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面向6G太赫兹无线通信的关键机器学习技术综述(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 7-31页

作者：周雯徐思聪复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术,可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境,以满足流量、连接数急剧增长的需求,实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等,均可以有效缓解6G传输系统中的强... 详细信息

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术,可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境,以满足流量、连接数急剧增长的需求,实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等,均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应,是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式,讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比,并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍,同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。

关键词：太赫兹无线通信 6G 人工智能机器学习神经网络光纤通信

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基于归一化循环前缀相关谱的无人机识别技术

西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 68-75页

作者：张涵硕李涛李勇朝温志津西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100191

基于射频的无人机识别技术具有探测距离长、环境依赖性低的优点,已成为无人机监控系统不可或缺的技术手段。如何在低信噪比条件下有效识别无人机是当前热点问题。为保证良好的图传质量,无人机通常采用带有循环前缀结构的正交频分复用(OF... 详细信息

基于射频的无人机识别技术具有探测距离长、环境依赖性低的优点,已成为无人机监控系统不可或缺的技术手段。如何在低信噪比条件下有效识别无人机是当前热点问题。为保证良好的图传质量,无人机通常采用带有循环前缀结构的正交频分复用(OFDM)调制作为图传链路的调制方式。据此特性,首先提出一种基于归一化循环前缀相关谱和卷积神经网络的无人机识别算法。依据对无人机信号的OFDM符号周期和循环前缀长度的分析结果,计算信号归一化循环前缀相关谱。当归一化循环前缀相关谱的计算参数与无人机信号的调制参数匹配时,谱线中会出现若干相关峰,峰的位置分布反映了无人机信号帧结构、突发规则等协议特征。然后,利用卷积神经网络对归一化循环前缀相关谱进行特征分析和提取,从而识别无人机。最后,利用通用软件无线电平台USRP X310对5款无人机的射频信号进行采集,构建实验数据集。实验结果表明,该算法优于基于频谱和基于时频谱的算法,且在低信噪比下仍然有效。

关键词：无人机射频信号 OFDM 归一化循环前缀相关谱

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海藻酸钙基凝胶电解质用于纤维超级电容器的连续化制备

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高分子学报 2024年第3期55卷 287-295页

作者：张岩峰张琨王闯王兵杰彭慧胜聚合物分子工程国家重点实验室、复旦大学高分子科学系纤维电子材料与器件研究院先进材料实验室上海200438

溶液挤出法能够连续化制备纤维储能器件,设计与开发高离子电导率的凝胶电解质是实现纤维储能器件一体化挤出的关键.使用海藻酸钙作为聚合物骨架,制备出海藻酸钙/硝酸锂凝胶电解质,其离子电导率高达145.3 mS/cm,并通过溶液挤出法实现了... 详细信息

溶液挤出法能够连续化制备纤维储能器件,设计与开发高离子电导率的凝胶电解质是实现纤维储能器件一体化挤出的关键.使用海藻酸钙作为聚合物骨架,制备出海藻酸钙/硝酸锂凝胶电解质,其离子电导率高达145.3 mS/cm,并通过溶液挤出法实现了纤维超级电容器的连续制备.基于该凝胶电解质构建的纤维超级电容器,其电压窗口最高可以达到1.8 V,并在0.05~2.00A/g电流密度下均可正常工作.当纤维超级电容器的充放电电流密度由0.05A/g增加到0.50A/g,容量保持率为99.7%.经过1000圈的充放电循环后,纤维超级电容器的容量保持率为99.3%.通过优化凝胶电解质组分、纤维电极直径、凝固浴的浓度和温度,纤维超级电容器的制备速度可以达到20 m/min,最终能够连续构建长度超过3000 m的纤维超级电容器,有望应用于可穿戴电子器件领域.

关键词：纤维超级电容器凝胶电解质连续化制备智能织物

面向6G太赫兹无线通信的关键机器学习技术综述（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 27-51页

作者：周雯徐思聪复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中... 详细信息

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应，是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式，讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比，并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍，同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。

关键词：太赫兹无线通信 6G 人工智能机器学习神经网络光纤通信

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基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计

南京理工大学学报 2024年第1期48卷 88-95页

作者：权钰李想王昊陶诗飞曹建银丁振东南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100191

为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒... 详细信息

为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。接着,设计了基于脊间隙波导的双层和单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。

关键词：毫米波多波束低副瓣脊间隙波导阵列天线

基于改进SA-NSGA2的多波束卫星动态资源分配方法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：饶悦杨健孙国敏张伟邵怀宗林静然电子科技大学信息与通信工程学院电子信息控制重点实验室电磁空间认知与智能控制技术实验室北京理工大学

多波束卫星作为GEO移动通信的重要手段，能够实现远距离的数据传输与通信交流。为了满足多样化的用户需求，需要考虑不同用户间的通信速率、频谱利用效率以及信道缓存等问题，这给卫星通信的动态资源分配带来巨大的挑战。本文就多波束... 详细信息

