郭秉衡_Femtocell_and_MIMO
超声多波聚焦及声偏振方向控制方法
摘要 在超声多波聚焦思想的基础上，通过数值模拟计算，分析了时间反转法的多波聚焦特性以及对声场偏
振方向进行控制的可行性。结果表明，在待测目标的不同位置处，时间反转法都能够实现多波聚焦的效果，使
具有不同传播速度、不同偏振特性的多种声波自适应聚焦。但是，在介质的近表面处，由于受到表面波的影响，
多波聚焦声场仍然具有椭圆偏振特性，无法实现声场偏振方向精确控制的目的；而位于介质内部的多波聚焦
Abstract On the basis of the idea of multi-wave focusing, the multi-wave focusing characteristic of time reversal method and the feasibility of controlling the polarization direction of the wave field are analyzed by numerical simulation. The results show that the time reversal method can realize the effect of multi-wave focusing at different positions of the target, which makes the different waveforms focused. However, at the near surface of the medium, the multi-wave focused field still has the elliptical polarization characteristic due to the influence of the surface wave, and can not achieve the precise control of the polarization direction of the wave field. The multi-wave focusing point inside the medium is rarely influenced by the surface wave, the numerical results show that the multi-wave focused field has the linear polarization characteristic. Through changing the excitation amplitude and phase of the front and rear pulses of the source, the polarization direction of the wave field can be controlled, and the purpose of polarization direction scanning is achieved. The study of this paper provides a probably new method to precisely detect crack direction and interface characteristic. Key words Multi-wave focus, Time reversal, Polarization direction control
GaN HEMT死区时间的优化设置
GaN HEMT死区时间的优化设置郭鸿浩，陈泓宇，郭前岗（南京邮电大学，自动化学院，江苏南京210023）摘要：目前氮化傢（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）受到了广泛的关注和应用，然而GaN HEMT在反向导通状态时存在较大的压降，死区时间引起的反向导通损耗会显著地影响变换器的效率，合理地设置死区时间具有重要意义。
首先详细分析了死区时间内GaN HEMT的开关过程，得到了避免GaN HEMT反向导通过程死区时间的取值条件。
然后，根据不同负载电流条件下死区时间的取值进行分析，提出了一种优化的死区时间设置方法。
最后搭建了基于GaN HEMT的同步Buck变换器的样机，证明了死区时间设置方法的合理性。
关键词：高电子迁移率晶体管；死区时间；效率中图分类号:TN3文献标识码：A文章编号:1000-100X（2019）08-0121-04Dead Time Setting up Based on GaN HEMTGUO Hong-hao,CHEN Hong-yu,GUO Qian-gang(Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing210023,China)Abstract:At present,gallium nitride(GaN)high electron mobility transistor(HEMT)power switching devices have received widespread attention and application. However,there is a large voltage drop in the reverse conduction of GaN HEMT.The reverse conduction loss caused by dead time can significantly affect the efficiency of converter based on GaN HEMT.Thus,it is important to set up the dead time reasonably.Firstly,the switching process of GaN HEMT in dead time is analyzed in detail and the conditions for avoiding reverse conduction are obtained.Then,an optimized dead time setting up method is proposed by analyzing the value of the dead time under different operating conditions. Finally,a prototype of synchronous Buck converter based on GaN HEMT is built which proves the reliability of the dead time setting up method.Keywords:high electron mobility transistor；dead time；efficiencyFoundation Project:Supported by National Natural Science Foundation Youth Fund(No.51507083)1引言与传统Si器件相比，采用GaN HEMT能够达到更高的效率和功率密度，在DC/DC变换器、逆变器、功率放大器等领域中得到了深入的研究和广泛的应用。
基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO的互信息研究
