本研究讨论了与精密全球导航卫星系统 (GNSS) 定位技术相关的最新主题。这里的精密定位意味着可以以厘米级精度估算位置。支持精密 GNSS 定位的技术包括定位卫星数量的增加和校正数据的可用性。智能手机现在能够进行厘米级定位。对于校正数据,主要用于测量的实时动态定位 (RTK)-GNSS 和新的精密点定位-实时动态 (PPP-RTK) 和 PPP 正在引起关注。日本准天顶卫星系统是首批免费广播 PPP-RTK 和 PPP 校正数据的系统之一。RTKLIB 长期以来一直因实时和后处理精确定位而广受欢迎。在这里,我简要介绍了一种改进该软件的方法。随着 GNSS 在高级驾驶辅助系统、自动无人机和机器人等高可靠性应用中的使用日益增多,精密定位技术仍然至关重要。为了确保精确定位,改进多径缓解技术至关重要;因此,讨论了与这些技术相关的关键因素。我还介绍了我为年轻研究人员和工程师开发软件 GNSS 接收器的努力,以此为基础。本研究旨在根据最新趋势介绍这些技术。
Zhiwei LU Yiwen JIAO Yudi CHEN
本文研究带限直接序列扩频(DSSS)系统的高稳定性码跟踪问题。在承载关键应用的带限DSSS系统中,码跟踪除了要求具有低误差方差外,还要求具有高稳定性。因此,提出了一种带限DSSS系统的高稳定性码跟踪方法,该方法从接收信号构造频域矢量,通过频域积分和转储降低矢量的维数,并用子空间法估计时延误差。并给出了所提方法稳态时延误差方差的闭式表达式,可据此从理论上分析误差方差性能并设计合适的带限DSSS系统。理论分析和仿真结果表明,所提方法能够同时提升最大和线性码跟踪范围,实现高稳定性码跟踪,并具有恒定的误差方差性能和合适的计算复杂度。
在信息中心网络 (ICN) 中,已经提出了不同的路由和缓存方案来有效利用网络缓存并减少网络流量。他们中的大多数假设用户请求内容的流行度分布是同质的。然而,据报道,在互联网上测量的实际流行度分布具有空间和时间局部性,这会严重影响 ICN 中的缓存性能。面包屑 (BC) 路由是缓解由于空间局部性导致的性能下降的关键解决方案,因为它能够灵活地发现路径外的缓存内容。在本文中,我们深入研究了 BC 的空间效应,揭示了使用的缓存内容的位置、BC 如何发现这些内容、发现了什么样的内容以及 BC 如何填补内容流行度的局部性空白。我们还关注另一个时间维度视角,即内容流行度的时间局部性,并全面研究了 BC 路由如何适应 ICN 中内容流行度的时空局部性。
Shohei KAMAMURA Yuhei HAYASHI Takayuki FUJIWARA
本文提出了一种使用 Fast xFlow Proxy 的异常检测方法,该方法可以对通信流量进行细粒度测量。当服务或网络发生故障时,通信流量会偏离正常行为。因此,可以通过分析它们的自相关性来检测异常。然而,在大型运营商网络中,数据包通常被封装并作为聚合值进行观察,因此很难检测到单个通信流的微小变化。因此,我们开发了 Fast xFlow Proxy,它可以实时分析封装的数据包,并可以以任意粒度测量流量。在本文中,我们提出了一种利用 Fast xFlow Proxy 的算法,不仅可以检测异常的发生,还可以检测其原因,即端到端故障的位置。这个想法不仅是分析特定流的自相关性,而且还应用空间分析通过比较多个流的行为来估计故障位置。通过大量的模拟,我们证明了可以检测到基站、网络和服务故障,而不会出现任何误报。
Takaya MIYAZAWA Kentaro ISHIZU Hitoshi ASAEDA Hiroyuki TSUJI Hiroaki HARAI
