2017年第08期

刊出日期:2017-08-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
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技术专栏-5G通信

5G移动通信系统概述

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179003

作者:黄宇红,王晓云,刘光毅

作者单位:中国移动通信研究院,北京100053

摘要: 4G的成功应用带来了移动互联网的空前繁荣,在为人们提供极大生活便利的同时,也在深刻地改变着人们的行为习惯,培育着众多的新应用和新需求。除了服务于人的需求,人们也期望移动通信能够渗透到各行各业,带来社会各行各业的转型升级。为了满足这些发展需求,5G将带来超高的频谱利用效率、超低的业务时延、超高的连接数密度、超低的功耗等,实现“信息随心至,万物触手及”的未来发展愿景。概述5G的应用场景和能力需求,并结合需求详细介绍5G空中接口新技术和网络结构方面的全新变化。
关键词:
5G
大规模MIMO
非正交多址
网络切片

基于Massive MIMO的NB-IoT数据上行传输可行性分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172764

作者:张昌伟1,2,祁家榕1,郭永安2

作者单位:1.南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京210000;2.江苏省无线通信重点实验室,江苏 南京210003

摘要: 验证了使用Massive MIMO技术传输NB-IoT信息的可行性。首先,对NB-IoT的现状、与LTE的不同之处以及在目前的发展过程中遇到的问题进行了总结;其次,对于Massive MIMO技术的信号传输流程、系统结构进行了解释;最后,通过仿真的方式证明了可以将Massive MIMO的技术用于NB-IoT,从而可以达到延长电池寿命、增强覆盖范围、增加支持的节点等目标。
关键词:
大规模MIMO
窄带物联网
机器通信

大规模MIMO系统中基于位置感知的导频分配

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172879

作者:李小文,周 佳,叶颂基,王与凡,王 丹

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,在信道受到赖斯衰落的影响下提出一种基于位置感知的导频分配策略。所提方案利用各小区中用户到达基站的距离将用户分为中心用户和边缘用户两类,对中心用户均进行随机导频分配,对边缘用户遵从使目标小区与干扰小区中边缘用户之间的视距(LOS)干扰度量尽量小的原则进行导频分配来提升系统的上行可达和速率。仿真结果表明,所提的基于位置感知的导频分配方案能够有效地提升大规模MIMO系统的性能。
关键词:
大规模MIMO
导频污染
位置感知
导频分配

基于内波束干扰消除的大规模MIMO低复杂度波束成形

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172555

作者:周应超,黄 琼,申 滨

作者单位:重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室,重庆400065

摘要: 在大规模MIMO系统下行链路中,MMSE和SVD波束成形算法的和速率性能要优于ZFBF和MRT波束成形,其代价在于MMSE和SVD的计算复杂度远大于ZFBF和MRT。同时ZFBF的计算复杂度又远大于MRT,然而利用ZFBF发送用户信号时能完全消除用户间内波束干扰,其和速率明显优于MRT算法,接近于MMSE和SVD算法。提出一种基于部分内波束干扰消除的大规模MIMO低复杂度波束成形算法。仿真表明,同ZFBF、MMSE、SVD算法对比,所提出的算法在和速率损失较小的情况下,能显著地降低计算复杂度,可以实现ZFBF的90%的和速率,而只需要ZFBF的12%~19%的计算复杂度。
关键词:
大规模MIMO
波束成形
低复杂度
和速率

3.5 GHz频段5G系统基站对FSS地球站的干扰分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172904

作者:李可策1,李景春2,杨文翰2,许 颖2

作者单位:1.河北工业大学 电子信息工程学院,天津300401;2.国家无线电监测中心,北京100037

摘要: 为保障第五代移动通信(5G)技术在我国的研发与测试,保护3.5 GHz频段上卫星固定业务(FSS)的正常工作,运用最新5G系统参数和国际电信联盟(ITU)相关建议书提供的仿真方法,开展了3.5 GHz频段上5G系统基站与FSS系统的共存研究。结果表明,3.5 GHz频段上5G系统基站对FSS地球站同频干扰较大,难以实现两系统同频共存,邻频部署时可通过一定的措施实现两系统共存。
关键词:
5G
3.5GHz
FSS
共存研究

