基于最优中继集合选择的HDAF算法

为减少协作通信系统资源消耗,提出了一种基于混合译码放大前传(hybrid-decode-amplify-and-forward, HDAF)的中继选择算法。该算法以降低系统的中断概率和最小化总功率为目标,采用等效信道增益参数排序的方法,得到了最优中继集合的选择算法。该算法既保证通信过程更可靠,不易中断,又减少多余中继节点的使用,节省资源。仿真结果表明,采用最优中继集合选择算法,在10~30 dB的信噪比范围内,HDAF协作方式的中断概率要小于放大转发(amplify-and-forward, AF)和译码转发(decode-and-forward, DF)协作方式。该算法与功率分配相结合,在相同中断概率条件下,源节点所需功率比AF和DF协作方式少1~4 dBm,节约了系统资源的消耗。     

基于符号映射的物理层网络编码

从信号角度出发对物理层网络编码（physical layer network coding, PLNC）展开研究,联系实际通信中用户选择调制方式以及用户发送功率分配的差异性,重点对中继节点叠加信号的符号映射方面进行了分析讨论。通过符号映射后的星座映射图分析了中继节点的误符号率（symbol error rate, SER）,并结合星型协作网络以瑞利信道为信道模型对中断性能进行了分析比较。理论分析与仿真结果表明不同的调制方式以及用户功率分配对中继误符号率有一定影响,同时基于符号映射分析的物理层网络编码的中断性能优于其他几种传输方式。     

面向多源多目标协作网络的中继选择方法

在多源多目标无线网络中采用最佳中继协作方法时,多个通信对有可能同时选择同一个节点作为最佳中继来进行协作传输,从而导致最佳中继冲突问题,进而对系统的协作性能产生严重影响。为了解决这一问题,提出了两种低冲突的中继选择方法,并将其扩展至功率可分配场景;同时,还提出了一种支持功率分配的分布式选择方法。仿真结果表明,所提方法在保证系统分集增益不变条件下,相比于已有方法,显著降低了中继冲突情况发生,改善了系统协作效果;并在性能接近于最优方法的前提下,有效降低了中继选择方法的复杂度。     

混合译码放大转发协同通信的功率分配

协同通信中,有效降低系统的发射功率是移动网络绿色化的一种解决方案。针对未来移动通信系统的节能问题,给出了协同通信系统中混合译码放大转发（hybrid decode-amplify forward, HDAF）的功率分配方案。该方案以直接传输方式的中断概率值为约束条件和总功率最小化为目标,采用极值问题的分析方法,得到了准静态瑞利平坦衰落信道中 HDAF协作方式源节点和中继节点功率。数值分析结果表明,在相同的中断概率约束条件下,采用HDAF协作方式所需的总功率比放大转发（amplify-forward, AF）、译码转发(decode-forward, DF)协作方式少5 dBm~17 dBm,最大限度地节约了系统资源的消耗。     

Gamma-Gamma模型下采用PPM调制的MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在Gamma-Gamma分布下基于脉冲位置调制(pulse position modulation, PPM)方式的多输入输出自由空间光学（multiple input multiple output free space optics, MIMO-FSO）通信系统模型。首先推导了单输入单输出（single input single output, SISO)-PPM系统的误时隙率（slot error rate, SER）计算公式,以此作为参考,在独立同分布和独立分布参数不同情况下,分别推导出MISO-PPM、SIMO-PPM和MIMO-PPM系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在Gamma-Gamma分布模型下,采用多发多收的方法确实能有效提高FSO系统的平均SER性能,如在误时隙率为10 ^-4 时,M = 2、N =2 的MIMO-PPM系统在信道分布参数相同和不同时,与SISO-PPM相比,分别能节省信噪比50 dB和65 dB左右。实际应用中,M 和N 分别取3或4就基本足够,对无线光通信系统的理论分析和系统设计具有一定的指导意义。     

混合编队协同空战电子支援干扰功率分配方法

针对电子战飞机和战斗机编队协同空战条件下电子支援干扰功率分配问题进行研究。根据电子干扰的功率条件建立电子干扰压制距离模型;基于电子压制距离构建作战优势模型,得到压制功率与作战优势之间的函数关系;以编队作战优势最大化为目标函数建立功率分配优化模型。最后,对模型的合理性进行仿真验证。结果表明,所建立的功率分配方法能够进行合理的功率分配,实现最优干扰效能。     

空间调制系统的星座优化设计

作为一种新颖的多天线技术,空间调制(spatial modulation, SM)受到了学者的关注。近年来,SM系统的星座设计成为研究热点。然而现有的星座设计算法由于预先设定星座结构,导致不能得到最优的星座图。对此,在发送功率受限的条件下提出一种新的星座设计方案。该方案基于最小化SM系统误符号率(symbol error rate, SER)准则,通过扩大可行域范围并利用遗传算法，对SM系统的信号星座进行了优化。此外,深入分析了信号星座对SER及系统参数对星座设计的影响。仿真结果表明,该算法得到的星座图相比于其他星座图具有更好的SER性能。     

