IRS辅助的MISO-SWIPT安全速率最大化算法

为增强系统的稳定性,基于智能反射面（intelligent reflection surface,IRS）辅助安全通信,为用户采用功率分配架构的无线携能传输（simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）技术以提高用户安全速率并降低用户的能量消耗,建立了系统安全速率最大化的目标函数模型;考虑IRS相移约束、基站最大发射功率、功率分配比率约束和用户最低能量采集约束,提出了一种基于交替优化的安全速率最大化算法。利用连续凸近似算法,将目标函数转化为凸的形式;采用交替优化,对耦合变量进行解耦处理;提出一种波束赋形算法以实现安全速率最大化。仿真表明,提出的算法能够有效提升IRS辅助的SWIPT系统的安全速率,至少比其他算法提高了2.63bps/Hz。     

电力线通信系统中基于动态规划的自适应资源分配

分析了电力线通信OFDM系统在多种约束下,多用户多业务在多子载波上自适应的比特和功率分配模型,提出了一种新的基于动态规划的速率和功率自适应相结合的动态资源分配算法,其先给实时用户分配资源以满足固定速率下总功率最小,再利用剩余功率和未用子载波给非实时用户分配资源以满足最小速率下总速率最大.在典型电力线信道环境下的仿真结果表明,该算法的性能优于已有的多用户资源分配优化算法,且其能更好的满足电力线通信系统中多用户资源分配的多目标要求.     

密集小区多载波系统中基于业务排队的能效优化

密集小区技术是满足未来高容量、高能效蜂窝通信的关键技术之一。在密集小区场景下,虽然单个基站的能耗降低了,但是由于基站总数大幅度增多,蜂窝网络的总能耗还是会随业务的增多而提高。基于用户业务排队的用户分配、频谱分配和功率分配可以有效地提升系统性能。该文研究在多载波正交信道下,基于用户业务排队进行用户调度、载波分配、功率分配来降低系统长时间的总能耗,同时保证用户业务传输的需求。通过利用Lyapunov优化理论,把问题转化成一个混合整数规划问题,并给出了多载波正交信道下的用户调度、载波分配、功率分配的算法。仿真结果验证了该算法能够降低系统能耗,同时与以优化系统和速率为目标的算法具有一致的系统和速率。     

多用户协作通信中基于比例公平的资源分配

研究了多用户协作通信系统容量与用户间比例公平性的折衷优化问题,将该优化问题视作非凸优化问题．为减小算法复杂度,利用并行分解的方法给出了一种机会中继与分布式功率分配的联合资源优化算法．首先提出了基于用户容量增益的机会中继选择策略,然后利用KKT条件给出了分布式节点优化功率分配算法．仿真结果表明：相对于随机中继选择以及平均功率分配,该算法在具有较低的算法复杂度的同时,能够显著提高系统性能并保证公平性．     

面向无人机中继通信平台的混合网络编码算法

针对现有远距离中继通信系统吞吐率较低的问题,提出了一种面向无人机移动中继平台的混合网络编码算法。该算法综合考虑网络编码策略和空地信道状态,根据用户实时信噪比选择编码方式。根据循环往复式的无人机飞行轨迹和视距信道(LoS)条件,得出远距离用户与无人机中继平台间的信噪比和误码率;引入用户信噪比约束和无人机位置约束,根据无人机与用户间的信噪比和误码率求解出最优通信方式转换时刻;无人机中继平台在转换时刻前后分别采用三时隙网络编码方式和两时隙直传方式进行数据包的接收和发送,从而有效提高中继通信系统整体吞吐率。实验结果表明：当用户间距离为1 600 m、无人机飞行半径为600 m、飞行速度为10 m/s时,混合网络编码算法与传统三时隙移动中继通信算法相比可提升28.42%的系统总吞吐率,并降低17.8%的吞吐率平均变化率,体现出较高的通信效率和系统稳定性,具有良好的应用前景。     

轨迹和干扰功率联合优化的无人机主动窃听算法

研究一种无人机(UAV)作为合法窃听器的无线通信窃听算法.首先,将一个合法窃听器(UAV(E))用于窃听可疑发射器(UAV(B))发送到地面可疑接收器的可疑信息.然后,利用可疑系统的特点,提出一种有效的主动干扰方案,从而最大限度地提高有效窃听速率;针对构造的原问题是一个优化变量耦合的混合非凸优化问题,应用更新速率辅助的块坐标下降和连续凸优化技术,在每次迭代中交替优化无人机轨迹和干扰功率.最后,针对非凸的无人机轨迹优化和干扰功率优化问题,分别利用连续凸优化算法将原非凸问题转化为近似的次优化问题,再使用凸优化方法进行求解.仿真结果表明:相较于其他基准算法,文中算法具有更高的有效窃听速率.     

