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面向6G通信感知一体化的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 146-154页

作者：王洋刘越洋廖希周继华宋浩正任明浩陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 复杂环境通信重庆市重点实验室重庆400030 航天新通科技有限公司重庆401332

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种... 详细信息

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40~50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。

关键词： 6G 通信感知一体化毫米波信道信道测量信道特性

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基于二维异步同相正交直方图的调制方式识别

西安电子科技大学学报 2024年第4期51卷 78-90页

作者：万鹏武惠茜陈东瑞吴波西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 陕西山利科技发展有限责任公司陕西西安710075

自动调制识别技术能够准确识别信号的调制类型,是信号处理领域中的一项关键技术。传统的识别方法在低信噪比下存在着识别准确率低的问题,并且当信号频率不稳定,或存在异步采样时,常规的识别方法性能将会出现恶化甚至失效。基于此,在信... 详细信息

自动调制识别技术能够准确识别信号的调制类型,是信号处理领域中的一项关键技术。传统的识别方法在低信噪比下存在着识别准确率低的问题,并且当信号频率不稳定,或存在异步采样时,常规的识别方法性能将会出现恶化甚至失效。基于此,在信噪比和延迟变化的信道条件下,针对低速异步采样信号,研究基于深度学习的调制方式识别技术。首先对低速异步采样信号进行建模,利用其同相正交分量生成二维异步同相正交直方图,然后通过径向基函数神经网络提取该二维图像的特征参数,完成对输入信号的调制方式识别,最后经过大量的计算机仿真验证了该方法对7种调制方式的识别准确率。实验结果表明,在受到加性高斯白噪声的信道模型下,在低速异步采样的输入信号信噪比为6 dB时,可达到约95%以上的平均识别准确率,并通过对比实验验证了所提方案的有效性和鲁棒性。

关键词：调制方式识别二维异步同相正交直方图深度学习径向基神经网络

空中IRS辅助的MISO系统安全鲁棒资源分配算法

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信号处理 2024年第8期40卷 1508-1519页

作者：张毅魏全松徐川孙健重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆两江卫星移动通信有限公司重庆401120

空中智能反射面(Aerial Intelligent Reflecting Surface,AIRS)结合了空中平台与智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)的优势,能被灵活地部署在各种无线网络拓扑中以提高通信系统的性能指标。针对无线传输易受到障碍物阻挡... 详细信息

空中智能反射面(Aerial Intelligent Reflecting Surface,AIRS)结合了空中平台与智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)的优势,能被灵活地部署在各种无线网络拓扑中以提高通信系统的性能指标。针对无线传输易受到障碍物阻挡和用户窃听而导致传输质量差和安全性能低的问题,本文提出了一种AIRS辅助的多输入单输出(Multiple-Input Single-Output,MISO)通信系统安全鲁棒资源分配算法。考虑到窃听信道的不确定性,以最大化系统的最坏情况总保密速率为目标,在满足基站最大发射功率约束、AIRS相移约束、AIRS部署位置约束以及合法用户最小保密速率约束的条件下,建立了一个联合设计基站主动波束成形、多个AIRS被动波束成形以及多个AIRS部署位置的多变量资源分配问题。然而,优化变量之间的高度耦合导致所建立的问题是复杂非凸的。为了求解上述非凸问题,首先利用块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)方法将原问题分解为三个子问题,然后应用变量松弛、罚函数以及连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)等方法来处理这些非凸子问题,最后提出一种交替迭代算法对原优化问题进行迭代求解。仿真结果表明,所提出的资源分配算法相较于其他基准算法能够更为显著地提高通信系统的最坏情况总保密速率并且具有良好的鲁棒性。这一结果不仅验证了AIRS在实现安全无线通信方面的巨大潜力,同时也突显出合理设计AIRS部署位置及其被动波束成形的重要性。

关键词：智能反射面安全通信资源分配部署优化

基于动态湿度传感的穿戴式呼吸功能检测系统:肺功能测量原理与实验对照

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物理学报 2024年第3期73卷 318-333页

作者：卢昌盛蒋泽荣王晓李轲轶林桂阳杨瑛琦林益华郑冠英谢宝松刘向阳厦门大学海洋与地球学院近海海洋环境科学国家重点实验室水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361102 厦门柯迪森科技有限公司厦门361015 厦门大学医学院厦门361102 福建省立医院呼吸与危重症医学科福建医科大学省立临床医学院福州350001 厦门大学附属第一医院呼吸与危重症医学科厦门361003

