新型离散小波系统的综合性能评价

在数字通信系统中,系统的误码率(BER)和带宽效率(bandwidth efficiency)是数字通信系统的两个最重要的系统性能评判指标。传统的数字通信评价方法只能对通信系统中误码率或带宽效率中的一项性能指标进行分析,抉择出较优系统,这样往往忽略了另一项重要的系统性能评判指标。本文将引用一种新的数字通信系统总体评价方法,这种评价方法能够综合考虑系统误码率和带宽效率,对OFDM,DWT-OFDM以及一种新型数字通信调制系统进行综合性能评判,从而抉择出综合性能较好的数字通信系统     

矿井透地通信中语音信号调制解调方式分析

根据不同调制解调方式特点,在考虑矿井透地通信信道特性的基础上,对二进制振幅键控、二进制频移键控、二进制差分相移键控等调制方式在不同解调方式下的误码率进行了仿真对比,结果表明:二进制频移键控相干解调方式具有一定的抗噪声和抗频率选择性衰落能力,可有效降低语音信号在传输过程中的误码率,提高透地通信的可靠性和准确性,更适合作为井下无线透地通信中语音信号的调制解调方式。     

一种新型混沌扩频卫星隐蔽通信算法

针对Logistic及改进型混沌映射只存在唯一满映射点的缺陷,设计了一种新型混沌映射函数,拓宽了满映射参数的取值范围,进而提高了混沌序列遍历性,并基于相干混沌移位键控技术,构建了新型混沌扩频卫星隐蔽通信系统。分别对新型混沌序列的随机性、相关性和平衡性,以及隐蔽通信系统的误码率进行了仿真分析,结果表明:新型混沌映射比已有映射遍历性更好,平衡性更高。原业务信号与扩频调制信号的功率比值大于20dB时,原业务接收机接收误码率基本不受影响。扩频因子为80、信道信噪比大于6dB时,隐蔽接收机误码率小于10-3,能满足一定的隐蔽通信要求。     

PLC中联合PTS的脉冲噪声抑制技术

针对电力线通信(PLC)存在脉冲噪声对信息传输造成严重干扰的问题,提出一种联合部分传输序列(PTS)的脉冲噪声抑制技术来降低PLC系统中的脉冲噪声干扰,提高通信的可靠性.针对传统非线性法在高峰均比下性能大幅降低的缺陷,通过在噪声抑制前引入PTS技术降低信号峰均比,提高脉冲噪声和信号的区分度;结合Clipping和Blanking技术,达到抑制脉冲噪声的目的.仿真结果表明,与传统技术相比,该技术显著降低了误码率(SER),改善了系统性能.     

水下通信中TCM的关键技术研究

网格编码调制技术克服了传统通信体制中调制与编码的分离独立设计而制约数字通信系统性能的缺陷;在分析TCM工作原理的基础上,介绍了其关键的组成部分,最后通过仿真比较了未编码4PSK调制解调技术与TCM技术的性能,仿真结果表明,在误码率相同的情况下,TCM技术比未编码4PSK要多出很可观的渐进编码增益,这在功率与带宽受限的水声信道中是很有意义的.     

基于MUI的THMA-UWB系统性能分析

针对多用户超宽带无线电通信,分析在MUI情况下的THMA-UWB系统的性能。重点介绍了最佳二进制正交脉冲位置调制(2PPM)和二进制反极性脉冲幅度调制(2PAM)多用户通信的基本原理,从理论上对基于SGA环境下的THMA-UWB系统性能进行了分析,包括几种调制方式和参数对系统抗干扰影响的分析,最后对系统的误码率进行了仿真比较。理论推导和仿真分析表明,使用SGA估计系统误码率的有效性在用户数目的选取、脉冲形成因子和比特速率上都对系统有较大影响,2PAM-THMA超宽带系统性能要优于2PPM-THMA超宽带系统的性能,且前者的系统误码率的下限更低,系统性能明显更优良。     

OFDM系统近似均匀的动态分组自适应调制算法

为了提升OFDM通信系统的性能,提出一种基于近似均匀动态分组的自适应调制算法。考虑到子载波增益、噪声强度和码率等因素,提出了更完备的动态分组依据,将OFDM系统中的子载波分组,然后以组为单位自适应分配通信资源。仿真结果表明,所提出的方案与已有的Fischer等自适应调制算法相比,在误码率性能接近的前提下,极大地降低了运算复杂度。     

陈-Mobius多路载波数字通信系统及性能仿真

将几种常用数字波形的陈-Mobius逆变换作为多路载波数字通信系统数字输入信号的编码波形函数族,由其对二进制输入信号进行调制后直接叠加在一起在一个物理信道上进行传输;在接收端,用与各调制编码波形对应的正交的数字波形对各路信号进行同步相干解调,从而构成新的相干调制解调系统;而调制编码波形与解调波形函数族这两个函数族内部本身却是非正交的;而后应用MATALAB平台对这种新型多路载波数字通信系统进行性能仿真,在大量仿真平均的基础上,绘出了使用各函数族的系统的位错率对信噪比曲线,并与传统的相干调制解调系统的仿真结果相比较;结果表明,该系统具有更优异的抗强噪声与干扰的性能,可实现多路载波数字通信的直接叠加,节约系统的初始投资与运行费用.     