doi:10.3969/j.issn.1003-3114.2023.06.006引用格式:张寅,虢周卓,王者,等.基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO 的互信息研究[J].无线电通信技术,2023,49(6):1027-1035.[ZHANG Yin,GUO Zhouzhuo,WANG Zhe,et al.Research on Mutual Information for Multi-user Extremely Large-scaleMIMO Systems Based on Electromagnetic Information Theory[J].Radio Communications Technology,2023,49(6):1027-1035.]基于电磁信息论的多用户超大规模MIMO 的互信息研究张㊀寅1,虢周卓1,王㊀者1,许柏恺1,肖华华2,章嘉懿1(1.北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;2.中兴通讯股份有限公司,广东深圳518057)摘㊀要:利用随机场对多个连续孔径超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale MIMO,XL-MIMO)之间的近场通信进行建模,推导了多用户干扰和不同噪声情况下多用户XL-MIMO 系统的互信息表达式㊂相比传统离散分析方法有更高的准确度,并且分析了离散点数㊁噪声功率等关键因素对XL-MIMO 系统互信息的影响㊂此外,基于模型探究了信号波长㊁噪声功率和端到端距离与互信息收敛时最大离散点数之间的关系,并与单用户情况进行了相关对比,为XL-MIMO 系统信号处理算法的设计与模型调谐提供了一定参考㊂关键词:电磁信息论;互信息;随机场;多用户干扰中图分类号:TN929.53㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-3114(2023)06-1027-09Research on Mutual Information for Multi-user Extremely Large-scaleMIMO Systems Based on Electromagnetic Information TheoryZHANG Yin 1,GUO Zhouzhuo 1,WANG Zhe 1,XU Bokai 1,XIAO Huahua 2,ZHANG Jiayi 1(1.School of Electronic and Information Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;2.ZTE Corporation,Shenzhen 518057,China)Abstract :This paper models near-field communication between multiple consecutive aperture Extremely Large-scale Multiple-InputMultiple-Output (XL-MIMO)antennas using random fields.Mutual information expression for XL-MIMO system with multiple-user in-terference and different noise conditions is derived,which offers higher accuracy than traditional discrete analysis methods.Eeffects of key factors such as number of discrete points and noise power on mutual information of XL-MIMO systems are also analyzed.Addition-ally,relationship between signal wavelength,noise power,end-to-end distance and the maximum number of discrete points for achie-ving convergence in mutual information is explored based on the model,and compared with the single-user scenario,providing valuable insights for the design of signal processing algorithms and tuning of models in XL-MIMO systems.Keywords :electromagnetic information theory;mutual information;random field;multi-user interference收稿日期:2023-08-21基金项目:国家自然科学基金面上项目(61971027);中兴通讯研究基金(HC-CN-20221202003)Foundation Item :General Program of National Natural Science Founda-tion of China(61971027);ZTE Research Fund(HC-CN-20221202003)0 引言近年来,随着大规模多输入多输出(MassiveMIMO)技术的广泛使用,移动通信系统的性能不断提高㊂超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale MIMO,XL-MIMO)提供了巨大的空间自由度,有望成为6G 关键技术之一[1-2]㊂但随着收发天线数目不断增加,如何处理XL-MIMO 天线孔径有限的性能限制[3]成为当下亟待解决的问题㊂连续孔径MIMO(Continuous-aperture MIMO,CAP-MIMO)[4-6]是解决该问题的可能技术路线之一㊂与传统由多个天线组成的离散XL-MIMO [7-9]不同,CAP-MIMO 作为一种具有无限密集天线的MIMO 结构,也被称为全息MIMO [10-11]㊁超大规模智能超表面(Large Intel-ligent Surface,LIS )[12-13]和可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)[14-15],由于其空间连续的电磁结构[3],能产生任意的电流分布,被接收机接收的信号可以在空间电磁波上进行调制,因而有望突破有限孔径的性能限制[6]㊂对于XL-MIMO系统,主流分析和设计过程通常基于白噪声㊁标量㊁远场㊁离散化㊁单色和其他非物理一致的假设㊂但考虑连续孔径XL-MIMO,这些假设将不存在㊂因而,需要找到一套适用于连续孔径XL-MIMO的分析方法,文献[6]提出了一种通用的分型复用技术,将连续模式函数的设计转化为在有限正交基上的投影长度设计来解决和速率最大化问题㊂但文献[11]并未考虑到随着天线数量的增加,在每个天线上观察到的噪声将表现出两种不同的特性㊂针对天线数目增加导致的噪声特性变化问题,已有相关研究将噪声分解为白噪声分量和非白噪声分量,并对噪声进行随机场建模,建立起连续孔径XL-MIMO的分析方法[16]㊂但其讨论的情况仅限于单用户通信系统,并未进一步探究更一般的多用户通信场景㊂基于此,本文基于利用连续孔径XL-MIMO的分析方法建立起多用户情景下的连续孔径XL-MIMO系统,考虑了由天线数量增加所导致的噪声特性变化,并进一步探究了模型的适用范围㊂具体做了以下工作:①建立了多个连续区域之间无线通信的系统模型,得到系统传输的目标函数㊂②利用随机场对系统进行了相关建模,推导出基于电磁信息论的多用户连续孔径XL-MIMO的互信息表达式以及简化的数值计算方法㊂③基于互信息表达式以及数值计算方法,分别讨论了不同噪声场景下,多用户连续孔径XL-MIMO 系统的准确互信息㊂分析了离散点数㊁白噪声功率㊁非白噪声功率等因素对互信息的影响,进一步探究了其适用场景,分别对波长㊁噪声功率与互信息收敛时最大离散点数之间的关系进行了研究㊂1㊀多用户XL-MIMO系统模型基于电磁信息论,麦克斯韦方程组揭示了收发器间信息的传输过程,同时格林函数建立起了发射端电流密度与接收端感应电场强度之间的关系㊂考虑两个任意连续区域V s和V r之间的通信模型[13]㊂源端电流密度为J(s),接收端产生的感应电场为E(r),利用格林函数,其电场E(r)为:E(r)=ʏV sG(r,s)J(s)d s,rɪVr㊂(1)根据文献[17],在无界均匀介质中,固定频点的格林函数为:G(r,s)=jκ0Z04πI+ΔrΔHrκ20()e jκ0r-s r-s=jκ0Z04πe jκ0r-s r-s㊃(I-p^p^H)+j2π r-sλ(I-3p^p^H)-j2π2(x2+d2)λ2(I-3p^p^H)éëêêêùûúúú㊃Ωm2éëêùûú,(2)式中:p^=p p ,p=r-s㊂1.1㊀系统模型考虑一个如图1所示的多用户连续MIMO无线通信系统,它包括了一个接收端,一个源端以及K个干扰端㊂其中,收发器天线均为连续孔径的链式阵列天线㊂图1㊀多用户XL-MIMO系统简化模型Fig.1㊀Simplified model diagram for MultiuserXL-MIMO