传统的肺功能检测仪是基于测量呼气和吸气期间的气流和压力变化来评估受测者的呼吸功能.这些技术主要基于机械式压差传感器或涡轮传感器,通过测量受测者口腔吹气和吸气的能力来评估其肺功能.其所测得的肺功能参数包括峰值呼气流量(peak ... 详细信息

传统的肺功能检测仪是基于测量呼气和吸气期间的气流和压力变化来评估受测者的呼吸功能.这些技术主要基于机械式压差传感器或涡轮传感器,通过测量受测者口腔吹气和吸气的能力来评估其肺功能.其所测得的肺功能参数包括峰值呼气流量(peak expiratory flow,PEF)和用力肺活量(forced vital capacity,FVC)等.本文报道了基于动态湿度传感技术发展而来的穿戴式呼吸功能检测系统(穿戴式呼吸波谱仪).基于湿度传感器的特点,对呼吸检测原理与设备的定量设计与模拟潮气实验进行了全面的探索.根据达西定律,通过穿戴式呼吸波谱仪的气体流量与其内外压差成正比关系,该系统符合压差式传感原理.以此为基础,根据其结构特点,建立PEF和FVC与传感器电信号变化的定量关系.实验结果验证了波谱仪内相对湿度的最大变化率与PEF呈线性正相关的关系.波谱仪的模拟潮气实验结果表明,测试范围为180—840 L/min条件下,PEF的示值误差小于10%,相邻测试误差小于5%,频率响应测试误差小于12%,符合呼气峰值流量计行业标准的要求.此外,将传统便携式肺功能检测仪作为对照,进行不同PEF(300—720 L/min)和FVC(3—6 L)条件下的模拟潮气实验.结果表明,波谱仪所测PEF和FVC的平均示值误差分别约为0.35%和0.23%,均远远小于便携式肺功能检测仪,充分验证了该系统对肺功能实时评估的准确性和可靠性.更重要的是,在模拟自由呼吸条件(PEF为12—24 L/min,FVC为0.5—0.7 L)下,波谱仪的电信号变化与自由呼吸体积仍呈线性关系.因此,穿戴式呼吸波谱仪可对人体自然、微弱的鼻呼吸,进行自由、动态、定量的长期监测.所测量人们的自由呼吸波谱在人体肺功能实时监测以及呼吸系统疾病远程监测方面,具有巨大的应用潜力.

关键词：柔性传感呼吸功能检测呼吸波谱

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面向卫星物联网的柔性多址接入技术

电子与信息学报 2024年第6期46卷 2497-2505页

作者：庞明亮王朝炜吴彤陈佳彬黄赛江帆张君毅北京邮电大学电子工程学院北京100876 中国星网网络应用研究院有限公司北京100029 泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121

基于时隙ALOHA(S-ALOHA)的免授权上行随机接入能够显著降低卫星物联网(IoT)中的接入时延和复杂度。然而,随着物联网用户数量的增加,S-ALOHA碰撞概率会显著增加,从而影响系统性能。该文针对卫星物联网中存在海量设备上行接入的场景,专注... 详细信息

基于时隙ALOHA(S-ALOHA)的免授权上行随机接入能够显著降低卫星物联网(IoT)中的接入时延和复杂度。然而,随着物联网用户数量的增加,S-ALOHA碰撞概率会显著增加,从而影响系统性能。该文针对卫星物联网中存在海量设备上行接入的场景,专注于研究物联网终端的功率资源控制,以实现最大化系统和速率的目标。具体而言,该文提出基于S-ALOHA的柔性多址接入。当系统中存在碰撞时,采用非正交多址技术进行传输,从而避免了用户信息反复重传的问题,降低了传输时延。为了在终端功率受限的情况下实现系统和速率的最大化,该文将序列决策问题建模为马尔可夫决策过程,并采用优势演员-评论家算法(A2C)进行求解。仿真结果表明,所提出的柔性多址接入技术能够在海量物联网终端的场景下有效保证终端的接入成功率。同时,基于A2C的资源分配算法相较于传统的资源分配算法表现更为优越。

关键词：卫星物联网柔性多址接入资源分配 A2C

基于用户窃听的MU-MISO反向散射通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 204-212页

作者：徐勇军徐然周继华陈量黄东重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆金美通信有限责任公司重庆400030 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵阳550025

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不... 详细信息

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不确定性、能量收集和保密率等约束,建立一个MU-MISO的反向散射通信系统鲁棒资源分配问题。其次,基于非线性能量收集模型和有界球形信道不确定性模型,利用变量松弛法和S过程将原NP-hard问题转化为确定性问题,随后利用连续凸近似、半正定松弛与块坐标下降法将其转化为凸优化问题求解。仿真结果表明,与传统非鲁棒算法对比,所提算法具有较高的系统容量和较低的中断概率。