体导电信道分析与研究

为了降低植入器件的功耗和有效控制植入器件,提高通信效率,提出了一种基于体导电的低功耗数字通信模型。当体导电流的工作频率在kHz级,生物背景信号干扰是微不足道的,体导电信道可近似为加性高斯白噪声信道。从香农信息论出发,推导出二维凋制下的信道容量公式,从而得到推论：在极低信噪比时采用两电平调制就能相当有效地利用信道容量,在高信噪比时,为了充分利用信道容量必须采用多电平调制。利用SystemView对信道进行仿真,证明体导电数字通信的可行性,并得出采取调制方式的必要性,以及误码率和信噪比的关系。     

变换域通信系统在煤矿井下的应用研究

针对煤矿井下复杂的电磁环境以及现有矿用无线通信系统抗干扰能力差的问题,分析了变换域通信系统应用于煤矿井下的可行性,提出了矿井变换域通信系统发射机和接收机的设计方案,并模拟井下电磁环境对矿井变换域通信系统的功率谱、阈值比较后的功率谱、调制波形和误码率进行了仿真分析。分析结果表明,该系统具有较好的抗干扰和抗噪声特性及较低的误码率,可在复杂的电磁场环境中有效地通信。     

非视距环境中的无线网络残差加权定位算法

无线定位已成为物联网应用的重要研究内容,为减小非视距(NLOS)误差对传统定位算法的精度的影响。因此提出一种基于目标临时位置估计的残差幂次方加权定位算法。算法核心在于先利用分组定位得到不同目标节点估计位置,并将位置之间的差值定义为临时定位残差。然后区别于传统残差加权定位算法,本文提出用残差的高次幂作为加权函数,并通过仿真搜索最优的加权函数。仿真结果表明,当LOS-SN数目不小于2时,本文算法在定位精度上远高于传统的NLOS抑制定位算法。和传统的残差加权定位算法(RWGH)相比,本文所提算法的定位精度提高了近60%,同时降低了对LOS-SN个数的要求。和半正定规划(SDP)相比,定位精度提高了近38%,并降低了计算复杂度。     

基于全固态离子选择性电极的多巴胺生物传感器研究

提出了一种全固态的多巴胺离子选择性电极。该电极以金作为导电基底,聚(苯乙烯磺酸钠)掺杂的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT/PSS)作为固态电解质,电解质层上覆盖多巴胺敏感膜,将12-冠醚-4(CE)和四苯硼钠(NaTPB)合成产物CE-TPB作为敏感膜的离子载体。经过优化后的多巴胺传感器在多巴胺浓度为10^-5 μmol/L^10^-2 μmol/L范围内呈线性相关,斜率为(52.09±0.38)mV/decade,检测下限达到(7.69±0.77)μmol/L。此外,对多巴胺传感器的抗干扰性、动态响应特性、一致性与重复性以及使用寿命等电极性能进行了测试,均具有良好的表现。     

温度开关动态特性测试方法研究

针对温度开关无法按照常规方法得到时间常数的问题,提出了一种测试温度开关动态特性的方法。采用一只温度传感器作为标准器,通过程序控制温度源,使温度按一定速率进行升温,实时记录温度值。按照不同的升温斜率连续实施两次,利用得到的动作温度数据建立数学模型,从而求出温度开关的时间常数。选取不同的温度传感器作为标准器,对两只德国产温度开关进行测试,分析其对计算出的时间常数的影响。实验结果表明,计算出的时间常数最大相对误差为4.86%,满足温度开关时间常数的测试要求。此方法可推广到研究其他种类的开关,比如湿度开关。     

基于Dubins曲线的无线传感网聚类移动数据采集算法

利用类车型Sink节点实现无线传感器网络的移动数据采集,可以有效延长网络生命周期。考虑类车型移动Sink节点的Kinematic约束,本文提出了一种基于聚类间Dubins平滑曲线的移动数据采集算法。整个无线传感器网络被划分为多个不重叠的聚类区间,聚类内采用最小生成树路由方法实现传感器节点的无线多跳式数据传输,Sink节点按聚类之间规划的Dubins曲线寻访数据采集点进行移动数据采集,从而兼顾移动数据采集的平滑性和节点能耗的优化性。仿真结果验证了本文算法可以在保证移动路径平滑的约束条件下提高无线传感器网络的能耗效率。     

移动无线传感网的移动感知路径选择算法

为解决稀疏网络环境下移动传感节点的区域全覆盖和数据传输问题,提出一种移动无线传感网的移动感知路径选择算法(MSPS)。在MSPS算法中,用数学公式表示邻居网格集合、区域覆盖率、数据传输时延、节点平均能耗等参数。采用机会路由算法进行数据传输,并建立能保证全覆盖监测区域且权衡数据传输时延、数据传输率和节点平均能耗的移动路径选择优化模型。提出到目标网格的路径寻找方法、初始染色体的确定方法和染色体适应度值计算方法。最终提出修正的多种群遗传算法求解优化模型,获得移动传感节点的最优移动方案。仿真结果表明:不管监测区域内是否存在障碍物,MSPS算法都能提高数据传输率,降低数据传输时延和节点丢弃的总数据量。在一定的条件下,MSPS算法比SGA、TCM_M、RAND_D和RAND算法更优。     

