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融合卫星姿态的星地信道建模及硬件模拟

信号处理 2024年第6期40卷 1019-1029页

作者：周强军吕崇玉陈小敏华博宇台鑫朱秋明南京航空航天大学电磁频谱空间认知动态系统工业与信息化部重点实验室江苏南京211100 中电科思仪科技股份有限公司山东青岛266555

针对传统星地信道模型及其硬件模拟方法没有考虑卫星姿态对信道特性影响的问题,本文基于几何地理随机模型(Geometry-based Stochastic Model,GBSM)框架,提出了一种融合卫星姿态的星地信道模型。该模型通过构建四个独立的坐标系并引入姿... 详细信息

针对传统星地信道模型及其硬件模拟方法没有考虑卫星姿态对信道特性影响的问题,本文基于几何地理随机模型(Geometry-based Stochastic Model,GBSM)框架,提出了一种融合卫星姿态的星地信道模型。该模型通过构建四个独立的坐标系并引入姿态修正矩阵,来描述卫星姿态变化对星地信道特性造成的影响。在此基础上,本文基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),设计并研制了一种星地信道硬件模拟器。硬件模拟器采用差分迭代的算法来生成信道衰落因子,可以极大提高硬件模拟的实时性,确保生成的衰落数据与实际场景相匹配。同时,还采用了并行处理架构,可以支持最大640 MHz带宽的星地信道模拟。为了将衰落数据与并行架构相匹配,引入了并行内插算法,可以将串行的衰落数据内插成同速率的多路并行衰落数据。此外,为了能够精准控制硬件装置输出信号的功率,设计了基于预训练的功率校正方法。通过内部校正源信号预先训练出整个模拟过程给信号带来的增益再进行功率补偿,从而保证输出信号的功率可以被精准控制。最后,在典型场景下开展仿真模拟,导出硬件模拟器的输出结果并分析其统计特性,结果表明实测输出的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和多普勒功率谱密度(Doppler Power Spectral Density,DPSD)与理论值吻合,证明本文设计的硬件模拟器可以准确地复现实际场景下卫星姿态发生变化的星地信道。本文提出的融合卫星姿态的星地信道模型以及研制的硬件模拟器很好地解决了传统模型以及硬件模拟方法的局限性,在卫星通信系统的优化、评估和验证环节具有极大的潜在价值。

关键词：星地信道模型信道模拟姿态修正矩阵多普勒功率谱

面向6G的高速太赫兹无线通信系统与关键技术验证

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无线电通信技术 2024年第1期50卷 34-40页

作者：董博宇冯叶青李国强贾俊连张俊文付杰尉迟楠朱伏生复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433 广东省新一代通信与网络创新研究院广东广州510663

太赫兹通信以其可提供更高速、更大容量和更安全的数据传输的独特优势,在未来6G中成为重要的关键技术之一。基于固态电子的太赫兹通信系统存在带宽受限、频谱响应不平坦等问题,需要先进的信号形式结合灵活高效的处理方法来提升系统性能... 详细信息

太赫兹通信以其可提供更高速、更大容量和更安全的数据传输的独特优势,在未来6G中成为重要的关键技术之一。基于固态电子的太赫兹通信系统存在带宽受限、频谱响应不平坦等问题,需要先进的信号形式结合灵活高效的处理方法来提升系统性能。搭建了基于固态电子的G波段太赫兹无线通信系统,通过采用比特-功率加载的离散多音(Bit and Power Loading-Discrete Multitone, BPL-DM)调制技术,实现了对系统频谱资源的有效利用;通过对通信速率的灵活调整、自适应削波和基于三阶多项式的后均衡技术,解决了峰值功率约束带来的挑战,提升了整体传输性能,实现了在195 GHz中心频率下,单通道130 Gbit/s的通信线路速率。基于以上技术,为进一步提升系统容量,搭建了4×4的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)太赫兹通信系统,总线路速率超过399 Gbit/s。