system源端的电流密度为J(s),接收端的感应电场为E1(r),在理想情况下,期望接收器能够理想地捕获到达点d1的电磁波全部信息㊂由式(1)知,接收端捕获到的电场信号为:Y=E1+ðK j=1E j+N1,(3)式中:E1为期望信号产生的电场,E j为干扰信号产生的电场,N1为噪声场㊂1.2㊀基于随机场的信号建模根据电磁信息论,本文分析基于Shannon 随机模型,因此需要利用随机场对信号进行建模㊂随机场反映了无线通信系统的统计特性,而在所有种类的随机场中,高斯随机场具有理论意义,因此用它描述源端电流密度以及接收端电场强度的统计特性㊂假设高斯随机场为连续㊁可离散的,其可以由均值以及自相关函数来表示高斯随机信号的特征㊂因此,假设源端电流密度和接收端电场强度均符合高斯随机场特性,可得:R J (s ,s ᶄ)=[J (s )J H(s ᶄ)]A 2m 4éëêùûúR E j (r ,r ᶄ)=[E j (r )E j H (r ᶄ)][V 2/m 2],j ɪ[0,K ]{㊂(4)由式(1)可得:R E 1(r ,r ᶄ)=[E 1(r )E 1H (r )]=ʏV sʏV sG (r ,s )R J 1(s ,s ᶄ)G H (r ,s )d s d s ᶄ㊂(5)1.3㊀基于随机场的噪声建模本节将对噪声进行随机场的建模㊂通信系统中,噪声一般分成白噪声分量与非白噪声分量,白噪声分量一般考虑到通信系统中的非理想因素,这种影响呈现空间的不相关性,因此利用加性高斯白噪声(AWGN)来描述这一分量㊂[E n (r )E H n (r ᶄ)]=n 02I 3δ(r -r ᶄ),(6)式中:假定白噪声的功率谱密度为n 02,I 3为三维空间的单位矩阵㊂对于非白噪声分量,可以将其视作非源端电流产生的入射电磁波的叠加㊂根据文献[16],非完全各向同性的辐射干扰的随机场自相关函数为:[N (r +r ᶄ)N ∗(r ᶄ)]=σ24(f 1(κr )+f 2(κr )),(7)式中:κ为波矢量,f 1和f 2为辅助函数,其具体定义如下㊂κ=2πλ[cos φsin θ,sin φsin θ,cos θ]ɪ3,f 1(β)=ʏ1-1e j βx d x =2sin ββ,f 2(β)=ʏ1-1x 2e j βxd x =2sin ββ+2cos ββ2-2sin ββ3()㊂(8)至此得到了系统模型,信号和噪声的随机场模型,下一节将根据所建模型进行互信息公式的推导㊂2㊀多用户连续XL-MIMO 系统互信息及数值计算2.1㊀系统互信息为得到互信息的表达式,考虑基于平行有限长度线性收发天线的多用户XL-MIMO 系统㊂根据电磁信息论,可得J (s )与E 1(r )㊁E k (r )之间的关系,可用式(2)中矩阵G 左上角的元素G 1.1来描述,可推导为:g (r ,s )=jZ 0e 2π㊀x 2+d 2λ2λ㊀x 2+d2㊃j 2π㊀x 2+d 2λd 2-2x 2x 2+d 2+d 2x 2+d 2-12π2(x 2+d 2)λ21d 2-2x 2x 2+d 2éëêêêùûúúú,(9)式中:x =r -s ,d 为收发器之间的距离㊂因此,进一步得到了源端电流密度与接收端感应电场之间的关系:E j (r )=ʏL 0g j (r ,s )J 1(s )d s ,j ɪ[0,K ]㊂(10)接收电场的自相关函数为:R E j(r ,r ᶄ)=ʏL 0ʏL 0g (r ,s )R J (s ,s ᶄ)g j ∗(r ᶄ,s ᶄ)d s d s ᶄ,j ɪ[0,K ]㊂(11)利用文献[16]提及的方法,可以将E j (r )㊁Y (r )和N (r )进行Mercer 展开:E j(r )=ðk ξE j ,k φk (r )N j (r )=ðk ξN j ,k ψk (r )Y (r )=ðk ξY ,k ϕk(r ),j ɪ[0,K ]ìîíïïïï㊂(12)可以构建两个空间H 1和H 2,分别由ξE 1,k 和ξY ,k 展开,E 1(r )和Y (r )之间的互信息为空间H 1和H 2之间的差值㊂可得这个空间的差值,即E 1(r )和Y (r )之间互信息可以由范德蒙行列式的算子来求得:I (J 1;Y )=I (E 1;Y )=-logdet(1-T DᶄT -1Y T D T -1E 1),(13)式中:T Y 为Y (r )自相关函数的积分算子,T E 1为E 1(r )自相关函数的积分算子,T D 和T Dᶄ分别是与E 1(r )和Y (r )相互关联的算子㊂此处,类比地假定噪声场N 与期望电场E 1无关,由于假定期望信号与干扰信号无关,干扰电场与期望电场无关,同样可以得到T D =T Dᶄ=T E 1㊂将其代入,进一步化简互信息表达式为:I (E 1;Y )=-logdet(1-T D T -1E 1T DᶄT -1Y )=-logdet(1-T E 1T -1Y )=-logdet(1-T E 1(T E 1+ðKj =1T E j+T N j)-1)㊂(14)当噪声忽略非白分量时,根据加性高斯白噪声的功率特性,噪声算子T N j =n 02ˑ1,算子1为常数因子;对于白噪声情景下,多用户连续MIMO 系统的互信息表达式可简化为:I (E 1;Y )=-logdet 1-T E1T E 1+ðKj =1T E j+n 02()-1()㊂(15)2.2㊀数值计算根据文献[16]中算法1,可以得到互信息的公式:I approx ѳ-logdet(I -C SEP )=logdet(C E 1+ðKj =1C Ej +K N )det(ðK j =1K E j+K N ),(16)式中:K E ,i ,j =ʏai a i -1E (x )d x ʏaj a j -1E ∗(y )d y []K N ,i ,j =ʏa ia i -1N (x )d x ʏaja j -1N ∗(y )d y []{㊂(17)至此完成了多用户XL-MIMO 系统模型的数值计算,为接下来的仿真提供了基础与依据㊂3㊀仿真分析为简化讨论,考虑一个接收端,一个用户端,一个干扰端的情况,且三者互相平行,中心点都在同一直线上,如图2所示㊂图2㊀K =2时具体仿真情景Fig.2㊀Specific simulation when K =23.1㊀不同种类噪声情景基于前文中对白噪声情景下考虑干扰情况的多用户XL-MIMO 通信系统互信息表达式的求解以及数值计算,首先在仅考虑白噪声的场景下进行仿真,进一步再扩展为非白噪声场景㊂ 3.1.1白噪声情况相关仿真为简化讨论,将干扰端的个数设为1,同时假设收发器间距均为1m,长度均为2m,信号波长为0.25m,基于上述条件,讨论离散点数㊁白噪声功率对互信息值的影响,如图3所示㊂图3㊀白噪声情景下K =2的MIMO 系统Fig.3㊀MIMO system with K =2in white noise context为了与单用户的情况进行对比,绘制单用户情况下对应曲线,如图4所示㊂图4㊀白噪声情景下K =1的MIMO 系统Fig.4㊀MIMO system with K =1in white noise context通过对比,在白噪声情景下K =2时,多用户XL-MIMO 系统互信息的值会因干扰的加入出现明显下降,同时互信息的值随白噪声功率减小而增大,当白噪声功率小于10-7V 2/m 2时,连续接收端(36点离散)获得的信息对比半波离散点数(16点)离散接收端获得的信息有着明显提升㊂对比单用户MIMO 模型,连续接收端获得的信息仍在白噪声功率为10-10V 2/m 2时相比半波离散化接收端有着19.49%的提升,相比8点波长离散化接收端获得的信息有138.9%的提升,说明了连续接收端在通信系统存在干扰时相较于离散接收端能获得更多的信息㊂3.1.2非白噪声情况相关仿真为了进一步研究多用户XL-MIMO 系统,将白噪声的场景推广到非白噪声的场景㊂简便起见,在此处也将干扰端的个数设置为1,依旧假设收发器间距均为1m,长度均为2m,信号波长为0.25m,在考虑非白噪声的场景下,固定非白噪声功率为0.5V 2/m 2,来讨论离散点数,白噪声功率对互信息值的影响,如图5所示㊂为与单用户的情况进行对比,绘制了非白噪声情景下单用户MIMO 系统的对应曲线,如图6所示㊂通过对比,在非白噪声场景下,K =2的多用户XL-MIMO 系统中,互信息的值会因为干扰的加入出现明显下降,互信息的值随白噪声功率减小而增大,当噪声功率小于10-3V 2/m 2时,连续接收端(36点离散)获得的信息对比半波离散点数(16点)离散接收端获得的信息有着明显提升㊂图5㊀非白噪声情景下K =2的MIMO 系统Fig.5㊀MIMO system with K =2in non-whitenoisecontext图6㊀非白噪声情景下K =1的MIMO 系统中Fig.6㊀MIMO system with K =1in non-whitenoise context此情况下,对比单用户MIMO 模型,在白噪声功率为10-10V 2/m 2时,连续接收端获得的信息仍比半波离散化接收端有着21.30%的提升㊂因此,在白噪声与非白噪声场景下,连续接收端获得的信息均比离散接收端有较大提升,且此类提升随着用户数量的增加而不断提高㊂3.1.3不同功率非白噪声的影响为进一步探讨非白噪声功率值对于所假设模型互信息值的影响,将非白噪声功率进行更改以对实验进行了进一步的探究㊂首先,将噪声功率分别设置为0.25㊁0.5㊁0.75㊁1V 2/m 2以探究非白噪声功率在相同的量级发生变化时,对假设的通信模型互信息值的影响,如图7所示㊂(a )非白噪声功率σ2nw =1V 2/m2(b )非白噪声功率σ2nw =0.75V 2/m2(c )非白噪声功率σ2nw =0.5V 2/m2(d )非白噪声功率σ2nw =0.25V 2/m2图7㊀K =2时非白噪声功率在相同数量级变化时,互信息随白噪声功率的变化Fig.7㊀Non-white noise power changes in the same order ofmagnitude ,the mutual information varies with thewhite noise power when K =2通过对比,当非白噪声功率在相同的量级发生变化时,相关的曲线走势并未发生明显变化㊂同时,在非白噪声功率发生量级不变的变化时,图中黑线表征的连续接收端(36点离散)相比半波离散点数(16点)离散接收端获得信息提升情况明显,其对应的白噪声功率不发生明显变化,即白噪声功率与非白噪声功率之比不发生明显变化㊂进而探讨当非白噪声功率发生量级变化时,即当非白噪声功率与白噪声功率发生明显变化时,连续接收端较传统离散接收端获得信息有明显提高时对应的白噪声功率是否会发生变化㊂将噪声功率分别设置为1㊁10-2㊁10-5㊁10-10V 2/m 2以探究不同非白噪声功率的影响,如图8所示㊂(a )非白噪声功率σ2nw =1V 2/m2(b )非白噪声功率σ2nw =10-2V 2/m2(c )非白噪声功率σ2nw =10-5V 2/m2(d )非白噪声功率σ2nw =10-10V 2/m 2图8㊀K =2时非白噪声功率在不同数量级变化时,互信息随白噪声功率的变化Fig.8㊀Non-white noise power changes in the differentorder of magnitude ,the mutual information varies with the white noise power when K =2㊀㊀结果表明,当非白噪声功率在不同的量级发生变化时,相关的曲线变化较为明显㊂同时,在非白噪声功率量级变化时,连续接收端较传统离散接收端获得信息有明显提高时对应的白噪声功率发生明显变化,白噪声与非白噪声功率比约为1%,但当非白噪声过小时,噪声中非白分量可忽略,其仿真图与仅考虑白噪声时探究非白噪声功率㊁离散点数㊁白噪声功率对互信息影响的仿真图曲线趋势相近,如当非白噪声功率为10-10㊁10-5V 2/m 2时,曲线与图3相似㊂3.2㊀多用户情况下用户距离的影响为简化操作,假设用户距离发生变化,收发器长度均为2m,信号波长为0.25m,在仅考虑白噪声以及考虑非白噪声两种情况下,探究端到端距离对于连续接收端获得的信息相比传统离散接收端获得信息的提升值的影响㊂其中,考虑非白噪声情况时,假定白噪声功率σ12为10-10V 2/m 2,非白噪声功率σ22为0.5V 2/m 2,如图9所示㊂图9㊀K=2时端到端距离变化的影响Fig.9㊀Impact of end-to-end distance on mutualinformation improvement when K=2由图9可以看出,无论是仅考虑白噪声或考虑非白噪声场景,连续接收端较传统离散接收端获得的信息均有提升,互信息提升程度会随端到端距离的减小而增大㊂此外,当端到端距离小于0.95m 时,连续接收端互信息相对于离散接收端的提升不小于20%㊂但当噪声非白分量为零的情况下,随端到端距离的增大,连续电磁场互信息的提升逐渐不明显㊂3.3㊀连续接收端离散点界限探究本文采用离散的方式来逼近连续,从而达到分析连续接收端的目的㊂在文献[18]中,当接收天线数量在一定的孔径范围内无限增加时,会导致互信息发散的情况㊂其原因是当天线数量不断增大时,所假定的不相干噪声出现了空间的相干性,进而有信号能量呈二次缩放㊂而噪声能量呈线性缩放,信噪比得到无界的线性提高,导致容量发散到无穷大㊂因此,在满足互信息收敛的情况下,如何得到离散点数最大值是一个值得探讨的问题㊂为了探究影响满足互信息收敛的最大离散点数的因素,初步探究了多用户连续MIMO模型下波长㊁噪声功率㊁收发器长度与互信息收敛时对应的最大离散点数之间的关系㊂假设收发器间距均为1m,收发器长度从1m 开始,以0.5m为步进发生变化,波长分别为0.125㊁0.25㊁0.5m㊂在仅考虑白噪声的情况下,先固定白噪声功率为10-10V2/m2,基于前文得到的仅考虑白噪声情况下K=2时多用户XL-MIMO系统互信息值数据计算过程,进行互信息收敛时最大离散点数的遍历寻找,将所得的最大离散点数与收发器间距进行线性拟合,以此来探究收发器距离与最大离散点数之间的关系,结果如图10所示㊂(a)λ=0.125m(b)λ=0.25m(c)λ=0.5m图10㊀K=2时不同波长下,收发器长度对最大离散点数的影响Fig.10㊀Effect of transceiver length on the maximum number of discrete points at different wavelengths,K=2㊀㊀由图10可得,若仅考虑白噪声场景,在不同波长下,收发器长度与最大离散点数之间成线性关系,同时,随波长减小频率增加,收发器长度对最大离散点数的影响更加明显㊂在文献[16]提到的模型以及相关假设下,设置相同的条件,即K=1,收发器距离为1m,连续收发器长度从1m开始,以1m为步进发生变化,波长分别为0.125,0.25,0.5m,同样将所得的最大离散点数与收发器间距进行线性拟合,结果如图11所示㊂(a)λ=0.125m(b )λ=0.25m(c )λ=0.5m图11㊀K =1时不同波长下,收发器长度对最大离散点数的影响Fig.11㊀Effect of transceiver length on the maximum num-ber of discrete points at different wavelengths ,K =1由图11可知,单用户MIMO 系统中收发器长度与最大离散点数仍然满足线性关系,同时,在单用户情况下,收发器长度对最大离散点数的影响随波长减小而增加㊂由结果分析得,无论是在单用户还是多用户情况,当仅考虑白噪声场景时,在不同波长下,收发端长度与最大离散点之间近似成线性关系,且随波长减小,收发器长度对最大离散点数的影响更加明显㊂这对今后基于连续接收端分析互信息值相关模型中,寻找合适的最大离散点数具有参考作用㊂4 结束语本文考虑了多用户XL-MIMO 系统特性,将多用户连续MIMO 系统与单用户连续MIMO 系统㊁多用户离散XL-MIMO 系统进行比较,进而得到在不同噪声情景下,多用户XL-MIMO 系统中,互信息同样会随着离散点数的增大而趋近于一个固定值㊂当噪声的非白分量与白噪声分量比值大于100时,连续接收端和互信息相比于传统半波离散接收端有着明显提升㊂在不同噪声情景下,连续接收端相较于离散接收端的优势会随着用户距离的减小更为明显㊂仿真结果发现满足互信息收敛的接收端最大离散点数与收发器长度具有明显的线性关系,这种线性关系不受信号频率㊁噪声功率的影响㊂未来的工作可以考虑更一般的天线阵列形态及多用户的随机分布场景㊂参考文献[1]㊀WANG Z,ZHANG J Y,DU H Y,et al.Extremely Large-scale MIMO:Fundamentals,Challenges,Solutions,andFuture Directions [J /OL ].IEEE Wireless Communica-tions (Early Access),2023:1-9(2023-04-10)[2023-07-29].https:ʊ/abstract /document /10098681.