微电子技术

16 nm FinFET工艺信号EM问题的分析和解决

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179005

作者:杨会平,蔡 琰,施建安

作者单位:英伟达半导体科技(上海)有限公司北京分公司,北京100020

摘要: 信号电迁移的问题在先进工艺节点越来越受到重视。通过一个基于16 nm TSMC工艺的SoC芯片,分析了Innovus和Voltus两个工具在信号电迁移分析结果的差异。通过对成因的分析,解决了Innovus存在的问题,使得绝大多数信号电迁移问题在布局布线阶段得到解决,大大缩短了后端设计收敛时间。
关键词:
信号电迁移
16nmFinFET
自动布局布线
Innovus
Voltus

基于硬件仿真加速平台的PCIE系统级调测试方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179008

作者:柏 颖1,马玲芝1,郭 嘉1,陈少辉2

作者单位:1.天津飞腾信息技术有限公司,天津102209;2.Cadence,广东 深圳518040

摘要: 在带真实PCIE设备的系统级测试环境中,由于驱动程序或应用测试程序的更换,可能需要频繁引导操作系统,造成额外时间开销;同时,由于真实外设的存在,系统调试能力急剧降低,给调试带来巨大挑战。分别对带真实PCIE设备的系统级验证流程及调试进行了优化。验证流程方面,一方面采用“抽屉式”内存管理机制,通过ramdisk直接更换驱动程序及benchmark,避免重复引导OS;另一方面,通过Ethernet通路实现程序更换,进一步节省状态恢复、PCIE热复位时间。调试能力优化方面,利用display buffer,SDL捕捉关键信号并导出处理后还原成波形,并通过选定合适的捕捉信号、buffer深度、降频操作,尽可能增大连续波形长度,改善调试能力。
关键词:
硬件仿真加速
ICE
系统级仿真
PCIe

高速串行总线过孔结构优化及设计与仿真协同流程

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179004

作者:吴 均1,黄 刚1,庄哲民2

作者单位:1.深圳市一博科技有限公司,广东 深圳518057;2.Cadence深圳分公司,广东 深圳518000

摘要: 56 G PAM4已经是近年来高速串行总线设计的新热点,同时行业也开始关注56 G NRZ和112 G PAM4的实现。速率提升带来了通道设计的挑战,尤其是过孔结构的优化,是无源通道性能的关键指标。从两方面来介绍过孔结构优化,首先讨论如何确保优化的准确性,如何通过仿真测试校准的方法流程得到准确的过孔结构的S参数,准确的仿真是优化过孔结构的前提。在对测试结果校准的基础上讨论如何进行准确的过孔仿真,对比不同优化方式的结果及影响。同时,关注Cadence Sigrity新的HSSO(High Speed Structure Optimizer)工具及流程,提升了设计及仿真优化的效率,更重要的是提升了设计与仿真之间沟通的效率,并减少沟通不畅带来的质量问题。
关键词:
高速串行设计
过孔
仿真测试校准
HSSO

数字为主的混合信号设计的验证方法学

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179007

作者:梁 超1,2

作者单位:1.哈尔滨工业大学 航天学院,黑龙江 哈尔滨150001;2.恩智浦半导体苏州研发中心,江苏 苏州215011

摘要: 混合信号验证在当前SoC设计中的作用越来越重要, 被称为芯片流片以前的健康体检, 可以有效避免芯片二次流片。结果证实大部分芯片的问题可以通过合适的混合信号验证方法发现。当前混合信号验证的主要挑战包括行为级模型建模、晶体管级仿真速度、低功耗验证等,介绍了微控制器芯片KW41中使用的一整套混合信号验证方法, 包括使用电路模型产生器生成wreal模型, 混合模式数模混合信号仿真,模拟电路断言和电路检测帮助实现自动化检验,模拟电路检测发现模拟电路潜在问题,用XPS MS做全芯片晶体管级仿真。该方法适用于所有数字设计为主的芯片。
关键词:
混合信号验证
wreal模型
电路模型产生器
XPS
全芯片晶体管级仿真

基于抗随机性故障分析的高效率可测试设计方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179006

作者:白宇峰,吕寅鹏

作者单位:(格罗方德半导体科技(上海)有限公司,上海201204)

摘要: 为了在提高芯片测试覆盖率的同时减少生产测试时的测试向量,提出了一种基于对电路进行抗随机向量故障分析,进而在电路中插入测试点,从而提供芯片的测试效率的方法。实际电路的实验结果表明,使用了该方法的可测性设计,在不损失测试覆盖率的情况下,能够有效地减少平均45.85%的测试向量,从而帮助设计者提高芯片的测试效率。
关键词:
抗随机性故障分析
可测试设计
测试点
测试覆盖率