不均等双向解码转发机会中继通信性能分析

双向中继通信在保证传统单向协同通信空间分集收益的同时提高了频谱利用率。在双向不等速率要求场景下,针对结合解码转发网络编码的双向机会中继通信系统模型,给出了系统通信的近似中断概率闭式表达,并且提出了已知信道瞬时信息条件下的功率优化分配方法。仿真结果分析验证了解码转发双向机会中继通信的中断概率性能,表明在功率优化分配后和中等信噪比条件下,解码转发双向机会中继通信比模拟网络编码方式有2~3 dB的收益。     

非完美信道信息下LTE-V2V通信最优功率控制

针对非完美信道状态信息下LTE-V2V (long-term-evolution vehicle-to-vehicle)通信系统中V2V用户与蜂窝用户频谱复用带来的共道干扰问题,提出了一种以最大化能效为目标的最优功率控制方案。该方案通过V2V用户间通信距离的变化来刻画车载通信的时变特性,并利用随机几何理论对LTE-V2V通信系统中的共道干扰进行数学建模。同时,在蜂窝用户的中断概率和V2V用户最大功率约束条件下,得到V2V用户传输功率的可行域。并在此基础上,建立起最大化V2V用户能效目标函数,求解得到V2V用户的最优功率。数值分析表明,通过调整V2V用户的接入密度可最大化平均和速率,并且在不同V2V用户最大通信距离下,提出的功率控制方法所对应的能效均大于先前的最大功率分配方法所对应的能效。     

面向系统性能最大化的装备经费结构SD优化

为通过在装备的各组成单元之间, 对装备的研制经费实施最优分配, 继而获得最大化的装备整体作战使用能力的现实需求, 选择由锅炉、主汽轮机、主冷凝器、汽轮给水泵等4个基本单元组成的船舶蒸汽动力系统为对象, 运用系统动力学(system dynamics, SD)方法, 建立各项费用与动力系统总体性能之间的关系模型, 并转化为SD仿真平台上的动力系统各设备经费结构优化模型。经过系统分析和对照仿真结果, 找出费用在动力系统中各个设备之间分配的特殊规律, 在功率既定情况下, 确定动力系统费用的最小值以及在各个设备之间的最优分配结构, 形成基于SD理论、面向系统性能最大化，在装备组成单元层面开展经费结构优化的方法。     

SER analysis and power allocation for hybrid cooperative transmission system

The symbol-error-rate(SER) and power allocation for hybrid cooperative(HC) transmission system are investigated.Closed-form SER expression is derived by using the moment generating function(MGF)-based approach.However,the resultant SER contains an MGF of the harmonic mean of two independent random variables(RVs),which is not tractable in SER analysis.We present a simple MGF expression of the harmonic mean of two independent RVs which avoids the hypergeometric functions used commonly in previous studies.Using the simple MGF,closed-form SER for HC system with M-ary phase shift keying(M-PSK) signals is provided.Further,an approximation as well as an upper bound of the SER is presented.It is shown that the SER approximation is asymptotically tight.Based on the tight SER approximation,the power allocation of the HC system is investigated.It is shown that the optimal power allocation does not depend on the fading parameters of the source-destination(SD) channel and it only depends on the source-relay(SR) and relay-destination(RD) channels.Moreover,the performance gain of the power allocation depends on the ratio of the channel quality between RD and SR.With the increase of this ratio,more performance gain can be acquired.     

Resource allocation for cooperative diversity systems based on quadrature modulation

To improve the error performance and the resource utilization of cooperative systems, the optimum resource allocation, i.e., power allocation and partner choice, for an adaptive decode-and-forward (DF) cooperative diversity system based on quadrature modulation is investigated. The closed-form expression of the bit error rate (BER) system performance is derived and an optimal power allocation (OPA) algorithm is proposed to optimize the power allocation between the local and relayed signals under the minimum BER criterion. Based on the OPA algorithm, a partner choice strategy is proposed to determine the partner locations specified by various cooperation gains. Simulation results show that the proposed resource optimization algorithms are superior to the unoptimized algorithms by significantly reducing the BER and improving the cooperative gain, which is useful to simplify the practical partner choice process.     

基于OFDMA的无线协作多播网络资源分配算法

在传统的无线多播传输中,多播组的系统性能受限于多播组内的最差用户的信道质量。为了克服多播组的系统性能受限的问题,将协作传输引入到基于正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)的无线多播网络中,并提出了在总传输速率受限的情况下,最小化总传输功率的动态资源分配算法。为了减少计算复杂度和保障公平性,提出了协作公平子载波分配算法(cooperative fair, CF)和迭代注水功率分配算法。仿真结果显示,在多播组的用户中进行协作传输的系统性能,要远高于采用传统多播直接传输的性能,并且所提算法也在保证系统性能的同时,实现了多播组间良好的公平性。     

基于效用的自适应协同多业务传输研究及系统级仿真验证

协同通信是目前无线通信的研究热点之一,协同通信中的节点选择,功率分配等问题已得到深入的研究,但对于多业务传输问题目前并没有得到足够的关注。通过建立协同通信中的资源分配模型,基于效用的自适应协同多业务传输(utility-based adaptive cooperative multi-traffic transmission,UACMT)算法解决了多业务在协同通信中的传输问题,并能够自适应的在协同与非协同传输模式中进行选择。系统级仿真结果表明与传统协同和非协同传输相比,UACMT能够在一定误块率BLER约束条件下提高用户的业务效用。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

大规模MIMO系统的智能天线选择与功率分配方法研究

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。