[2]㊀XU B K,ZHANG J Y,LI J X,et al.Jac-PCG Based Low-complexity Precoding for Extremely Large-scale MIMOSystems[J/OL].IEEE Transactions on Vehicular Technology (Early Access),2023:1-6(2023-07-19)[2023-07-29].https:ʊ /document /10187714.[3]㊀HUANG C W,HU S,ALEXANDROPOULOS G C,et al.Holographic MIMO Surfaces for 6G Wireless Networks:Opportunities,Challenges,and Trends[J].IEEE Wireless Communications,2020,27(5):118-125.[4]㊀SANGUINETTI L,D A MICO A A,DEBBAH M.Wavenu-mber-division Multiplexing in Line-of-Sight Holographic MIMO Communications[J].IEEE Transactions on Wire-less Communications,2023,22(4):2186-2201.[5]㊀DECARLI N,DARDARI munication Modes withLarge Intelligent Surfaces in the Near Field [J].IEEE Access,2021,9:165648-165666.[6]㊀ZHANG Z J,DAI L L.Pattern-division Multiplexing forContinuous-aperture MIMO[C]ʊICC 2022-IEEE Interna-tional Conference on Communications.Seoul:IEEE,2022:3287-3292.[7]㊀CHIANI M,WIN M Z,SHIN H.MIMO Networks:TheEffects of Interference[J].IEEE Transactions on Informa-tion Theory,2010,56(1):336-349.[8]㊀MALEKI M,MOHAMED-POUR K,SOLTANALIAN M.Large-system Mutual Information Analysis of Receive Spa-tial Modulation in Correlated Multi-cell Massive MIMO Networks [J ].IEEE Transactions on Communications,2019,67(9):6071-6084.[9]㊀LU L,LI G Y,SWINDLEHURST A L,et al.An Overviewof Massive MIMO:Benefits and Challenges [J ].IEEEJournal of Selected Topics in Signal Processing,2014,8(5):742-758.[10]DEMIRÖT,BJÖRNSON E,SANGUINETTI L.ChannelModeling and Channel Estimation for Holographic MassiveMIMO with Planar Arrays[J].IEEE Wireless Communi-cations Letters,2022,11(5):997-1001. [11]PIZZO A,MARZETTA T L,SANGUINETTI L.Spatially-stationary Model for Holographic MIMO Small-scale Fa-ding[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communica-tions,2020,38(9):1964-1979.[12]PIZZO A,SANGUINETTI L,MARZETTA T L.FourierPlane-wave Series Expansion for Holographic MIMO Com-munications[J].IEEE Transactions on Wireless Commu-nications,2022,21(9):6890-6905.[13]YUAN J D,NGO H Q,MATTHAIOU M.Towards LargeIntelligent Surface(LIS)-based Communications[J].IEEE Transactions on Communications,2020,68(10):6568-6582.[14]WAN Z W,GAO Z,GAO F F,et al.Terahertz MassiveMIMO with Holographic Reconfigurable Intelligent Sur-faces[J].IEEE Transactions on Communications,2021,69(7):4732-4750.[15]WANG Z Y,LIU Z Y,SHEN Y,et al.Location Awarenessin Beyond5G Networks via Reconfigurable IntelligentSurfaces[J].IEEE Journal on Selected Areas in Commu-nications,2022,40(7):2011-2025.[16]WAN Z Z C,ZHU J A,ZHANG Z J,et al.Mutual Infor-mation for Electromagnetic Information Theory Based onRandom Fields[J].IEEE Transactions on Communica-tions,2023,71(4):1982-1996.[17]POON A S Y,BRODERSEN R W,TSE D N C.Degrees ofFreedom in Multiple-antenna Channels:A Signal SpaceApproach[J].IEEE Transactions on Information Theory,2005,51(2):523-536.[18]ZHU J A,WAN Z Z C,DAI L L,et al.Electromagnetic In-formation Theory:Fundamentals,Modeling,Applications,and Open Problems[J/OL].(2023-06-26)[2023-07-29].https:ʊ/abs/2212.02882.作者简介:张㊀寅㊀男,(2002 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂虢周卓㊀男,(2003 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂王㊀者㊀男,(1997 ),博士研究生㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂许柏恺㊀男,(2002 ),本科在读㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂肖华华㊀男,(1978 ),博士,高级工程师㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂章嘉懿㊀男,(1986 ),博士,教授㊂主要研究方向:超大规模MIMO㊂。
基于全电子技术的时间反演镜_从声波到微波_梁木生
的核心部件，因此，TRM 实现一直是研究者们关注 的问题。
按照 应 用 频 率 的 高 低，TRM 可 以 分 为 声 波 TRM、微波 TRM 和光波 TRM。声波 / 超声波频率较 低，其 TRM 实现技术日趋成熟，应用领域最为广泛， 包括水下声波通信、人体超声波碎石等。微波信号 的 TRM 实现鲜有报道，尚处于方案探索阶段，目前 主要借助高端仪器如高端任意波形发生器（ AWG） 、 示波器（ DSA） 等实现时间反演。光波 TRM 实现已 有部分报道，因涉及激光源等设备，其研究成本较为 高昂。因此，随着频率的增高，TRM 实现的难度和 成本也随之增加。
