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太赫兹通信感知一体化技术综述

中国科学：信息科学 2024年第5期54卷 1215-1235页

作者：陈智刘轲李玲香陈思思陈文荣王珍张波电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室成都611731 西安电子科技大学电子工程学院西安710071

太赫兹通信具有频谱资源丰富、传输速率高、保密性强、易实现通信感知一体化等优势,在6G通信和空间通信等方面都具有重要的应用前景.然而,太赫兹频段的器件机理和传播特性迥异于微波频段:一是太赫兹波与现有器件材料的互作用效率较低,... 详细信息

太赫兹通信具有频谱资源丰富、传输速率高、保密性强、易实现通信感知一体化等优势,在6G通信和空间通信等方面都具有重要的应用前景.然而,太赫兹频段的器件机理和传播特性迥异于微波频段:一是太赫兹波与现有器件材料的互作用效率较低,二是通信和感知的波形体制相互矛盾,三是太赫兹波传播的粒子效应突出.这些差异使得太赫兹通信感知一体化面临信号高效调控难、信号处理复杂度高、移动接入和覆盖受限3个难题.针对如何突破这些难题,本文将从系统架构、射频前端、波形产生、信号处理、组网的角度出发,介绍太赫兹通信感知一体化的背景、概念、特征、面临的挑战、需要解决的关键问题、一些研究进展,以及未来研究方向.

关键词：太赫兹通信通信感知一体化一体化架构一体化波形一体化组网

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多频COTDR系统的相位解调优化方法

光学学报 2024年第1期44卷 325-332页

作者：谢浪吴明松王粤晖杨子逸饶云江吴宇电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731

提出一种基于多频优化分集(MFOD)算法的相位解调技术,搭建了环移多频相干光时域反射(MF-COTDR)系统,实验探究了MFOD算法对信号解调性能的提升效果。结果表明,MFOD算法不仅能够较好地还原相位信息,相较于传统的相位解调算法有超过9 dB的... 详细信息

提出一种基于多频优化分集(MFOD)算法的相位解调技术,搭建了环移多频相干光时域反射(MF-COTDR)系统,实验探究了MFOD算法对信号解调性能的提升效果。结果表明,MFOD算法不仅能够较好地还原相位信息,相较于传统的相位解调算法有超过9 dB的平均信噪比(SNR)提升,实现了33.3 pε/Hz1/2的最小应变分辨率。此外,通过实验验证了基于MFOD算法的MF-COTDR系统对不同频率振动信号的响应性能,实验结果说明该系统具有良好的线性响应能力。

关键词：光纤光学分布式光纤传感相位敏感光时域反射仪相位解调

面向模分复用系统的遗传-MIMO均衡参数优化技术

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电子学报 2024年第5期52卷 1601-1608页

作者：赵天烽文峰冯变霞武保剑许渤邱昆电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731

在模分复用系统的数字信号处理单元中,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)均衡技术可用来补偿由各类模式相关噪声引起的信号误码率(Bit Error Rate,BER)劣化问题.而MIMO均衡算法的工作性能严重依赖于步长因子μ以及抽头数K,... 详细信息

在模分复用系统的数字信号处理单元中,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)均衡技术可用来补偿由各类模式相关噪声引起的信号误码率(Bit Error Rate,BER)劣化问题.而MIMO均衡算法的工作性能严重依赖于步长因子μ以及抽头数K,因此在固化均衡器之前,确定MIMO均衡算法中μ-K参数组合的最优值至关重要.为提高参数优化效率,提出了一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的MIMO均衡参数优化方案,即遗传-MIMO(GAMIMO),在保证最小BER输出的同时降低参数优化过程所需的计算开销.为验证GA-MIMO的工作性能,构建了基于10 km六模光纤的点对点通信实验系统,使用新方案补偿并行通信的六路数据,并与最速下降法和迭代算法进行性能比较.实验结果表明,所提GA方案可实现MIMO均衡中最高99.98%的最优μ-K参数命中率,且GA-MIMO算法的全局搜索性使其相比于最速下降法和迭代算法可最多分别节省86.14%和90.3%的均衡算法调用次数,有效降低了确定最优μ-K参数组合时的计算开销.