片上电源网络EMI二维分布的测量方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170048

作者:王奕斌,颜 麟,粟 涛,陈弟虎,王自鑫

作者单位:中山大学 电子与信息工程学院,广东 广州510275

摘要: 了解电磁干扰(EMI)在片上电源分配网络中的分布,能为研究芯片电磁抗扰性提供重要的信息。提出了一种感应阵列用于测量EMI的分布。利用感应阵列在电源上产生周期性噪声并将其频谱作为反馈信号,将受测电路的片上电源分配网络当作反馈信号的传输路径,电源引脚作为观测接入点。这种分布测量方法不需要额外独立的供电网络为测量电路供电,不会引入额外的芯片引脚,完全由数字标准单元组成,实现简单。在Global Foundry 180 nm工艺下设计完成了感应阵列,并通过晶体管级仿真和电路实验验证了方法的可行性。
关键词:
芯片
电磁干扰
电源网络
二维分布
噪声频谱

Sigmoid函数的分段非线性拟合法及其FPGA实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170569

作者:宋宇鲲,高晓航,张多利,杜高明

作者单位:合肥工业大学 微电子设计研究所,安徽 合肥230009

摘要: 使用分段非线性逼近算法计算超越函数,以神经网络中应用最为广泛的Sigmoid函数为例,结合函数自身对称的性质及其导数不均匀的特点提出合理的分段方法,给出分段方式同逼近多项式阶数对逼近结果精度的影响。完成算法在FPGA上的硬件实现,给出一种使用三阶多项式处理Sigmoid函数的拟合结果及流水线架构,处理精度达到10-5数量级,最大频率达到127.327 MHz,满足了高速、高精度的处理要求。
关键词:
分段非线性逼近法
Sigmoid函数
FPGA

一种低时钟频率下UHF RFID标签芯片PIE解码电路的实现方案

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170570

作者:周芝梅1,2,张 彤1,2,刘 亮1,2,张海峰1,2

作者单位:1.北京智芯微电子科技有限公司,国家电网公司重点实验室 电力芯片设计分析实验室,北京100192; 2.北京智芯微电子科技有限公司,北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心,北京100192

摘要: 对于标签芯片,降低系统时钟频率是降低功耗、提高通讯距离的最有效手段。首先从理论上按照一种等效判决方法推导出PIE解码电路的更低时钟频率,提出了一种低时钟频率下基于ISO 18000-6 TYPE C协议的UHF RFID标签芯片解码电路的实现方案。设计的解码电路大幅度降低了标签芯片解码电路功耗,提高了标签响应灵敏度。
关键词:
射频识别
标签
PIE
解码电路
ISO18000-6TYPEC

加载微扰金属块的消失模波导带通滤波器的阻带性能分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170645

作者:李 坤,屈德新,钟兴建,陈 正

作者单位:解放军理工大学 通信工程学院,江苏 南京210007

摘要: 介绍了一种通过在消失模波导滤波器中加载微扰金属块来提高滤波器阻带宽度的方法,并给出了滤波器的等效电路图。基于一款Ku波段五阶消失模波导带通滤波器,利用HFSS软件仿真分析确定了微扰金属块最佳加载位置。测试结果表明,加载微扰金属块有效抑制了滤波器第一寄生通带的突起,从而起到提升消失模波导滤波器阻带性能的作用。
关键词:
阻带性能
带通滤波器
消失模波导
Ku波段

嵌入式技术

基于嵌入式以太网的分布式数据采集系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166610

作者:付良瑞1,陈耀宏2,胡祥超1,朱宝良1

作者单位:1.西北核技术研究所,陕西 西安710024;2.中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安710119

摘要: 地震勘探是目前探测石油、天然气和煤炭等地下资源的重要手段。提出了一种可用于地震勘探的分布式数据采集系统,能够高精度地采集数据,通过以太网长线传输后集中处理并存储数据,利用电流环电路和长稳时钟解决了时钟同步问题。实验证明:系统工作稳定,数据传输可靠,性价比较高,具有良好的应用前景。
关键词:
分布式
W5300
长距离以太网
电流环