新型多用户MIMO-OFDM 跨层资源分配算法

为解决多用户MIMO-OFDM( Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 下行链路系统中由于分层设计信息不完整造成的资源分配不合理的问题,提出了一种基于最低速率约束的跨层资源分配算法。该算法综合考虑不同用户服务质量要求、媒体接入控制层队列情况和物理层信道状态信息,在满足总功率限制和用户最低速率约束的条件下,以系统吞吐量最大化为目标,进行物理层子载波和功率的联合分配。仿真结果表明,该算法不仅能满足不同用户的服务质量要求,而且能达到较高的系统吞吐量。     

时延服务质量约束下的高能效功率分配算法

为了在保障系统Qo S的同时提高系统的能量效率,以有效容量与功耗的比值作为优化目标,研究了时延Qo S约束下认知OFDMA系统中的高能效功率分配问题.为了保护主用户传输不受次用户传输的影响,对次用户的发射功率和次用户对主用户的干扰进行了约束.由于原优化问题为非线性分式规划问题,很难对其进行直接求解.为便于求解,首先通过引入变量将原优化问题转化为易于处理的一维优化问题和传统的有效容量最大化问题,然后采用黄金分割法对上述等效问题进行求解,最后提出了一种迭代的高能效功率分配算法.实验结果表明,与传统的有效容量最大化算法相比,提出的算法能够有效地提高系统的能量效率.     

一种有效的比例公平算法

针对基于OFDM的认知无线电系统中多个认知用户之间的频谱资源分配问题,提出了一种比特和功率分配算法.首先,对认知用户的发射功率加以约束以保证认知用户的通信质量;然后运用“两部分法”并引入比例分配因子来避免认知用户的频谱资源分配不均衡问题;最后对所提算法进行了仿真,其中对认知用户的分配结果表明所提算法不仅能够保证每个用户的通信质量而且能够提升信道总容量.     

基于用户协作干扰的IRS辅助安全传输方案

针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户进行通信,并且全双工用户在接收有用信号的同时发射人工噪声,从而增强系统信息安全传输.为了求解系统保密容量的非凸优化问题,利用交替迭代算法将其分解为3个子问题,分别对基站波束成形矢量、系统功率分配系数及IRS相移矩阵进行优化.在求解的过程中推导了波束成形矢量和功率分配系数的闭式解,并分别利用连续凸近似和黎曼流形优化两种算法得到了IRS的最佳相移矩阵.分析与仿真结果表明：所提出的方案能够快速收敛,且基于黎曼流形的优化算法具有更低的复杂度.与随机相位或固定功率系数的方案相比,该方案能够显著提高系统安全性能.     

基于OFDMA的无人机群通信链路资源分配算法研究

针对基于OFDMA的无人机群通信链路资源分配中系统容量与用户公平度之间的矛盾,提出了一种新的资源分配算法。该算法主要由子载波分配和功率分配两部分组成。该算法在子载波分配过程中,每个子载波等功率分配,通过设置公平度门限确保在最大化系统容量时兼顾用户公平度;在用户功率分配过程中,采用基于灰狼算法的功率寻优策略,通过全局搜索实现用户间的功率分配。仿真结果表明,文中提出基于灰狼算法的功率分配方法具有较好的稳健性与寻优能力,即使在用户数较多的情况下,仍然能够在最大化系统容量的同时具有较高的用户公平度,并且还可通过设置公平度门限的大小,灵活地调整系统容量与用户公平度之间的关系。     

IRS辅助认知无线携能通信网络的发射功率最小化算法

智能反射平面（IRS）和认知无线携能通信技术被视为是提高能量效率和频谱利用率的潜在关键技术。文中研究了基于非线性能量采集模型的IRS辅助认知无线携能通信网络,其中次用户发射机同时给多个次用户接收机发送信息和能量,每个次用户接收机采用功率分割方式实现信息解码与能量采集,目的是通过联合优化次用户发射机的波束成形矢量、次用户接收机的功率分割系数以及IRS相移使次用户发射机的发射功率最小化。为了保证次用户发射机的信息与能量传输效率并限制次用户发射机对主用户接收机的同频干扰,考虑次用户接收机具有最小信干噪比约束、最小能量采集约束与功率分割系数约束,次用户发射机对主用户接收机有最大干扰功率值约束,以及IRS具有反射相移约束。所构建的问题属于非凸的二次约束二次规划问题,并且优化变量之间高度耦合,难以求解。文中提出一种基于半正定松弛法和连续秩一约束松弛法的交替优化算法进行高效求解。为了降低复杂度,进一步提出一种基于IRS分组的低复杂度优化算法。仿真结果表明,与几种基准算法相比,所提算法能够有效降低次用户发射机的发射功率。     