关键词：太赫兹无线通信多输入多输出离散多音调制比特-功率加载自适应削波

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网络空间隐喻Gosper地图表达与分析

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 144-157页

作者：刘龙辉施群山周杨胡校飞徐青中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院郑州450001 智慧中原地理信息技术河南省协同创新中心郑州450001 时空感知与智能处理自然资源部重点实验室郑州450001

网络空间地图是认识抽象、复杂网络空间的重要工具,也是地图学领域研究的新方向和热点问题。针对传统网络空间制图不能分析网络节点多级拓扑关系和存在要素重叠的问题,本文综合应用隐喻思想和Gosper地图技术研究网络空间要素的隐喻表达... 详细信息

网络空间地图是认识抽象、复杂网络空间的重要工具,也是地图学领域研究的新方向和热点问题。针对传统网络空间制图不能分析网络节点多级拓扑关系和存在要素重叠的问题,本文综合应用隐喻思想和Gosper地图技术研究网络空间要素的隐喻表达与分析,提出了网络空间隐喻Gosper地图和地形图构建方法。首先,结合网络空间节点的拓扑层级关系和地理学第一定律构建网络节点与Gosper曲线叶节点的映射关系;然后,基于Gosper叶节点构建具有面域嵌套关系的Gosper地图;最后,结合隐喻思想和地图视觉要素与网络空间要素的相似性关系构建多尺度网络空间隐喻Gosper地图和地形图。本文基于两套网络空间资产数据验证了本文方法的适用性,并从节点分布、拓扑结构和节点脆弱性3个方面分析和挖掘网络空间资产特性用以说明网络空间隐喻Gosper地图的表达能力与认知效果。基于层次分析法的定量实验表明,本文方法的综合加权指标(0.4998)远高于节点链接(0.2668)和地理空间图层叠加(0.2331)可视化方法。本文提出的网络空间隐喻地图能够有效解决传统网络空间可视化中节点重复冗余、复杂抽象且无法支撑可视化分析的问题,能够为感知和管理网络资产、挖掘网络空间数据,可视化分析网络空间提供理论和手段支撑。

关键词：网络空间测绘网络空间资产层网络空间制图可视化与可视分析 Gosper地图多尺度表达隐喻思想网络空间地形

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基于速度与准确率权衡的深度认知诊断模型

计算机科学 2024年第10期51卷 170-177页

作者：程艳周子为马明宇林庆龙詹勇鑫万凌峰江西师范大学软件学院南昌330022 江西师范大学计算机信息工程学院南昌330022 江西省智能信息处理与情感计算省重点实验室南昌330022

智能教育中,认知诊断通过分析学习者的学习行为数据来理解学习者的认知状态。现有基于深度学习方法的认知诊断模型默认假设学习者在作答过程中有足够的作答时间来完全发挥知识掌握水平,未考虑学习者在作答过程中的作答速度与作答准确率... 详细信息

智能教育中,认知诊断通过分析学习者的学习行为数据来理解学习者的认知状态。现有基于深度学习方法的认知诊断模型默认假设学习者在作答过程中有足够的作答时间来完全发挥知识掌握水平,未考虑学习者在作答过程中的作答速度与作答准确率之间的权衡策略对发挥知识掌握水平的影响。针对上述问题,提出了一种基于速度与准确率权衡的深度认知诊断模型,首先构建认知风格模糊集解释学习者的权衡策略,然后通过动态逻辑回归函数模拟学习者作答过程中的速度与准确率权衡关系,实现对学习者理论上能达到最高的知识掌握水平与实际作答中发挥出来的知识掌握水平的区分诊断。此外还引入了作答时间属性和题目类型属性,以更准确地表征认知诊断交互函数中的题目参数。大量实验表明,该模型相比同类最优模型在3个公开数据集上准确度分别提升2.58%,2.86%,5.18%,且能为预测结果提供作答时间层面的解释,具有一定的优越性。