关键词：反向散射通信物理层安全非线性能量收集鲁棒资源分配

针对电力线通信信道下脉冲噪声的鲁棒混沌传输系统优化设计综述

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1761-1773页

作者：苗美媛田峰王琳代洲南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 厦门大学信息学院厦门361005 贵州财经大学管理科学与工程学院贵阳550025 自然资源部东南沿海海洋信息智能感知与应用重点实验室漳州363000

随着用户的剧增,现有的无线资源已经难以为继。因此,电力线通信(PLC)的重新启用引起了各大研究单位及工业界的关注。PLC由于信道环境复杂,现有处理方案复杂度及成本较高,因而导致其发展缓慢。其中针对脉冲噪声的研究工作最为广泛,如何... 详细信息

随着用户的剧增,现有的无线资源已经难以为继。因此,电力线通信(PLC)的重新启用引起了各大研究单位及工业界的关注。PLC由于信道环境复杂,现有处理方案复杂度及成本较高,因而导致其发展缓慢。其中针对脉冲噪声的研究工作最为广泛,如何在低成本情况下针对脉冲噪声实现数据传输的鲁棒性尤为重要。该文首先介绍PLC环境中几种主流噪声以及分类,而后描述具有低成本低复杂度的差分混沌键控(DCSK)及多元DCSK(MDCSK)调制技术。分别介绍与分析该系统在PLC中的特性,以及针对各种脉冲噪声种类存在的优势以及改进方式。其次该文将介绍一些相关编码调制新方案以便于提高带限环境下的传输质量。结果表明这些优化工作显著地改善了系统性能,针对PLC整体信道特性系统参数的调制及编码调制传输优化方案将成为未来工作的研究热点。

关键词：差分混沌键控电力线通信脉冲噪声编码调制

基于5G地面公网发展面向网联无人机的低空网络：分析与挑战

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中兴通讯技术 2024年

作者：王俊杰王迪申奇肖腾飞中国联合网络通信有限公司中讯邮电咨询设计院中国联合网络通信有限公司智能城市研究院

本文针对地面公网对空覆盖性能进行了分析，探索了面向5G网联无人机的低空网络的发展思路与方案。基于地面公网的低空网络是典型三维空间覆盖场景，其对空覆盖特性具有以地面基站旁瓣覆盖为主，对空覆盖小区不规则等特点。相较于地面公... 详细信息

本文针对地面公网对空覆盖性能进行了分析，探索了面向5G网联无人机的低空网络的发展思路与方案。基于地面公网的低空网络是典型三维空间覆盖场景，其对空覆盖特性具有以地面基站旁瓣覆盖为主，对空覆盖小区不规则等特点。相较于地面公网对地覆盖特性而言，基于地面公网的低空网络覆盖下的飞行器终端存在切换频繁，下行干扰大，空地用户干扰等挑战。仿真及测试结果表明，测试目标区域内的地面公网对于300 m以下低空区域具有较好的连续对空覆盖能力，对于300 m以上的低空区域的连续覆盖能力尚存在一定的局限性。针对基于地面公网的低空网络的对空覆盖特性，本文阐述了面向5G网联无人机的低空网络解决方案及相应的关键技术，并给出了面向5G网联无人机的低空网络建设思路与建议。

关键词：地面公网低空覆盖网络无人机

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基于矩阵分解的协同过滤算法研究

计算机与数字工程 2024年第4期52卷 984-988,994页

作者：杨灿武汉邮电科学研究院武汉430074 南京烽火天地通信发展有限公司南京210019

针对协同过滤算法中相似度计算方式只考虑单一评分数据从而导致推荐效果不理想、且在数据稀疏条件下推荐结果不全、效率不高等问题,提出一种改进的协同过滤推荐方法,通过矩阵分解,构建用户表征向量来计算用户相似度。首先,构建用户表征... 详细信息

针对协同过滤算法中相似度计算方式只考虑单一评分数据从而导致推荐效果不理想、且在数据稀疏条件下推荐结果不全、效率不高等问题,提出一种改进的协同过滤推荐方法,通过矩阵分解,构建用户表征向量来计算用户相似度。首先,构建用户表征矩阵和物品项目表征矩阵。其次,设置损失函数,使用户表征向量与物品表征向量内积拟合评分数据,最后,使用用户表征向量计算的相似度与传统相似度以特定权重相融合。在MovieLens数据集上进行实验,结果表明改进后算法在绝对平均误差MAE上有所提升,在数据稀疏的情况下提高了推荐的准确率。

关键词：协同过滤算法相似度稀疏性矩阵分解