全局最优的SLNR预编码功率分配算法

针对多用户多输入多输出系统,基于总可达速率最大化原则,研究了基于信漏噪比(signal-to-leakage-and-noise ratio, SLNR)预编码功率分配算法。为解决传统算法仅能通过迭代求解,性能不好的问题,提出了可直接求得全局最优解的解决方案。导出了仅含一种变量的目标函数,将功率分配问题转化为有约束条件的非凸优化问题。为解决这个优化问题,提出一种基于鸟群算法(bird swarm algorithm, BSA)实现全局最优的解决方案;为弥补该算法复杂度高的缺点,提出一种基于几何规划(geometric programming, GP)的近似全局最优算法。仿真表明,基于BSA的算法能够实现最大的系统总速率,且随着发射信噪比、基站天线数及用户数变化,性能提升效果能够得到保持;基于GP的算法,在复杂度与性能方面得到折衷,且相比基于BSA的算法,误码率性能更优。     

多用户OFDM系统的子载波分配算法

自适应分配技术的应用能优化多用户正交频分复用系统功率的使用．文中在对功率最优化问题进行分析后，提出了一种基于用户速率和信道特性的子载波分配算法．该算法不需要另外计算最终分配给各用户的子载波数，其分配过程包括基本分配和剩余分配两个步骤．在基本分配中保证各用户数据能被及时发送，在剩余分配过程中，以减小各用户所需的发射功率可达到最小值为原则进行子载波分配．仿真结果表明，该算法能有效降低系统的发射功率．     

基于授权系统通信状态和波束形成对认知中继系统吞吐量的改进

提出了一种认知中继系统采用半双工放大转发(amplify forward,AF)模式下的功率分配方案,在保证授权用户通信质量不变和认知系统总发射功率受限条件下,最大化认知网络吞吐量,在此基础上分两步实现吞吐量的最大化。首先,在认知中继端采用多天线利用波束成型方法滤除接收转发的干扰信号,然后,根据授权用户通信状态制定不同的最优功率分配方案。仿真结果表明,相比传统的授权用户干扰受限算法,该算法可有效提高认知网络的吞吐量。     

基于中继OFDM系统的成比例公平分配算法

为了满足无线蜂窝小区内不同用户的业务需求,针对下行正交频分复用中继系统,提出一种基于成比例公平约束的资源分配方案,其主要包括基站与中继处的子载波和功率分配,并在子载波分配过程中提出2种算法.其中,严格的速率成比例公平算法以尽可能满足速率成比例公平为目标,将子载波优先分配给比例公平性最差的用户;松弛的子载波成比例公平算法将速率成比例松弛为子载波成比例,避免了信道较差的用户占用大量子载波.子载波分配结束后,根据子载波分配策略进行注水功率分配.仿真结果表明,2种算法均能够较好地满足成比例公平约束,且与传统无中继的资源分配算法相比,明显提高了系统吞吐量.     

能量获取D2D异构网络中频效优化的资源管理算法

研究能量获取D2D异构网络中频谱效率优化的资源管理问题,包括D2D的通信模式选择、基站选择、信道分配、功率分配、传输时间分配,同时考虑蜂窝用户的QoS约束、能量获取约束、传输时间约束。构建的数学模型是一个混合整数非线性规划问题,为了解决该问题,基于凸优化理论、拉格朗日乘子法、可行方向法进行求解,对构建的数学模型进行化简,提出最大化频谱效率的资源管理算法SERM。研究结果表明:SERM算法对各种网络场景都能够收敛,并且能够最大化频谱效率。     

协作中继认知无线电中功率分配算法

基于协作中继的思想, 提出一种组成次用户协助主用户传输的系统模型, 用基于解码转发的Lagrange对偶优化功率分配算法进行功率分配, 解决了次用户接入主用户频段产生的干扰过大问题. 仿真结果表明, 该算法在保障次用户正常通信的前提下, 可大幅度降低对主用户的干扰, 即可有效增大主用户对外界环境的抵抗力, 并提高主用户的系统容量.     

基于不完全频谱感知的认知中继网络能量效率研究

针对认知中继网络中基于能量效率的资源分配问题,提出一种基于次用户能量效率最大化的功率分配优化算法,通过建立多重约束条件下的频谱感知和传输联合优化模型,在考虑单位发射速率消耗功率和干扰限制的情况下,利用分数规划将问题中的混合整数非线性规划问题转化为等价的凸优化问题,分析了不同参数对能量效率的影响。仿真结果表明,提出的功率分配优化算法在达到能量效率最优的同时降低了算法复杂度低。     

协作中继认知无线电中功率分配算法

基于协作中继的思想, 提出一种组成次用户协助主用户传输的系统模型, 用基于解码转发的Lagrange对偶优化功率分配算法进行功率分配, 解决了次用户接入主用户频段产生的干扰过大问题. 仿真结果表明, 该算法在保障次用户正常通信的前提下, 可大幅度降低对主用户的干扰, 即可有效增大主用户对外界环境的抵抗力, 并提高主用户的系统容量.