In this paper,we investigate networkassisted full-duplex(NAFD)cell-free millimeter-wave(mmWave)massive multiple-input multiple-output(MIMO)systems with digital-to-analog converter(DAC)quantization and fronthaul compre...In this paper,we investigate networkassisted full-duplex(NAFD)cell-free millimeter-wave(mmWave)massive multiple-input multiple-output(MIMO)systems with digital-to-analog converter(DAC)quantization and fronthaul compression.We propose to maximize the weighted uplink and downlink sum rate by jointly optimizing the power allocation of both the transmitting remote antenna units(T-RAUs)and uplink users and the variances of the downlink and uplink fronthaul compression noises.To deal with this challenging problem,we further apply a successive convex approximation(SCA)method to handle the non-convex bidirectional limited-capacity fronthaul constraints.The simulation results verify the convergence of the proposed SCA-based algorithm and analyze the impact of fronthaul capacity and DAC quantization on the spectral efficiency of the NAFD cell-free mmWave massive MIMO systems.Moreover,some insightful conclusions are obtained through the comparisons of spectral efficiency,which shows that NAFD achieves better performance gains than cotime co-frequency full-duplex cloud radio access network(CCFD C-RAN)in the cases of practical limited-resolution DACs.Specifically,their performance gaps with 8-bit DAC quantization are larger than that with1-bit DAC quantization,which attains a 5.5-fold improvement.展开更多
设计了一个基于金属氧化物薄膜晶体管工艺的8位电流舵数/模转换器(Digital to Analog Converter,DAC),包括定时刷新模块、同步寄存器电路、分段译码电路、开关驱动电路、开关阵列和电流源阵列、多路选择器网络、随机序列发生器。在数字...设计了一个基于金属氧化物薄膜晶体管工艺的8位电流舵数/模转换器(Digital to Analog Converter,DAC),包括定时刷新模块、同步寄存器电路、分段译码电路、开关驱动电路、开关阵列和电流源阵列、多路选择器网络、随机序列发生器。在数字电路中设计定时刷新结构解决了传统的自举逻辑门电荷泄露导致的电流源开关驱动电压的下降,避免了在低频信号下采样出错问题的发生。提出采用差分对偶译码的结构,保证打开和关闭两路信号可以同时到达开关驱动电路,保证驱动电路中电压上升和下降窗口的对称性,减小输出的毛刺;同时利用数字电路中的D触发器和译码电路中的逻辑门实现驱动增强电路,保证可以驱动模拟电路中的高位单位电流源,提高转换速率;利用动态元件匹配(Dynamic Elements Matching,DEM)技术提高DAC的动态性能。后仿真结果表明,所设计的DAC面积为73 mm 2,功耗为6.5 mW,输出电流摆幅为301.46μA,最大转换速率为32 kS/s,在单位电流源的随机匹配误差的标准差为0.1的条件下,奈奎斯特频率下的无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range,SFDR)可达到42.43 dB,最大的微分非线性(Differential Nonlinearity,DNL)为0.36 LSB,最大的积分非线性(Integral Nonlinearity,INL)为1.75 LSB,满足生物医学用柔性电子系统的需求。展开更多
蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法。该算法采用分布式并行计算机制,具有较强的鲁棒性,易与其他算法结合,但存在运行时间长,容易陷入局部最优解,导致出现停滞现象等缺点。针对蚁群算法,首先介绍其基本原理及不足之处。随后...蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法。该算法采用分布式并行计算机制,具有较强的鲁棒性,易与其他算法结合,但存在运行时间长,容易陷入局部最优解,导致出现停滞现象等缺点。针对蚁群算法,首先介绍其基本原理及不足之处。随后提出了一种改进算法,该算法在选择路径时仅考虑信息素强度,在信息素强度更新时采用基于3层动态信息素更新(Dynamic Ant Colony System with 3 level updates,DACS3)机制,更好地模仿了自然蚂蚁。最后通过仿真验证该算法,结果表明该算法可以取得较好的搜索效果。展开更多
为改善钢轨现行超声检测方法效率低和定量评价难度大的不足,将传统单探头DAC曲线定量方法引入超声相控阵检测领域,研究一种基于超声相控阵全矩阵数据的轨头内部缺陷定量评价方法。对轨头检测断面进行网格划分,模拟各网格节点处缺陷尺寸...为改善钢轨现行超声检测方法效率低和定量评价难度大的不足,将传统单探头DAC曲线定量方法引入超声相控阵检测领域,研究一种基于超声相控阵全矩阵数据的轨头内部缺陷定量评价方法。对轨头检测断面进行网格划分,模拟各网格节点处缺陷尺寸。利用超声相控阵测量模型,求得各网格节点处的DAC曲线。基于Kriging插值方法,构建轨头缺陷DAC定量评价模型,实现对检测断面内任意位置缺陷的定量评价。通过搭建钢轨超声相控阵检测试验系统,对钢轨人工缺陷试块进行检测试验。研究结果表明:相比工业中常用的-6 d B缺陷定量方法,本文方法在轨头内部缺陷检测精度和效率上均有明显优势。展开更多