关键词：模分复用多输入多输出遗传算法少模光纤最小均方误差

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动平台分布式雷达系统动目标低比特数据检测算法

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雷达学报（中英文） 2024年第3期13卷 584-600页

作者：杨诗兴张国鑫梁雲飞易伟孔令讲电子科技大学信息与通信工程学院成都611731

动平台分布式雷达系统可有效提升系统的生存能力和探测性能,但运动平台之间通常采用无线传输方式,难以配备大通信带宽以传输完整的信号数据,给雷达系统的高性能检测带来极大挑战。由于低比特量化技术可显著降低分布式系统的通信传输代... 详细信息

动平台分布式雷达系统可有效提升系统的生存能力和探测性能,但运动平台之间通常采用无线传输方式,难以配备大通信带宽以传输完整的信号数据,给雷达系统的高性能检测带来极大挑战。由于低比特量化技术可显著降低分布式系统的通信传输代价和计算资源消耗,该文针对低信噪比弱信号环境下提出了动平台分布式雷达系统的低比特量化运动目标检测算法。首先,根据系统资源将各节点的多脉冲观测数据选择对应位数的低比特量化器进行量化,推导了关于量化器和多个目标状态的似然函数。其次,证明了低比特量化数据对应似然函数关于未知目标反射系数的凸性,并基于该特性设计了多普勒频移和反射系数的联合估计器。然后,针对探测区域中存在的多个状态未知目标设计了多目标检测器,推导了其恒虚警率门限。最后,通过推导系统的渐近性能设计了最优低比特量化器,在保证系统鲁棒性的同时有效提升了系统的检测性能。仿真实验分析了所提算法的检测与估计性能,结果证明了所提算法在低信噪比弱信号环境下的有效性,同时表明低比特量化数据可在仅占用低于20%通信带宽的基础上实现接近高精度(16比特量化)数据对应的检测和估计性能,且2比特量化策略可作为检测性能和雷达系统资源消耗的折中选择。

关键词：分布式雷达系统运动平台目标检测低比特量化最优量化器

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时变多辐射源跟踪任务的时频扫描方案评估方法

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 219-226页

作者：杨益川曹旭源史小伟余晨张伟张天贤电子信息控制重点实验室四川成都610036 电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

多辐射源跟踪任务受辐射源天线扫描方式、工作参数变化等因素影响,在目标种类、数量等方面存在一定的时变特征。对该特征的适应能力是评估电子支援措施(electronic support measures,ESM)辐射源跟踪能力的一项重要指标。据此,首先建立... 详细信息

多辐射源跟踪任务受辐射源天线扫描方式、工作参数变化等因素影响,在目标种类、数量等方面存在一定的时变特征。对该特征的适应能力是评估电子支援措施(electronic support measures,ESM)辐射源跟踪能力的一项重要指标。据此,首先建立了一种迭代式时频扫描方案优化模型。然后,以评估ESM对多辐射源跟踪任务时变特性的适应能力为目标,提出了一种基于可行域的性能评估方法。仿真实验结果表明,在不同类型目标数量动态变化过程中,所提方法给出的评估结果都能与扫描方案实际性能保持一致,具备准确的动态评估能力。

关键词：电子支援措施时频扫描方案性能评估可行域

基于杂波和噪声联合稀疏特性的直接数据域STAP方法

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系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 2980-2987页

作者：汪亚龙王嘉恒李军何勤何子述电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

针对机载预警雷达空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)所面临的异构杂波环境,基于杂波和噪声的联合稀疏特性提出了一种直接数据域(direct data domain,D3)STAP方法。首先通过子孔径平滑技术扩充训练样本集合;然后基于... 详细信息

针对机载预警雷达空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)所面临的异构杂波环境,基于杂波和噪声的联合稀疏特性提出了一种直接数据域(direct data domain,D3)STAP方法。首先通过子孔径平滑技术扩充训练样本集合;然后基于杂波谱二阶表征理论构造STAP功率字典矩阵、导出目标函数,并解得待检测单元信号的空时功率谱;最后根据杂波先验信息重构无孔径损失的杂波加噪声协方差矩阵。数值实验验证了所提方法的协方差矩阵估计精度高于传统的稀疏恢复D3-STAP算法,且在理想情况和存在阵列误差的情况下,所提方法皆具备更好的低速目标检测性能。