非接触式睡眠状态识别算法硬件化实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166939

作者:王 皓,陈少勇,王佳权,黄启俊

作者单位:武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉430072

摘要: 提出一种基于SoC并利用PVDF非接触式传感带对多维度生理信号进行实时处理的硬件化算法。从PVDF压电薄膜传感带中获取生理信号,经过前端电荷放大、滤波、ADC采样后进入可编程逻辑器件FPGA。算法采用流水线设计,提取生理信号的特征值、计算体动合成指数,通过软核处理器Nios接收硬件化计算结果,对睡眠状态进行最终识别。经实验对比验证,该算法能在19 ms内识别人体睡眠时的肢体律动、正常呼吸、呼吸暂停3种状态,极大地缩短了软件处理的时间,同时为医生诊断呼吸暂停综合症提供病理依据,在医院临床和家庭监护方面具有参考价值。
关键词:
非接触式
硬件化实现
睡眠状态
呼吸暂停

极地冰架热水钻钻头测控系统研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166619

作者:周巧娣,同 懿,余小非

作者单位:杭州电子科技大学 电子信息学院,浙江 杭州310018

摘要: 针对冰架热水钻在南极极端条件下的应用,设计并实现了一套南极冰架热水钻钻头测控系统。该系统以STM32微处理器为核心,结合RS485远程通信,实现了钻头温度、压力、位移、姿态、声学孔径等参数的实时获取,并能够通过对随钻换向舱内的高压水流电磁阀进行控制实现射流方向的切换。测试结果表明,系统能够在高低温条件下稳定可靠地工作,满足在南极工作的需求。
关键词:
冰架
热水钻
STM32
测控系统

冰芯直流电导率测定系统研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166817

作者:王琦宏1,刘敬彪1,安春雷2,史剑光1,于海滨1

作者单位:1.杭州电子科技大学 电子信息学院,浙江 杭州310018;2.中国极地研究中心,上海200136

摘要: 针对冰芯直流电导率检测技术在冰芯处理分析中的应用,通过对国外手持式冰芯直流电导率测定仪的改进,研制出基于高压微小电流检测原理的自动冰芯直流电导率测定仪。系统以STM32F103处理器为核心,结合ADS1240精密模数转换器、光栅尺位移传感器、小型高压模块及伺服电机,实现测量电极在待测冰芯上的自动滑动测量,以及冰芯直流电导率数据的采集、传输和存储;同时,系统具备上位机界面,以完成伺服电机速度和方向的控制,以及测试数据的显示与保存。经测试,系统能可靠地完成冰芯固体的电导率检测,满足了设计要求。
关键词:
冰芯
电导率检测技术
伺服电机
光栅尺
STM32

测控技术与仪器仪表

16通道脑电采集系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166953

作者:叶志雄1,2,罗锦宏3,糜 超1,2,邹 凌1,2

作者单位:1.常州大学 信息科学与工程学院,江苏 常州213164; 2.常州市生物医学信息技术重点实验室,江苏 常州213164;3.常州信息职业技术学院,江苏 常州213164

摘要: 针对现有脑电采集设备成本高、不便携等问题,设计了一套16通道脑电采集系统。该系统具有优化电源,可以电池供电;级联多个模拟前端扩展为多通道的脑电采集系统,并通过片选信号选择所需通道数,以动态和个性化的方式配置每个通道;通过高速无线模块将脑电信号发送至上位机。为测试系统性能,分别采集、分析了5位被试者的自发脑电信号和稳态视觉诱发脑电信号。自发脑电闭眼时出现明显的α节律;稳态视觉诱发脑电信号在对应的刺激频率和谐波上出现谱峰。实验结果表明:该采集系统可准确采集到人体自发脑电和诱发脑电信号,并可用于脑机接口应用领域,具有一定理论与应用价值。
关键词:
脑电采集
级联
自发脑电
稳态视觉诱发脑电

回波峰值特征声学测温及DSP+FPGA测温系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.167007

作者:徐光宇1,熊庆宇1,2,贾睿玺1,张 瑞1

作者单位:1.重庆大学 自动化学院,重庆400044;2.重庆大学 软件学院,重庆400044

摘要: 针对声学测温高精度、实时性和抗干扰的性能要求,提出一种基于回波峰值特征统计方法测量声波飞渡介质温度的算法,设计系统采用以高速ADC模数转换芯片为外设,FPGA可编程逻辑芯片缓存高速采样数据,DSP数字信号处理器为运算核心的处理系统,对声波飞行时间ToF进行快速精确实时测量。实验结果表明,系统能准确跟踪接触式测温仪为参照的介质温度变化。与阈值法和互相关法对比,该算法适应嵌入式系统,运算速度快,抗干扰性强。
关键词:
声学测温
声波飞渡时间
回波峰值
DSP
FPGA

