下,重点研究该网络中的资源分配算法,通过对网络资源的合理分配,提高系统资源利用率、减小传输时延。首先,对国内外认知异构网络的发展现状进行综述,重点关注现有异构网络中的资源分配算法,通过分析得出凸优化方法是进行认知异构网络资源分配的首选方式。其次,本文从凸优化的概念出发,研究凸优化中常见概念及性质。针对认知异构网络资源分配问题的特殊性,研究了认知异构网络中常见的主用户到达模型,包括基于泊松过程的模型、基于生灭过程的模型以及基于主用户活跃度的模型。再次,本文提出了一种基于凸优化方法的认知异构网络的资源分配算法,在系统资源的约束条件下,将系统的优化目标定为最小化系统的通信时延,并在目标函数中充分考虑主用户到达对系统时延的影响,对主用户所在网络的带宽、认知用户的功率及认知用户传输的数据进行了分配。在将算法应用于各个主用户到达模型时,验证了在该条件下系统函数的凹凸性,并对其进行了求解。通过Matlab软件进行仿真,仿真结果表明,本文提出的算法在常见的主用户到达模型下均适用,且时延性能均优于未考虑主用户的到达对时延影响的算法。最后,本文充分考虑了当认知用户对主用户占用频谱状态感知的非理想性,为避免认知用户对主用户造成干扰,在本文提出的资源分配算法中加入认知用户对主用户的平均干扰要低于主用户干扰容限的限制条件,并验证了本算法应用于各种主用户到达模型的可行性。

关键词：认知异构网凸优化主用户认知用户系统时延频谱感知

FDD LTE与TDD LTE的比较和融合发展

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信息与电脑（理论版） 2013年第6期 214-215页

作者：郑晓斌中兴通讯股份有限公司

随着通信技术的飞速发展,不同的无线通信系统和技术展开着激烈的竞争,目前3GPP正在过渡到4G与B3G的技术以满足市场的需要,在这个过程中,LTE系统如果能将FDD与TDD技术在同一个平台中实现,将可能成为无线通信市场的主流系统,本文通过分析... 详细信息

随着通信技术的飞速发展,不同的无线通信系统和技术展开着激烈的竞争,目前3GPP正在过渡到4G与B3G的技术以满足市场的需要,在这个过程中,LTE系统如果能将FDD与TDD技术在同一个平台中实现,将可能成为无线通信市场的主流系统,本文通过分析网络系统的发展、FDD与TDD的工作原理、网络架构与两种技术的帧结构比较说明,以证明它们在结构与关键技术上非常一致,与目前的网络技术也非常一致,两者未来演进融合并在同一个平台上进行共享和交流将有极大的可能性,但与此同时,两种技术的融合目前还存在一定的问题需要解决。

关键词：帧结构无线通信通信技术无线移动通信子帧系统时延 FDD LTE TDD LTE 主流系统

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通信

军民两用技术与产品 2002年第10期 29-30页

时间同步标准装置中国航天科工集团公司２０３所研制的GLONASS时间同步标准装置已通过部级鉴定。鉴定认为：该标准装置技术先进，功能齐全，与GPS兼容，自动化程度高，在国内首次实现了国际计量局（BIPM）提出的GLONASS共视比对，整体... 详细信息

时间同步标准装置中国航天科工集团公司２０３所研制的GLONASS时间同步标准装置已通过部级鉴定。鉴定认为：该标准装置技术先进，功能齐全，与GPS兼容，自动化程度高，在国内首次实现了国际计量局（BIPM）提出的GLONASS共视比对，整体技术性能达到国际先进水平。该课题利用GPS／GLONASS兼容接收机、微机控制虚拟仪器技术、网络通信信息交换技术、共视比对技术、软件编程动态连接库技术建立的GLONASS时间同步标准装置，实现了利用GLONASS卫星信号进行自动定时和频率估算，以及洲际时间比对，为国际原子时的建立提供测量数据。该课题分析研究了GLONASS导航电文、PZ－９０与WGS－８４中国５４大地坐标转换、接收比对系统时延综合评定方法，研制建立了以微机测时插件为基础的数据采集处理系统和人机对话的数据库系统，确定了GLONASS天线坐TONGXIN标和接收系统时延，该标准装置经测试时间同步准确度优于１００ns，时间同步稳定度小于２０ns，时间测量不确定度小于１ns，达到并超过任务书要求。（徐家政）高端路由器声动双屏手机大显公司的声动D２２００双屏手机利用１６和弦发音，取代了传统手机的单弦蜂鸣发音，若有来电，用...

关键词：无线网桥标准装置 GLONASS 高端路由器室内光缆共视比对系统时延诺基亚