关键词：空时自适应处理直接数据域联合稀疏特性杂波谱二阶表征

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基于通感融合的无人机预编码及飞行轨迹设计

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1266-1275页

作者：柴蓉崔相霖孙瑞锦陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安电子科技大学西安710126

无人机(UAVs)具有机动性强,低成本及易部署等特性,通过搭载通信及感知设备,支持通信与感知技术的高效资源共享,无人机可作为融合通信与传感技术的高性能空中平台。该文针对多输入多输出(MIMO)无人机使能的联合通信、感知场景,综合考虑... 详细信息

无人机(UAVs)具有机动性强,低成本及易部署等特性,通过搭载通信及感知设备,支持通信与感知技术的高效资源共享,无人机可作为融合通信与传感技术的高性能空中平台。该文针对多输入多输出(MIMO)无人机使能的联合通信、感知场景,综合考虑无人机飞行能量、多天线传输及用户业务需求等限制条件,建模无人机通信、感知预编码及飞行轨迹联合优化问题为多目标优化问题,以实现通信用户最低速率最大化及目标最小发现概率最大化。由于通信用户最低速率最大化问题为非凸优化问题,难以直接求解,将原优化问题分解为通信预编码设计子问题及无人机轨迹设计子问题,并采用交替迭代法依次求解两个子问题直至算法收敛,其中,对于通信预编码设计子问题,提出一种基于迫零(ZF)算法的求解策略;对于无人机轨迹设计子问题,提出一种基于连续凸逼近(SCA)算法的求解策略。基于所得到的无人机最优轨迹,将无人机感知位置选择问题建模为加权距离和最小化问题,进而应用泛搜索算法优化确定目标感知位置,并设计基于ZF算法的通信感知预编码联合优化策略,以实现通信感知性能的联合优化。最后通过仿真验证了该文所提算法的有效性。

关键词：无人机通感联合轨迹优化预编码设计

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相控阵组网测控同频中继射频自干扰抑制技术

系统工程与电子技术 2024年

作者：刘柳刘田李洋潘文生张琰西安电子科技大学通信工程学院中国电子科技集团公司第十研究所电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室

针对相控阵同频中继节点在测控网络系统中自干扰问题，分析了收发天线阵列分离情况下的自干扰信号特性，针对接收阵列天线合成后自干扰的特性，提出了一种阵射频自干扰抑制方法，该方法根据阵面的布局以及不同规模子阵内自干扰信号的时... 详细信息

针对相控阵同频中继节点在测控网络系统中自干扰问题，分析了收发天线阵列分离情况下的自干扰信号特性，针对接收阵列天线合成后自干扰的特性，提出了一种阵射频自干扰抑制方法，该方法根据阵面的布局以及不同规模子阵内自干扰信号的时延扩展，将一定时延扩展范围内的所有阵元等效为一个阵元，从而降低了射频干扰抑制的分析复杂度。理论分析和仿真实验结果表明射频干扰抑制技术在阵列天线中仍然能够实现自干扰抑制，性能与抽头个数强相关，且每个抽头的时延，相位以及幅度的范围选取与子阵划分相关。针对256阵元发射阵面和256阵元接收阵面的场景，仿真对比了不同抽头数下的自干扰抑制性能，仿真结果表明采用16个抽头对载波频率为26.8GHz，带宽为200MHz的自干扰信号抑制能力大于47dB；实际测试结果表明采用16个抽头进行自干扰射频重建，自干扰抑制能力大于32dB。

关键词：相控阵组网测控中继节点同频中继射频自干扰抑制

全双工主动窃听非正交多址接入系统智能超表面辅助物理层安全传输技术

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 798-807页

作者：阔永红曹琳吕璐贺冰涛陈健西安电子科技大学通信工程学院西安710071

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作... 详细信息

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作为约束,通过联合优化基站发射波束赋形、RIS相移矩阵、传输速率和冗余速率,来最大化系统的保密速率。为解决上述多变量耦合非凸优化问题,提出一种有效的交替优化算法得到联合优化问题的次优解。仿真结果表明,所提方案可实现较高的保密速率,且通过增加RIS反射单元数,系统保密性能更佳。

关键词：智能超表面非正交多址接入物理层安全波束赋形

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