本文将从声波 TRM 的研究现状出发，简单分析
* 收稿日期：2011-04-17； 修回日期：2011-09-08 基金项目：国家自然科学 基 金 （ 61071031 ） ； 教 育 部 博 士 点 基 金 （ 20100185110021 ） ； 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 项 目 （ E022050205）
第 27 卷第 6 期 2011 年 12 月
微波学报
JOURNAL OF MICROWAVES
Vol． 27 No． 6 Dec． 2011
文章编号：1005-6122（ 2011） 06-0001-05
基于全电子技术的时间反演镜：从声波到微波*
梁木生 王秉中 丁 帅
（ 电子科技大学应用物理研究所，成都 610054）
目前基于全电子技术实现声波trm实现方案分析基于全电子技术实现声波trm的常用方案有时间变换系统框图caputi还利用傅里叶变换理论进行了推导分析并通过简单的实验验证了该方案的可行schwartz等人利用该原理通过全电子技术实现了微波信号在时域上的拉伸15其关键器件是电磁带ebg啁啾色散延迟线161989年kolnernazatathy提出了时域成像和时间透镜概念17
沉积速率对硅基LiNbO_3光波导薄膜特性的影响
沉积速率对硅基LiNbO3光波导薄膜特性的影响**王新昌1**,叶志镇2,赵炳辉2(1.郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,河南郑州,450052;2.浙江大学硅材料国家重点实验室,浙江杭州,310027)摘要:利用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3晶体薄膜,研究了激光脉冲频率即薄膜沉积速率对薄膜结晶质量及取向性的影响,发现激光脉冲频率对薄膜的c轴取向性基本没有影响,但对薄膜的结晶质量影响较大,激光脉冲频率为3Hz时获得了高结晶质量的c轴取向LiNbO3晶体薄膜。
XPS测试表明制得薄膜的组分符合等化学计量比,AFM测试显示制备的薄膜表面光滑,表面粗糙度为4.3nm。
棱镜耦合法测试表明制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光传输损耗为1.14dB/cm。
关键词:脉冲激光沉积法(PLD);LiNbO3薄膜;光波导;沉积速率;Si O2/Si衬底中图分类号:O484.4 文献标识码:A 文章编号:1005 0086(2008)11 1486 04Effect of growth rate on the ch aracteristics of LiN bO3w aveguid e thin film s on S iO2/S i su bstrate by PLDW ANG Xin chang1**,YE Zhi zhen2,ZHAO Bing hui2(1.Key L abo ratory of M aterial Physics,and Department of Physics,Zhengzhou U niveristy,Zhengzhou450052,Chi na; 2.State Key Laborato ry of Silicon Materials,Zhejiang U niversity,Hangzhou,310027,China)A bs tra ct:Highly c axis ori ented Li NbO3thin films are grown on SiO2/Si substrates by the pulsed laser deposition.T he effects of deposti on rate on the growth of the film texture and crystallinity are systematically investi gated.T he deposition rate of LiNbO3thin films is controlled with freq uency of pulsed laser.T he results show that the laser frequency can strongly influenced the crystallographic quality of LiNbO3films,but can not influenced c axis orientation of LiNbO3fi lms.T he XPS measurement shows that the achieved film is stoichiometry.The AFM measurement shows that the fi lm has smooth surface. The RMS roughness of the film surface was4.3n m.Good optical vaveguid e properti es of LiNbO3films are observed by u si ng of the pri sm coupled method.The optical propagation loss of LiNbO3films at3Hz is1.14dB/cm.Key words:pulsed laser deposition;Li NbO3thi n film;opti cal waveguide;growth rate;Si O2/Si substrate1 引 言20世纪80年代以来,随着光纤技术和集成光学的发展, LiNbO3在光波导领域的应用得到了足够的重视。
211241011_具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析
表面技术第52卷第5期具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析郭姿含1,2，张军1,2，黄金满3，李晖1,2（1.集美大学 海洋装备与机械工程学院，福建 厦门 361021；2.福建省能源清洁利用与开发重点实验室，福建 厦门361021；3.厦门安麦信自动化科技有限公司，福建 厦门 361021）摘要：目的管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题，直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。
针对这一问题，从仿生学角度，参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态，设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构。
方法运用CFD–DPM方法，采用Finnie冲蚀模型，考虑颗粒与流体的双向耦合作用，对所设计的具有仿生表面结构的弯管抗冲蚀特性进行模拟，并考虑不同流速、颗粒质量流量对冲蚀的影响。
在数值模拟基础上，采用正交试验法分析三角形槽仿生结构的3个主要参数对抗冲蚀特性的影响。
结果数值模拟结果表明，具有仿生表面结构的弯管冲蚀主要出现在弯头35°~60°区域槽的底部。
3种槽表面仿生结构均可提高弯管的耐磨性，三角形槽的抗冲蚀特性最佳，提高了约38.33%，矩形槽次之，提高了约28%，等腰梯形槽最差，仅提高了约8.33%，且3种仿生表面结构的抗冲蚀性能优劣次序不随流速和颗粒质量流量的变化而变化；正交试验结果表明，在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深，最佳组合结构的抗冲蚀性能相较于普通弯管提升了约41.5%。
结论槽形仿生表面结构减小了颗粒与壁面的碰撞，降低了碰撞速度，从而减小了冲蚀。
抗冲蚀性能最优的表面仿生结构为三角形槽，矩形槽次之，等腰梯形槽最差。
在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深。
该研究可对弯管的抗冲蚀特性设计提供新的思路。