多波束卫星作为GEO移动通信的重要手段，能够实现远距离的数据传输与通信交流。为了满足多样化的用户需求，需要考虑不同用户间的通信速率、频谱利用效率以及信道缓存等问题，这给卫星通信的动态资源分配带来巨大的挑战。本文就多波束卫星缓存限制下，用户满意度和频谱效率优化问题提出了一种基于可行域边界投影的SA-NSGA2算法，该算法采用投影法将可行域外的迭代点投影到可行边界，实现历史优化信息的有效保留，进而提高NSGA2算法的优化效率。仿真结果表明，该算法不仅能够将用户缓存控制在规定门限内，还能有效提高用户满意度和优化频谱效率。

关键词：多波束卫星通信用户满意度频谱效率信道缓存 SA-NSGA2算法

级联声光器件与回音壁模式微腔实现非对称传输

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物理学报 2024年第1期73卷 149-157页

作者：吕宇曦王晨段添期赵彤常朋发王安帮太原理工大学电子信息与光学工程学院新型传感器与智能控制教育部(山西省)重点实验室太原030024 广东工业大学信息工程学院广东省信息光子技术重点实验室广州510006

本文提出利用级联声光效应器和耦合回音壁模式微球腔的方案来实现非对称传输效果,并进行理论和实验验证.实验中利用加热拉锥的方式制备了两段式光纤,可同时实现声光效应的激发和回音壁模式的耦合.利用光纤中声光效应将纤芯基模中的矢量... 详细信息

本文提出利用级联声光效应器和耦合回音壁模式微球腔的方案来实现非对称传输效果,并进行理论和实验验证.实验中利用加热拉锥的方式制备了两段式光纤,可同时实现声光效应的激发和回音壁模式的耦合.利用光纤中声光效应将纤芯基模中的矢量模式转换到包层高阶模式,由于基模中不同矢量模式转换包层模式的矢量模式也不同,从而产生类似双折射效果,使输出的包层模式产生偏振变化.而后通过耦合回音壁模式微腔将包层模式转换回纤芯基模.由于回音壁模式的偏振选择效果,使得相反方向入射光能量具有不同的透射特性,其传输隔离度可达17 d B.此外,对两个方向传输的透射率随偏振角度变化进行测试,测得声光效应带来的偏振变化约为80°.本文的非对称传输方案继承了声光器件响应迅速、调谐性良好的优势,同时具有全光纤结构和无工作阈值的特点,在光开关、光隔离器等场景具有重要的应用潜力.

关键词：非对称传输声光效应回音壁模式微腔模式转换

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气体调控的高分子自组装

高分子学报 2024年第7期55卷 781-801页

作者：牟桂芳杨翠琴闫强复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室高分子科学系上海200433

响应性高分子是智能高分子的重要组成部分,其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控.气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式,用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义.然而,由于气体分... 详细信息

响应性高分子是智能高分子的重要组成部分,其可以感应外部刺激、通过改变高分子结构实现对高分子功能的精确调控.气体作为一种不同于常规物理或化学信号的“绿色”刺激方式,用于对高分子自组装过程的调控具有重要意义.然而,由于气体分子通常缺乏可控反应位点且调控过程难以量化控制,目前这一刺激-调控方式的发展相对缓慢.面对上述挑战,本文系统介绍了“气敏高分子”与“气筑高分子”两类新型气体调控的高分子组装系统.结合本课题组工作,总结了以生命体三大气体信号分子——硫化氢(H_(2)S)、一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)为刺激源,面向气敏高分子的设计与可控组装方面的研究进展;以及通过气体动态化学,以二氧化碳(CO_(2))等气体为连接单元,面向气筑高分子的结构设计、动态自组装及其功能应用方面的研究工作.

关键词：高分子自组装气体气敏高分子气筑高分子功能组装体

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对调制识别网络隐身的雷达发射信号生成方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2256-2268页

作者：张瑞斌朱梦韬李云杰北京理工大学信息与电子学院北京100081 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室河南洛阳471003 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100089

雷达对抗场景中,电子侦察系统通过引入基于深度学习方法的智能脉冲调制识别网络,极大提升了对雷达信号的识别准确率。为了提高雷达信号的调制隐身抗识别能力,提出一种可以令深度识别网络错误预测的雷达发射信号生成方法。该方法首先通... 详细信息

雷达对抗场景中,电子侦察系统通过引入基于深度学习方法的智能脉冲调制识别网络,极大提升了对雷达信号的识别准确率。为了提高雷达信号的调制隐身抗识别能力,提出一种可以令深度识别网络错误预测的雷达发射信号生成方法。该方法首先通过短时傅里叶变换得到信号的时频谱;然后迭代生成携带调制隐身信息的时频谱;最后利用改进逆短时傅里叶变换得到时域调制隐身发射信号。该方法生成的雷达信号对以时频图为输入的调制识别网络隐身,并可实现回波信号的脉冲压缩处理。仿真结果验证了所生成信号的抗识别有效性、噪声鲁棒性和脉压可行性。

关键词：雷达发射信号时频分析自动调制分类射频隐身深度神经网络