关键词：智能教育深度认知诊断速度与准确率权衡模糊集逻辑回归函数

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一种双微阵列语音增强方法

电子与信息学报 2018年第5期40卷 1187-1194页

作者：曾庆宁肖强王瑶谢先明龙超桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室桂林541004

为提高语音通信系统在噪声环境下的使用性能,该文提出一种基于子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法。基于双微阵列及子带结构分析,首先分别在低频带采用可变过减因子谱减法抑制噪声,在高频带采用修改互功率谱谱减法抑制非相... 详细信息

为提高语音通信系统在噪声环境下的使用性能,该文提出一种基于子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法。基于双微阵列及子带结构分析,首先分别在低频带采用可变过减因子谱减法抑制噪声,在高频带采用修改互功率谱谱减法抑制非相干性噪声部分,再结合广义旁瓣抵消与端点检测进一步抑制强相关性噪声的影响。实验结果表明,该方法能够更加有效地抑制噪声的影响并提高语音的可懂度。

关键词：语音信号处理子带谱减广义旁瓣抵消双微阵列

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基于尺度变换随机共振的瞬变电磁弱信号检测

地球物理学报 2011年第7期54卷 1928-1934页

作者：王国富张海如张法全叶金才桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室桂林541004

晚期瞬变电磁信号是大参数、多频率、且各频率分量未知的电磁信号,特别在晚期还是强噪声背景下的微弱信号.随机共振系统可以在极限信噪比的情况下提取微弱信号,但仅适用于小参数、单一频率或频率已知的高频信号的情况.为此,本文提出一... 详细信息

晚期瞬变电磁信号是大参数、多频率、且各频率分量未知的电磁信号,特别在晚期还是强噪声背景下的微弱信号.随机共振系统可以在极限信噪比的情况下提取微弱信号,但仅适用于小参数、单一频率或频率已知的高频信号的情况.为此,本文提出一种基于尺度变换的随机共振算法用于检测晚期瞬变电磁信号,该方法充分利用了随机共振检测弱信号的优势,通过引入尺度变换,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,在绝热近似理论下,实现了从强噪声中提取出微弱晚期瞬变电磁目标信号.理论分析和仿真结果表明:对埋在强噪声中的未知频率的晚期瞬变电磁信号,采用连续的压缩算法,以获得一个适当的输入信号到随机共振体系,根据输出信号共振谐振峰的变化,经反变换运算可得待测弱晚期瞬变电磁信号的各个未知频率,各个频率的叠加即可还原晚期瞬变电磁信号.与传统方法相比,本方法数据采集量和采集时间都减小到原来的几十分之一,能在极限信噪比(信噪比一50dB)下,提取出目标信号,为获得深层目标信号提供了可能,从而提高了瞬变电磁探测仪器的探测深度和探测精度.

关键词：随机共振尺度变换瞬变电磁弱信号检测

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基于分布式知识推理的语义认知网络

无线电通信技术 2024年第3期50卷 413-421页

作者：廖逸玮孙子剑李莹玉肖泳石光明鹏城实验室华中科技大学电信学院琶洲实验室(黄埔) 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院电子信息对抗与仿真技术教育部重点实验室西安电子科技大学人工智能学院

6G无线网络“服务随心所想、网络随需而变、资源随愿共享”的全新愿景与需求，激发了一种新的通信范式——语义通信和语义认知网络的发展。语义通信通过传输信息的真实含义而非传输和复现完整的原始消息来提升通信效率和可靠性。要在6G... 详细信息