近年来,开放式无线接入网络 (O-RAN) 架构有望成为超 5G (B5G)/6G 网络的有前途的 RAN 架构,从而增强网络组件的开放性和控制功能的智能化。同时,由于 4G-LTE、5G 和本地 5G 等服务类型的增加,RAN 中基站 (BS) 的功耗是一个需要解决的严重问题,在未来的 B5G 时代,这一问题将更加突出。然而,传统的 RAN 会一直打开所有 BS 的电源,即使在覆盖范围较小、移动终端数量较少且流量较低的区域也是如此,因此会造成能源浪费。O-RAN 联盟讨论了 BS 的节能问题,但其标准规范缺乏对具体模型和协议的充分讨论,以实现高能效的 BS 开/关机管理。另一方面,地面网络 (TN) 和非地面网络 (NTN) 融合最近在学术研究和标准化中被视为 B5G 网络的新兴技术。然而,在标准 O-RAN 架构中利用 NTN 容量对 TN 进行 BS 开/关控制仍未得到研究,尽管它有可能实现更高的能源效率。本研究提出了一种用于 O-RAN BS 的新型节能电源管理架构。所提出的电源管理架构扩展了传统的标准 O-RAN 架构,以便可以有效利用行人流分析结果和 NTN 容量,从而为 O-RAN BS 获得更高的节能效果。因此,所提出的开/关控制降低了 O-RAN BS 的功耗,同时保持了通信、比特率和其他指标的连续性。我们使用区域网格区域中行人流的真实数据集进行了数值计算。结果证明,当 NTN 可以容纳大约 40 Mbps 的 UE 流量时,所提出的架构可将功耗降低高达 400%。此外,我们在控制器中实现了行人流量分析和功率控制功能。我们通过使用移动网络测试平台演示 O-RAN BS 的开机/关机来验证这些功能的可行性。
Tomoya MATSUDA Koji NISHIMURA Hiroyuki HASHIGUCHI
相控阵技术主要用于气象遥感的大气和风廓线雷达。作为相控阵技术发展的新途径,最初为通信系统开发的多输入多输出 (MIMO) 技术已应用于雷达系统。MIMO 雷达系统可用于创建具有传输自由度的虚拟接收天线孔径平面。MIMO 技术要求每个发射器上的波形正交,以便使用多个接收器识别发射信号;已经开发了各种方法来实现正交性。在本研究中,我们专注于多普勒分多址 (DDMA) MIMO 技术,该技术对发射波形使用略有不同的频率,这些波形可以由多普勒频域中的不同接收器分离。中高层大气 (MU) 雷达是一种带有多通道接收器的 VHF 波段相控阵大气雷达。需要额外的配置,需要包含多通道发射器才能使其作为 MIMO 雷达运行。本次研究通过比较利用月球反射回波的波束形成器的亮度分布和通过计算得到的天线方向图,发现二者高度一致,这意味着MU雷达可以有效地用作MIMO雷达。此外,还证明了同时应用MIMO和Capon技术具有相互促进的效果。
Yun WU ZiHao CHEN MengYao LI Han HAI
智能反射面 (IRS) 是提高无线供电通信网络 (WPCN) 能量和频谱效率的有效技术。在用户合作下,我们提出了一种 IRS 辅助的 WPCN 系统,其中无线设备 (WD) 在下行链路 (DL) 中收集无线能量,然后共享数据。相邻的单天线 WD 合作形成虚拟天线阵列,以便它们的信息可以通过上行链路 (UL) 使用多输入多输出 (MIMO) 技术同时传输到多天线公共混合接入点 (HAP)。通过联合优化 IRS 处的无源波束成形、DL 和 UL 中的有源波束成形、数据共享所消耗的能量以及每个阶段的时间分配,我们制定了一个 UL 吞吐量最大化问题。然而,由于优化变量高度耦合,因此该优化问题是非凸的。在本研究中,我们应用交替优化 (AO) 技术来解耦优化变量,并提出一种有效的算法来避免直接解决问题的困难。数值结果表明,与各种基线方法相比,联合优化方法显著提高了多用户WPCN中的UL吞吐量性能。
Akira SAITOU Kaito UCHIDA Kanki KITAYAMA Ryo ISHIKAWA Kazuhiko HONJO
推导了采用环形天线阵列和抛物面的轨道角动量 (OAM) 通信的传输解析表达式,以实现 100 m 的通信距离。利用环形天线辐射的单个“变换 OAM 模式”的场分布,解析推导了发射抛物面的准直场及其衍射场。考虑了频率、抛物面尺寸以及发射和接收阵列与焦平面的偏移的影响。利用接收抛物面焦平面上的衍射场分布,解析估计了发射和接收环形天线之间的传输。结果表明,不同 OAM 模式的天线之间的传输为零,但相同模式的天线之间的传输可以减弱。为了阐明传输减弱的机理,定量定义了传输减弱的因素,并推导出明确的公式。基于分析结果,对100米通信距离进行了数值估算,其中频率、焦距和抛物面尺寸分别为150 GHz、50 cm和100 cm。当两个阵列位于每个焦平面上时,对于八种OAM模式,信号的透射率大于-7.78 dB。对于最高阶模式,透射率最小。通过优化发射和接收阵列与其焦平面的偏移,可以减轻传输损耗。通过利用模式阶数改进的权衡,使损耗几乎均等。通过优化阵列的偏移,透射率提高了5.98 dB,达到-1.80 dB以上。