基于多传感器的室内三维定位算法研究

针对消防员在日常救援过程中难以准确获知自身位置坐标的问题,采用姿态传感器和气压计,提出一种室内三维定位算法(ITPA)。在ITPA算法中,根据加速度的幅值均方根、加速度的幅值方差和角速度的幅值均方根,实现过零监测,从而获知消防员的行走步数。根据气压计的数据,采用高度获取,卡尔曼滤波和异常数据处理等操作,获知消防员的高度,并判断其移动行为。通过二维移动距离计算和位置获取操作获知二维坐标。根据消防员的行为对其三维坐标观测值进行修正,并采用Kalman融合算法估计消防员的当前三维位置坐标。实验结果表明:在直行行走、楼梯行走和综合行走下,ITPA算法都能获得较接近真实路线的消防员室内三维位置,降低了算法的步数误差、距离误差和漂移误差,比FINS,IPNS和IPA3D算法更优。     

阻抗匹配抑制时差式气体超声波流量计零漂

时差式气体超声波流量计在测量时现会出现零漂过大的问题,导致整体系统计量准确度不高。针对这种情况,提出了一种通过匹配流道中同一探头在发射状态下的输入阻抗和接收状态下的输出阻抗来抑制零漂的方法。利用贴片电容抬高信号激励端的阻抗,使之脱离与地虚短的状态,避免同一探头在发、收状态切换时的电路结构变化。保持探头谐振频率不变,使超声波探头发收电路固有延时在顺、逆流测量时相等。利用互相关法使顺逆流信号中固有延时相互抵消,实验结果表明,阻抗匹配有效抑制了零漂,20℃时零点误差被抑制在0.000 48 m3/h内,符合1.5级气体流量计国家标准。     

基于电磁力检测细胞粘附力的方法与检测仪器

开发一套测量细胞间、细胞与基质分子间粘附力的仪器。根据磁场力学的原理,由DA(数模)转换模块控制电磁铁电流的大小从而改变磁场,结合麦克斯韦简化公式,磁场对处理过的膜内含有纳米磁粉的细胞具有吸引力的作用,当细胞的粘附力和磁场的作用力达到平衡的时候,通过测量磁场的吸引力就能间接测出细胞间的粘附力大小。结合电子电路软硬件的设计完成了电磁力吸引测量细胞粘附力仪器的开发,并通过Maxwell软件对仪器核心部件——吸盘式电磁铁进行磁场的仿真分析,得到磁场仿真数据,与仪器测试数据进行对照分析,发现这两组数据在所通电流大小和磁力大小的关系趋势上非常吻合。开发了一种细胞粘附力检测仪器,为测量粘附力提供了一种新的方法,通过改变电流大小从而改变磁场大小,得到相应的细胞粘附力大小,具有无接触式测量、不会对细胞造成损伤等优点,该技术具有一定的实用性。     

动态增强影像特征与乳腺癌预后的关联性研究

探讨动态增强影像(DCE-MRI)特征与乳腺癌预后之间的关联性。首先,在61例包含影像和生存数据的数据集中,利用Cox多元回归分析互不相关的特征,找出与无病复发生存(RFS)独立相关的影像特征。然后,在87例包含DCE-MRI和基因表达数据的数据集中,使用弹性网络(elastic-net)回归模型建立影像特征的多基因标签。最后,在独立验证数据集中,测试多基因标签的预后价值。结果显示,纹理特征逆差分与RFS具有最强的独立关联(p=0.034 4)。使用elastic-net回归模型建立了纹理特征逆差分的74基因标签(R^2=0.937),在独立验证数据集中,使用74基因标签把患者分为两组,对不同生存风险水平的RFS(log-rank P=0.011)和总生存期(OS,log-rank P=0.029)进行分层。结果表明,DCE-MRI影像特征对预测乳腺预后有潜在价值。     

自供电的压电振动能与温差热电能融合采集电路设计

环境能量俘获中压电振动能和温差热电能的俘获电路设计已成为近几年研究的热点之一。但由于存在压电换能器和热电换能器输出的能量分别是交、直流形式而难以同时俘获,且热电换能器的开路电压通常要低于三极管的阈值电压而需要借助外部电源供电等问题,本文提出了一种自供电的混合式同步电荷提取HSP-SECE(Hybrid Self-Powered Synchronous Electric Charge Extraction)电路。所提出的HSP-SECE电路,通过压电电压峰值的检测,在其达到峰值时进行压电振动能和温差热电能的同步提取,实现两种能量的融合采集。仿真和实验测试表明,所提出的电路可以有效实现温差热电能和压电振动能的同步采集,与现有的电路相比,在俘获效率、自供电和负载相关性等方面,具有较为明显的优势和特色。