6G无线网络“服务随心所想、网络随需而变、资源随愿共享”的全新愿景与需求，激发了一种新的通信范式——语义通信和语义认知网络的发展。语义通信通过传输信息的真实含义而非传输和复现完整的原始消息来提升通信效率和可靠性。要在6G网络中部署和充分发挥语义通信的潜力，需要一种能够有效处理和利用语义信息的新技术。提出了一种基于图推理和联邦学习的6G网络语义通信新框架，框架结合了图推理技术，例如图神经网络和知识图嵌入，以实现对大规模和复杂语义知识库的高效且可扩展的推理；框架集成了联邦学习技术，可以跨多个边缘服务器进行协作和隐私保护推理，同时将敏感数据和个人数据保留在边缘服务器上。进行广泛的实验，以评估所提框架在推理准确性、效率和可扩展性方面的性能，并证明其相对于现有方法的优越性。框架在语义通信、图推理和联合边缘计算领域开辟了新的研究方向，对实现6G智能内生的通信网络的愿景至关重要。

关键词：智能内生语义通信语义认知通信隐性语义

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基于知识推理的协作语义认知网络

无线电通信技术 2024年

作者：廖逸玮孙子剑李莹玉肖泳石光明琶洲实验室(黄埔) 华中科技大学电信学院中国地质大学(武汉)机电学院鹏城实验室西安电子科技大学人工智能学院电子信息对抗与仿真技术教育部重点实验室

6G无线网络“服务随心所想、网络随需而变、资源随愿共享”的全新愿景与需求，激发了一种新的通信范式——语义通信和语义认知网络的发展。语义通信通过传输信息的真实含义而非传输和复现完整的原始消息来提升通信效率和可靠性。要在 6G 网络中部署和充分发挥语义通信的潜力，需要一种能够有效处理和利用语义信息的新技术。提出了一种基于图推理和联邦学习的 6G 网络语义通信新框架，框架结合了图推理技术，例如图神经网络和知识图嵌入，以实现对大规模和复杂的语义知识库的高效且可扩展的推理；框架集成了联邦学习技术，可以跨多个边缘服务器进行协作和隐私保护推理，同时将敏感数据和个人数据保留在边缘服务器上。进行广泛的实验，以评估所提框架在推理准确性、效率和可扩展性方面的性能，并证明其相对于现有方法的优越性。框架在语义通信、图推理和联合边缘计算领域开辟了新的研究方向，对实现6G智能内生的通信网络的愿景至关重要。

关键词：智能内生语义通信语义认知通信隐性语义

基于FBMC-chirp的低截获探通一体化信号设计

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信号处理 2024年第7期40卷 1227-1238页

作者：陈军贺晓波汪飞王杰南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京航空航天大学雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室江苏南京210016

面对快速发展的先进无源侦察技术,一体化信号除需具备较优的雷达探测和无线通信能力,还需满足抗截获和防窃听的需求,以提高一体化系统的生存能力和作战性能。多载波探通一体化信号的低截获设计已成为目前一体化信号研究的重要问题。针... 详细信息

面对快速发展的先进无源侦察技术,一体化信号除需具备较优的雷达探测和无线通信能力,还需满足抗截获和防窃听的需求,以提高一体化系统的生存能力和作战性能。多载波探通一体化信号的低截获设计已成为目前一体化信号研究的重要问题。针对传统低截获多载波探通一体化信号雷达分辨性能受限且未能同时兼顾通信有效性和可靠性要求的问题,本文在子载波复用的一体化多维信号框架下,研究了一种雷达和通信性能最小损失的低截获多载波探通一体化信号设计方法。首先,从提升时频资源利用率的角度,设计了一种基于滤波器组多载波技术的通信频谱分块功率优化和雷达梳状谱等功率优化的低截获多载波探通一体化信号时频结构。该结构通过分块的方式降低了通信信号的峰均比,提升了通信信号的低截获性能。然后在此基础上,以雷达互信息和通信信道容量为约束条件,以最小化信号总功率为优化目标,建立了雷达子载波功率和通信分块子载波功率联合优化模型。本文将该优化模型转化成一个凸二次规划问题,并采用信赖域方法对该优化问题进行求解。实验结果表明,本文所设计的低截获多载波探通一体化信号不仅具有较优的雷达探测和分辨性能,以及较好的无线通信性能,而且具有较优的低截获性能。

关键词：低截获概率雷达通信一体化信道容量互信息模糊函数