关键词：弯管；CFD–DPM；冲蚀；气固两相流；仿生表面；数值模拟；三角形槽中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)05-0090-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.05.009Numerical Analysis of Erosion Resistance of Elbow withBionic Inner Surface StructureGUO Zi-han1,2, ZHANG Jun1,2, HUANG Jin-man3, LI Hui1,2(1. School of Marine Equipment and Mechanical Engineering, Jimei University, Fujian Xiamen 361021, China;2. Fujian Provincial Key Laboratory of Energy Cleaning Utilization and Development, Fujian Xiamen 361021, China;3. Xiamen Anmaixin Automation Technology Co., Ltd., Fujian Xiamen 361021, China)ABSTRACT: Pipeline erosion is an important problem that cannot be ignored in gas-solid two-phase flow. Erosion damages not收稿日期：2022–04–16；修订日期：2022–08–16Received：2022-04-16；Revised：2022-08-16基金项目：福建省自然科学基金（2022J01334，2020J01694）Fund：Natural Science Foundation of Fujian Province (2022J01334, 2020J01694)作者简介：郭姿含（1997—），女，硕士生，主要研究方向为多相流数值模拟。
InSb红外探测器表面钝化工艺研究
InSb红外探测器表面钝化工艺研究信思树1，黎秉哲1，郭胜1,2，袁俊1，孙翔乐1，王甜姗1（1. 昆明物理研究所，云南昆明 650023；2. 云南师范大学，云南昆明 650500）摘要：本文工作主要研究了InSb红外探测器表面钝化工艺问题，逐一探讨了射频功率、R（SiH4:N2O）配比、沉积温度、工作压强等工艺参数对InSb芯片表面钝化工艺的影响。
将不同条件下获得的材料分别制成MIS结构和红外探测器并进行C-V和I-V测试，结果表明在射频功率为80W、R配比为20:10、沉积温度为200℃、工作压强为10Pa时，钝化后的试样C-V特性曲线良好，I-V特性曲线反向平缓，性能较好，满足探测器芯片研制的要求，进一步证实了该条件下的钝化效果较佳。
关键词：表面钝化；InSb；PECVDStudy on Surface Passivation Technology of InSb Infrared DetectorXIN Sishu1，LI Bingzhe1，GUO Sheng1,2，YUAN Jun1，SUN Xiangle1，WANG Tianshan1(1. Kunming Institute of Physics, Kunming 650023, China; 2. Yunnan Normal University, Kunming 650500, China)Abstract：The work of this paper mainly studies the surface passivation process of InSb infrared detector, and discusses the effects of RF power, R(SiH4:N2O) ratio, deposition temperature and working pressure on the surface passivation process of InSb chip. The materials obtained under different conditions were respectively made into MIS structure and infrared detector and tested by C-V and I-V. The results showed that the RF power was 80W, the R ratio was 20:10, the deposition temperature was 200℃, and the working pressure was 10Pa, the C-V characteristic curve of the passivated sample is good, the I-V characteristic curve is reversed, the performance is good, and meets the requirements of chip development, further it was confirmed that the passivation effect under this condition is better.Key words：surface passivation, InSb infrared detector, PECVD0引言InSb红外探测器表面钝化工艺方法有多种，不同的工艺制备方法形成不同钝化作用和效果的钝化膜，如二氧化硅、三氧化二铝、聚酞亚胺钝化膜等[1]。
基于太赫兹时域光谱技术的金属表面均匀度检测研究
基于太赫兹时域光谱技术的金属表面均匀度检测研究作者：于淼刘伟王可心吴育衡满润昕来源：《航空科学技术》2021年第02期摘要：为确保金属保护涂层质量和服役状况，需要对金属基材表面预处理情况进行检测。
本文利用反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）针对金属基材表面均匀度展开了研究。
对样品的待测金属表面进行了逐点检测，获得了金属待测表面和基准面间各点的飞行时间差，提取了均匀度表征模型。
绘制了表面均匀度空间分布三维形貌图，获得了表面均匀度空间分布情况，并提出了一种利用标准偏差的方法评价钢材表面均匀度。
研究结果表明，太赫兹时域光谱针对金属表面均匀度的检测精度可达1μm，对节约涂料和避免涂层过早失效有重要意义。
关键词：太赫兹时域光谱；无损检测；飞行时间；金属表面均匀度；三维形貌图中图分类号：O433.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.011基金项目：航空科学基金（20173434004）涂层处理技术广泛应用于航空航天、石油冶炼、医疗卫生等领域，使防护金属材料免受高温失效和腐蚀侵害等恶劣服役条件的影响，改善使用性能，增加服役寿命[1-4]。
研究人员对涂层材料和涂覆工艺进行了大量的研究和严密的检测，而忽视了涂覆前金属基材表面条件对复合材料的质量的影响。
涂覆系统的抗腐蚀防护能力与服役寿命，很大程度上取决于金属基材在涂覆前的表面預处理情况。
长期应用证明[5]，70%的提早失效现象，是由于金属基材表面条件达不到涂覆标准所导致的。
金属结构的表面预处理效果对涂料用量、涂层的附着情况、涂层的力学性能及孔隙率等方面有着直接的影响。
分析金属基材表面均匀度，是涂覆前的必要环节，且对节约涂料和避免涂层过早失效有重要的意义。
目前，国内外比较成熟的表面均匀度测量评估方法主要分为两类：（1）接触式指针探头扫描法[6]；（2）非接触式光学测量法[7]。
接触式指针探头扫描法具有操作简便、成本低等优势，通过在试件表面机械式移动微小的探针来测量每个点的高度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
Support for Femtocells
3
Femtocell Definitions
A Femto ABS is an ABS with low transmit power, typically installed by a subscriber in the home or SOHO to provide the access to closed or open group of users A Femto ABS is typically connected to the service provider's network via one or multiple wired and/or wireless broadband connection
4
Femto ABS Subscription Types