基于MAC的PLC双机冗余方法及系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179001

作者:赵德政,黄 兵,丰大军,张晓莉,徐一凤

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 针对目前PLC控制系统双机冗余方法的缺陷和不足,提出了一种基于MAC的PLC双机冗余系统。PLC双机冗余系统由两个完全相同的PLC控制器组成,每个控制器都带有专用的MAC控制器作为冗余通信的数据收发器。基于MAC的PLC双机冗余系统避免了高可靠PLC双机冗余系统对于控制器必须具有独立专用冗余通信模块的苛刻要求,直接使用MAC作为冗余通信的数据收发器,省略了上层以太网协议栈,降低了冗余系统的构建成本,提高了冗余通信的实时性,增强了冗余系统的灵活性。
关键词:
PLC
双机冗余
MAC
状态机

电网GIS数据移动采集终端设计方法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170014

作者:林永峰1,王 颖2,陈 亮1

作者单位:1.国网天津市电力公司电力科学研究院,天津300384;2.天津市电力公司路灯管理处,天津300151

摘要: 针对电网资源数据采集需求,研制一个高精度、高效率,能够自动完成数据处理、匹配和检查的一体化数据采集终端设备。该设备能够规范数据来源、数据采集过程、数据采集结果处理方法,去除电网GIS数据内业处理环节,降低电网GIS数据获取的难度。同时,依据最小使用权限原则,制定涉及硬件、软件、传输通道层面的采集终端信息安全保障方法,确保终端设备所存储关键电网基础设施地图数据以及现场采集坐标数据、照片数据、基础台账数据的安全,有效降低移动终端敏感数据外泄风险,保证电网GIS数据获取的完整性、准确性、及时性。
关键词:
GIS数据
移动终端
数据采集
信息安全

基于分区测试的翻转故障注入方法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170808

作者:王 鹏1,张道阳1,2,芦 浩1,薛茜男1

作者单位:1.中国民航大学 天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300; 2.中国民航大学 安全科学与工程学院,天津300300

摘要: 针对航空器中SRAM型FPGA的单粒子翻转效应故障注入研究越来越重要的趋势,提出基于分区测试的翻转故障注入方法。根据FPGA配置帧的结构特点,对其进行分区测试,分析配置存储器中的敏感位,找到FPGA配置帧中最为敏感的区域。基于动态可重构技术设计了故障注入测试系统,并进行了试验验证。测试结果表明,该方法具有较好的准确率,且能够大大提高翻转故障注入测试的测试效率。
关键词:
分区测试
故障注入
FPGA
翻转故障

基于AFE4490的反射式脉搏血氧检测系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170022

作者:甘永进1,2,甘国妹1,蒋曲博2,宁维莲1,胡良红1

作者单位:1.玉林师范学院 电子与通信工程学院,广西 玉林537000; 2.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林541004

摘要: 因透射式血氧仪检测范围受限,根据反射式测量原理设计光电容积脉搏波探头检测模块,并采用MSP430超低功耗单片机结合血氧模拟前端AFE4490实现对光电容积脉搏波的采集。由MSP430控制AFE4490实现双波长发光管交替发光、数据采集以及放大滤波,并采用数字信号处理技术进行去噪工作。实验表明,所设计的反射式血氧检测系统能有效地检测指尖脉搏,处理得到的脉率和血氧参数误差在3%以内。
关键词:
脉搏波
模拟前端
信号处理
反射式血氧

通信与网络

基于FPGA的EtherCAT从站通信链路分析与验证

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179002

作者:马保全1,2,姚旺君1,2,刘云龙1,2,张晓莉1,2,黄 兵1,2,赵德政1,2

作者单位:1.工业控制系统信息安全技术国家工程实验室,北京100083;2.华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: EtherCAT是工业控制领域广泛应用的现场总线之一,从站控制器ESC(EtherCAT Slave Controller)是从站模块实现EtherCAT协议数据通信的关键,对从站控制芯片实现自主可控是工业控制系统国产化研发的重要基础。基于EtherCAT通信协议及基本通信功能逻辑,设计了EBUS编码/解码、Auto-forwarder、Loop-back function关键通信节点的FPGA状态机,并通过解析各阶段数据状态变化,验证了各节点通信数据的正确性。实验结果表明,基于上述状态机的FPGA实现EtherCAT从站基本通信链路是完全可行的。
关键词:
EtherCAT
现场总线
FPGA
ESC
从站模块