Anoop A Christo K. THOMAS Kala S
本文提出了一种基于增强空间调制的新型正交时频空间 (ESM-OTFS),以最大限度地发挥增强空间调制 (ESM) 和正交时频空间 (OTFS) 传输的优势。这种新型调制的主要目标是提高传输可靠性,满足未来无线通信系统对高传输速率和快速数据传输的苛刻要求。本文首先概述了 ESM-OTFS 中采用的系统模型和特定的信号处理技术。此外,还专门为 ESM-OTFS 提出了一种基于稀疏信号估计的新型检测器。稀疏信号估计是使用变分贝叶斯推理的完全分解后验近似来执行的,从而无需任何矩阵求逆即可获得低复杂度解。仿真结果表明,ESM-OTFS 优于传统的基于空间调制的 OTFS,新引入的检测算法优于其他线性检测方法。
本文研究了放大前向(AF)-多输入多输出(MIMO)中继系统中采用混合广义选择合并(GSC)/选择合并(SC)的发射天线选择(TAS)的保密中断概率。本文推导了采用混合GSC/SC系统的TAS的接收信噪比(SNR)的精确累积分布(CDF)表达式。利用推导的CDF,本文推导出混合合并系统保密中断概率的下界和渐近形式。渐近结果表明,所提出的混合系统提供的保密分集为中继节点天线数量与源节点和用户节点中天线数量较少者的数量的乘积。一个有趣的结果是保密分集阶数与合并信号数量和窃听者数量无关。
Yi CHENG Kexin LI Chunbo XIU Jiaxin LIU
现代雷达体制中,广义复合分布模型比较适合描述雷达海杂波的幅度分布特性,准确高效地模拟海杂波对雷达信号处理和海面目标检测有着重要的实际意义。然而传统零记忆非线性(ZMNL)方法中,相关广义复合分布模型不能处理非整数或非半整数参数。为了克服这一缺点,提出了一种新的相关广义复合分布杂波生成方法,改变了传统广义复合分布模型中广义Gamma分布随机序列的生成方法。首先结合Gamma分布,利用Gamma分布的可加性,将Gamma函数的概率密度函数(PDF)转化为二阶非线性常微分方程,求解任意参数下的Gamma分布序列。然后通过广义Gamma分布与Gamma分布之间的非线性变换关系,得到任意参数的广义Gamma分布序列,从而将广义复合分布海杂波的形状参数推广到一般实数。仿真结果表明,所提方法不仅适用于形状参数值为非整数或非半整数的杂波模拟,而且拟合程度进一步提高。
在卫星定位中,测距信号的接收和导航信息的获取都是必要的。一般来说,导航信息的获取并不总是需要接收无线电波;但是,当使用无线电波进行获取时,需要一段明显长于一秒的连续接收时间。欧洲卫星定位系统伽利略从 2022 年 XNUMX 月开始广播新的导航信息。改进基于二次同步模式、二次前向纠错和简化的星历表,以帮助快速恢复因无线电接收暂时恶化而导致的信息获取中断。本文通过移动接收这种改进的 I/NAV 导航信息来评估导航信息获取中断的恢复特性。
Pierre LEBRETON Kazuhisa YAMAGISHI
自适应比特率 (ABR) 视频流是互联网上的一个重要应用。为了确保用户享受高质量的服务,需要设计 ABR 控制机制,根据可用的网络吞吐量明智地选择块。为了解决块选择问题,本文介绍了一种自适应比特率控制机制,该机制在块选择过程中利用长期吞吐量信息。虽然以前的工作已经考虑了如何按块请求质量,但所提出的方法增加了分析的时间范围并允许达到更高的体验质量 (QoE)。这是通过适当地选择一系列连续块的质量值而不是单个块的值来实现的。报告了各种实际网络条件和各种吞吐量预测算法的模拟结果,并显示了所提出的方法相对于传统 ABR 控制机制的优势。