CSG (Closed Subscriber Group)-Closed Femto ABS A CSG-Closed Femto ABS is accessible only to the AMSs, which are in its CSG, except for emergency services. AMSs which are not the members of the CSG, should not try to access CSG-Closed Femto ABSs. CSG-Open Femto ABS A CSG-Open Femto ABS is primarily accessible to the AMSs that belong to its CSG, while other AMSs, outside CSG, may also access such Femto ABS, and will be served at lower priority. OSG (Open Subscriber Group) Femto ABS An OSG Femto ABS is accessible to any AMS.
7
Default LDM Patterns
A Sequence of availability and unavailability intervals forms an LDM pattern. The Default LDM pattern is the iteration of one available interval and one unavailable interval. The Default LDM pattern parameters include: Available interval (in units of four frames) Unavailable interval (in units of four frames) Start Superframe offset The AI starts at the Superframe number N where N modulo (AI+ UAI) == Start Superframe Offset There may be one or more default LDM patterns in a Femto ABS deployment. The Default LDM pattern(s) parameters can be preprovisioned or unicasted to the AMS during initial network entry with the femto ABS.
9
Femto ABS Reliability
The Femto ABS shall disable downlink air interface transmitter as soon as the connection with the service provider network is lost for a configurable pre-defined time. Before disabling the air interface, the Femto ABS shall broadcast AAI-SON-ADV message. In such a case, the Femto ABS should support the mechanisms to ensure service continuity of the AMSs prior to disabling air interface (e.g., BS initiated handover ). The Femto ABS may store MAC context information of the serving AMSs (e.g. Basic capabilities, Security capabilities, etc.). Such context information allows AMS to perform optimized network reentry when returning back to the Femto ABS upon its recovery.
- STBC - Spatial Multiplexing - BS: 8 - MS: 4 - SFBC - Spatial Multiplexing - Conjugate Data Repetition - Closed-Loop MU-MIMO - Open-Loop MU-MIMO - Base Mode - Transformation Mode - Differential Mode - PMI Coordination - Multi-Cell Joint Processing - PMI Combining
10
MIMO Technologies
11
MIMO in WiMAX
A quick comparison of MIMO technologies in 802.16e and 802.16m 802.16e Max. Number - BS: 4 of TX Antenna - MS: 2 SU-MIMO
13
Downlink MU-MIMO
In 802.16m, both open-loop (OL) and closed-loop (CL) DL MU-MIMO are included. Feedback content for OL operation (DL MIMO mode 3): - Subband CQI - Subband Index - MIMO stream indicator Feedback content for CL operation (DL MIMO mode 4): - Subband CQI - Subband PMI - Subband Selection - Wideband Correlation Matrix
14
Downlink MU-MIMO
Originally, each MS can only receive one data stream in DL MU-MIMO operations, and at most 4 users can be served concurrently. Some modifications have been made in recent sessions so that each MS can receive at most 2 data streams in Closed-Loop DL MU-MIMO, and can simultaneously serve up to 8 users.
8
Interference Avoidance and Interference Mitigation
Large interference from an inaccessible Femto ABS may trigger a nearby AMS to report the interference to the S-ABS, and the report information should include system information of the inaccessible Femto ABS. The reported information can be used by the S-ABS to coordinate interference mitigation with its neighbor ABSs. Upon receiving the interference coordination sent by the S-ABS, the interfering ABS may perform interference mitigation. (Dynamic IM method) The interference between Femto and/or macro can be mitigated by static or semi-static radio resource reservation and resource sharing using FDM and/or TDM manner and/or DL power control. (Static/SemiStatic IM method)