基于综合信任抵御SSDF攻击的频谱态势融合方案

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166392

作者:李方伟,李俊瑶,朱 江,刘亚利

作者单位:重庆邮电大学 移动通信技术重庆市重点实验室,重庆400065

摘要: 分布式认知无线电网络中一般不存在收集所有用户信息的融合中心,为了对抗频谱感知过程中恶意次用户发起的篡改频谱感知数据(SSDF)攻击,提出一种基于综合信任的频谱态势融合算法。该算法通过评估次用户间每次交互的满意度得到节点的瞬时信任度,并通过一致性检测,累积获取各个节点所有邻接次用户的长期信任度,结合二者得到动态的综合信任作为协作频谱感知时次用户间交互数据可靠性的主要参考指标,遏制恶意用户影响。理论分析与仿真结果表明,该方案在收敛性和稳定性上优于传统合作频谱感知算法,抵抗攻击能力增强,频谱检测准确率得到提升。
关键词:
分布式认知无线电网络
频谱感知
SSDF攻击
综合信任

Massive MIMO系统中最大化能量效率研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166229

作者:吴君钦,彭 斌

作者单位:江西理工大学 信息工程学院,江西 赣州341000

摘要: 大规模MIMO(多输入多输出)技术可以通过增加基站天线数目来提高频谱效率和能量效率,作为未来移动通信物理层的关键技术。通过在小区中部署适宜的用户数目K、最佳的基站天线数目M以及发送功率来最大化能量效率,使用ZF(迫零)对上行链路和下行链路进行处理,并通过一个典型的MIMO功率消耗模型来揭示上述所提及的参数对能量效率的影响。仿真结果表明,随着基站天线数目的增加,增大发送功率不仅能够使系统服务更多的终端数,而且有助于提升整体的能量效率。
关键词:
大规模MIMO
ZF
能量效率
功率模型

基于因子图拉伸的SC-FDE联合信道估计接收机

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166617

作者:袁正道1,2,王忠勇3,张传宗3,吴 胜4

作者单位:1.解放军信息工程大学 信息系统工程学院,河南 郑州450001;2.河南广播电视大学 信息工程学院,河南 郑州450008; 3.郑州大学 信息工程学院,河南 郑州450001;4.清华大学 宇航研究中心,北京100084

摘要: 提出了一种基于因子图-消息传递算法的联合信道估计单载波频域均衡(SC-FDE)接收机。针对现有联合信道估计接收机中存在的复杂度和性能之间的矛盾,利用因子图拉伸方法对现有模型进行拉伸变换。变换之后的因子图模型可以将现有模型中的观测节点分割为几个节点的组合,并依据分割后节点的自身特点采用更合适的消息传递规则,进而避免了各种消息传递规则的固有缺陷。仿真结果表明,相比已有联合接收机算法,所提出的基于因子图拉伸和联合期望传播-平均场(BP-MF)算法在提升性能的情况下能够显著降低复杂度。
关键词:
消息传递算法
单载波频域均衡
联合信道估计接收机
因子图拉伸

计算机技术与应用

基于基元自相关图和结构元直方图的图像检索

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.165978

作者:刘芳辉,郭 慧,张 培,周邵萍

作者单位:华东理工大学 机械与动力工程学院,上海200237

摘要: 针对目前的基元自相关图在表达图像颜色特征时空间相关性不强、基于单一特征检索时精度低的问题,提出了一种改进的基元自相关图和结构元直方图的图像检索方法。首先,将彩色图像非均匀的量化为63种颜色,并且对图像进行均匀分块,同时采用子块颜色代表值代替子块内每个像素点的颜色值;然后用定义的基元和结构元分别统计每个子块信息并提取图像基元自相关图和结构元直方图;最后综合提取的两个特征进行相似性度量。实验结果表明,相较于以颜色自相关图、基元自相关图及基于结构元的图像检索方法,该方法有效地提高了检索的精准率,改善了检索结果的排序值,并具有很好的稳定性。
关键词:
图像检索
基元自相关图
结构元直方图
颜色代表值
相似度