基金supported in part by the National Natural Science Foundation of China(NSFC)under Grants 61971127,61871465,61871122in part by the National Key Research and Development Program under Grant 2020YFB1806600in part by the open research fund of National Mobile Communications Research Laboratory,Southeast University under Grant 2022D11。
文摘In this paper,we investigate networkassisted full-duplex(NAFD)cell-free millimeter-wave(mmWave)massive multiple-input multiple-output(MIMO)systems with digital-to-analog converter(DAC)quantization and fronthaul compression.We propose to maximize the weighted uplink and downlink sum rate by jointly optimizing the power allocation of both the transmitting remote antenna units(T-RAUs)and uplink users and the variances of the downlink and uplink fronthaul compression noises.To deal with this challenging problem,we further apply a successive convex approximation(SCA)method to handle the non-convex bidirectional limited-capacity fronthaul constraints.The simulation results verify the convergence of the proposed SCA-based algorithm and analyze the impact of fronthaul capacity and DAC quantization on the spectral efficiency of the NAFD cell-free mmWave massive MIMO systems.Moreover,some insightful conclusions are obtained through the comparisons of spectral efficiency,which shows that NAFD achieves better performance gains than cotime co-frequency full-duplex cloud radio access network(CCFD C-RAN)in the cases of practical limited-resolution DACs.Specifically,their performance gaps with 8-bit DAC quantization are larger than that with1-bit DAC quantization,which attains a 5.5-fold improvement.
文摘设计了一个基于金属氧化物薄膜晶体管工艺的8位电流舵数/模转换器(Digital to Analog Converter,DAC),包括定时刷新模块、同步寄存器电路、分段译码电路、开关驱动电路、开关阵列和电流源阵列、多路选择器网络、随机序列发生器。在数字电路中设计定时刷新结构解决了传统的自举逻辑门电荷泄露导致的电流源开关驱动电压的下降,避免了在低频信号下采样出错问题的发生。提出采用差分对偶译码的结构,保证打开和关闭两路信号可以同时到达开关驱动电路,保证驱动电路中电压上升和下降窗口的对称性,减小输出的毛刺;同时利用数字电路中的D触发器和译码电路中的逻辑门实现驱动增强电路,保证可以驱动模拟电路中的高位单位电流源,提高转换速率;利用动态元件匹配(Dynamic Elements Matching,DEM)技术提高DAC的动态性能。后仿真结果表明,所设计的DAC面积为73 mm 2,功耗为6.5 mW,输出电流摆幅为301.46μA,最大转换速率为32 kS/s,在单位电流源的随机匹配误差的标准差为0.1的条件下,奈奎斯特频率下的无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range,SFDR)可达到42.43 dB,最大的微分非线性(Differential Nonlinearity,DNL)为0.36 LSB,最大的积分非线性(Integral Nonlinearity,INL)为1.75 LSB,满足生物医学用柔性电子系统的需求。
文摘蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法。该算法采用分布式并行计算机制,具有较强的鲁棒性,易与其他算法结合,但存在运行时间长,容易陷入局部最优解,导致出现停滞现象等缺点。针对蚁群算法,首先介绍其基本原理及不足之处。随后提出了一种改进算法,该算法在选择路径时仅考虑信息素强度,在信息素强度更新时采用基于3层动态信息素更新(Dynamic Ant Colony System with 3 level updates,DACS3)机制,更好地模仿了自然蚂蚁。最后通过仿真验证该算法,结果表明该算法可以取得较好的搜索效果。
文摘为改善钢轨现行超声检测方法效率低和定量评价难度大的不足,将传统单探头DAC曲线定量方法引入超声相控阵检测领域,研究一种基于超声相控阵全矩阵数据的轨头内部缺陷定量评价方法。对轨头检测断面进行网格划分,模拟各网格节点处缺陷尺寸。利用超声相控阵测量模型,求得各网格节点处的DAC曲线。基于Kriging插值方法,构建轨头缺陷DAC定量评价模型,实现对检测断面内任意位置缺陷的定量评价。通过搭建钢轨超声相控阵检测试验系统,对钢轨人工缺陷试块进行检测试验。研究结果表明:相比工业中常用的-6 d B缺陷定量方法,本文方法在轨头内部缺陷检测精度和效率上均有明显优势。