基于改进的遗传算法的MANET最优路由生成方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166557

作者:李 梅1,武海燕2,奚建清3,蔡建轩1

作者单位:1.广东农工商职业技术学院 网络中心,广东 广州510507; 2.铁道警察学院 公安技术系,河南 郑州450000;3.华南理工大学 软件学院,广东 广州510006

摘要: 为解决移动自组织网络的动态负载均衡问题,提出了一种基于遗传算法的最优路由生成方法。首先,将移动自组织网络中的节点集合看作一个种群,将各节点看作基因,将节点的排列组合看作染色体。然后,依据节点的能量和距离来构建遗传算法的适应度函数,并结合记忆强化和精英移民机制解决移动自组织网络中的动态负载均衡问题。最终通过选择、交叉和变异操作求解最优路由。实验结果表明,该方法在保证高报文送达率和低端到端平均延时的前提下,可以大幅提高网络的吞吐量。
关键词:
路由协议
遗传算法
移动自组织网络
无向图
拓扑结构

基于KELM决策融合的语音情感识别

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.165055

作者:张雪英,张 乐,孙 颖,张 卫

作者单位:太原理工大学 信息工程学院,山西 太原030024

摘要: 针对语音情感信号的复杂性和单一分类器识别的局限性,提出一种核函数极限学习机(KELM)决策融合的方法用于语音情感识别。首先对语音信号提取不同的特征,并训练相应的基分类器,同时将输出转化为概率型输出;然后利用测试集在基分类器的输出概率值计算自适应动态权值;最后对各基分类器的输出进行线性加权融合得到最终的分类结果。利用该方法对柏林语音库中4种情感进行识别,实验结果表明,提出的融合KELM方法优于常用的单分类器以及多分类器融合方法,有效地提高了语音情感识别系统的性能。
关键词:
语音情感识别
核函数极限学习机
决策策略
概率矩阵

结合改进编辑距离与SVM的图像分类方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166473

作者:魏艳鸣1,田建立2,郭荣幸3

作者单位:1.河南经贸职业学院 计算机工程学院,河南 郑州450018;2.黄河科技学院 信息工程学院,河南 郑州450019; 3.郑州航空工业管理学院 电子通信工程学院,河南 郑州450018

摘要: 提出了一种图像分类方法,结合图像的多尺度字符串表示以及改进的编辑距离和SVM分类器进行图像分类。首先,对图像进行多尺度分块,提取各个归一化图像子块上的方向梯度直方图特征,并将生成的多尺度特征向量用多个字符串进行表示;然后,提出融合编辑操作,改进字符串的编辑距离,通过计算两幅图像对应的两组字符串之间的改进编辑距离来测量两幅图像的相似度;最后,采用改进的编辑距离计算径向基函数,进行改进的SVM分类。实验结果表明,该方法的分类正确率高,且平均分类耗时少。
关键词:
图像分类
支持向量机
方向梯度直方图
径向基函数
多尺度

电源技术与应用

单相PWM整流器DQ变换控制的模拟电路设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166103

作者:刘 炜,卢伟国

作者单位:重庆大学 电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044

摘要: PWM整流器控制中常通过引入坐标变换实现系统有功无功解耦,以简化控制器设计。为此,提出了一种基于全通滤波器方式的坐标变换模拟电路设计方案,应用所提坐标变换方案并结合单相PWM整流器给出了虚拟DQ变换的双环控制结构,同时基于系统模型分析分别给出了电压环和电流环补偿器的参数设计结果,进一步构建出系统的具体模拟控制电路,最后通过实验验证了所提坐标变换电路与补偿器参数设计的有效性。
关键词:
PWM整流器
坐标变换
全通滤波器
双环控制

滑模控制光伏阵列最大功率点的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.165888

作者:孙昌旭,吴孔平,鹿青梅

作者单位:安徽理工大学 电气与信息工程学院,安徽 淮南232001

摘要: 光伏阵列中最大功率点跟踪广泛地采用基于滑模控制方式,但存在结构复杂、响应速度慢等缺点。基于此,提出一种扰动观察法与滑模控制法相结合控制最大功率点跟踪方法。该方案滑模面需要一条直线滑动线,该滑动线与光伏特性曲线在最大功率点处彼此交叉时,可以对其位置进行调整。升压斩波电路的切换模式受该直线滑动线直接影响,迫使光伏阵列工作点沿着光伏特性曲线和滑动线交叉点移动,从而光伏阵列将会产生最大功率。实验结果表明:该方法与已有的滑模控制相比较,具有设计结构简单、能够快速跟踪最大功率的特点。
关键词:
光伏阵列
最大功率点
滑模控制

基于优化求导经验模式分解法的谐波检测方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166011

作者:吴 衍,马碧芳,李立耀,陈国钦

作者单位:福建师范大学福清分校 电子与信息工程学院,福建 福清350300

摘要: 为准确实时监测抑制电力系统谐波,提出优化求导经验模式分解(DEMD)算法的谐波电流检测法。该法将电流信号分解成内在模式函数(IMF),精确捕捉信号中非线性和不稳定的谐波分量;该法用端点的一阶导数为参数用埃尔米特多项式得到上下包络线,以此解决端点效应问题。使用该法设计了谐波检测器并进行仿真实验,结果表明:该法可精确地分解信号的基波和谐波分量,余量与原信号的趋势分量相关系数(CORR)为0.998,相对均方根误差(RRMSE)仅0.0191,抑制了端点效应;且该法能够实时跟踪检测非平稳信号,基波与原信号延时仅为4 μs,满足有源电力滤波器(APF)需要。
关键词:
DEMD算法
谐波电流检测法
有源电力滤波器APF
电力系统

一种单开关多路均流输出LED驱动电路的分析与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166329

作者:魏晓群,常天海

作者单位:华南理工大学 电子与信息学院,广东 广州510640

摘要: 针对现有多通道LED均流技术的结构和控制逻辑较复杂的问题,提出一种基于谐振电容的单开关多路输出LED驱动电路。与传统的有源和无源均流方法相比,该驱动电路只使用一个半导体开关管和一个磁性元件,如电感或变压器,而且可以驱动奇数或偶数通道的LED负载,因此该电路具有体积小、成本低、性能高等优点。另外,该驱动电路只需通过控制一条支路的电流便可实现各通道的电流平衡,控制电路和控制逻辑均较为简单。对该驱动电路的均流原理进行了分析,并通过PSIM仿真软件和实验样机对分析结果进行了验证。
关键词:
均流技术
谐振电容
单开关
LED驱动电路

一种新型的单相逆变器并联控制方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.165516

作者:黎凡森1,曹太强1,2,陈显东1,胡 鹏3

作者单位:1.西华大学 电气与电子信息学院,四川 成都610039; 2.流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川 成都610039;3.成都麦隆电气有限公司,四川 成都610500

摘要: 在并联系统中,逆变器输出电压幅值、频率或相位的微小差异都会产生环流,造成系统无法正常工作。引用三相VSG的控制原理,分析了单相逆变器并联系统均流控制方法。用同步发电机转子运动方程对其调速性能进行模拟,消除了无功功率和线路阻抗之间的耦合关系,更好地实现均流。加入虚拟阻抗后,使系统呈现近似感性,减小线路阻抗对整个系统的影响。仿真结果表明:并联系统环流得到有效抑制,减小到0.008 A左右,孤岛运行时输出电流谐波含量在0.8%,系统的频率能较好地稳定在50 Hz。基于VSG的控制方法能够为单相并联逆变系统输出电压提供频率、相位和和电压支撑。
关键词:
虚拟同步发电机
单相逆变器
并联
环流
虚拟阻抗

基于H桥的压电陶瓷物镜驱动器控制电源设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.165755

作者:黄世玲1,2,陈 华1,林广升1

作者单位:1.广西大学 计算机与电子信息学院,广西 南宁530004;2.南宁学院 机电与质量技术工程学院,广西 南宁530200

摘要: 研究了一种应用于数字共焦显微系统的压电陶瓷物镜驱动器控制电源,采用高压桥式运放电路驱动小功率三极管H桥方式输出,改进了传统驱动电源在小幅度信号输出时驱动电流小、驱动容性负载响应速度慢等问题。设计了一种过流过压保护电路,对输出电流电压进行监控,由微控制器设置保护临界点,提高了控制电源的稳定性与可靠性。制作了方案的实验电路进行测试,经实验测试该压电陶瓷物镜驱动器控制电源各项指标均符合设计要求。
关键词:
压电陶瓷
控制电源
数字共焦
桥式运放
低纹波