认知星-地融合无线网络中的波束形成算法研究

研究了认知星-地融合无线网络中的波束形成算法,存在地面窃听用户的卫星无线网络为主网络,地面蜂窝网络为次级网络,二者一起构成频谱共享的认知星-地融合无线网络。在认知星-地融合无线网络中,假设所有节点的信道状态信息完全已知。首先,以系统发射功率最小化为目标函数,卫星主用户的可达安全速率和次级用户的通信速率满足要求为约束条件建立优化问题。其次,利用迫零波束形成算法、门限值替代算法和黄金分割算法分别将原始非凸的优化问题转化为满足凸形式的优化问题,并通过半正定规划方法求解出优化问题的最优解。最后,计算机仿真结果验证了黄金分割算法具有更高的有效性及优越性。     

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.     

基于压缩感知的协作系统物理层安全分析

将压缩感知技术引入协作通信系统中研究其物理层安全问题.在多源多中继协作通信系统中,将源节点通过中继节点到目的节点,源节点到窃听节点的信道矩阵作为压缩感知的测量矩阵,目的节点和窃听节点可以采用信号重构算法进行重构.通过系统仿真证明,窃听节点存在对信道估计存在误差,合法目的节点的重构性能优于窃听节点,可以达到安全传输.     

无线分组网络中公平排队算法WFQ_2002

移动计算已成为现代无线通信网络中一个重要的研究方向．在无线通信网络中,通信带宽是有限的,多个移动主机采用竞争机制访问一个广播信道,因此减少主机间的冲突,为每一个参与竞争的主机提供一个公平的信道服务,是当今无线通信领域亟待解决的问题之一、有线网络的公平算法不能应用于无线网络中,这是因为在无线网络中存在位置相关错误,以及错误突发等特点．设计的一个集中式的无线分组公平排队算法WFQ_2002,该算法结合了无线公平调度策略STFQ和WF2Q的特点,很好地解决了无线分组网络移动Internet中的资源公平调度问题．     

基于频谱系数和比例公平算法的网络调度优化策略

针对传统比例公平的无线网络资源调度优化策略无法有效保证用户的公平性, 存在无线网络通信系统资源利用率低等缺陷, 设计一种基于频谱系数和比例公平算法的无线网络通信系统资源调度优化策略, 以解决当前无线网络通信系统资源优化调度过程中存在的问题. 首先建立无线网络通信系统的信道模型, 通过自适应遗传算法确定合理的频谱系数; 然后根据比例公平算法计算调度优先级, 将无线网络通信系统的资源分配给用户, 并针对传统比例公平算法的不足进行改进; 最后在MATLAB 2016平台上对无线网络通信系统的性能进行分析. 结果表明, 该策略可更好地保证用户使用资源的公平性, 提升了无线网络通信系统的吞吐量, 改善了无线网络通信系统的资源利用率.     

多发单收窃听信道中人工噪声辅助的鲁棒波束成形设计

针对无线通信物理层安全中合法用户接收的信息易受到非法窃听者窃听的问题,提出了一种人工噪声辅助的鲁棒波束成形(AN-RBF)设计方案。首先,利用信道估计分别获取发射端到合法用户的瞬时非理想信道状态信息(CSI)和发射端到窃听者的统计CSI;然后,在发射端向合法用户发送的信号中添加人工噪声,通过对有用信号和人工噪声进行联合优化,在满足发射功率控制和中断概率限制的约束条件下实现安全传输速率的最大化。AN-RBF方案发射端仅需获取窃听者的统计CSI,且发射端获取的合法用户的瞬时CSI是非理想的,系统开销少,另外,人工噪声的添加可以降低窃听者接收端信干噪比,提高多发单收(MISO)窃听信道中的安全传输速率。仿真结果表明,在20dB功率且仿真环境相同的情况下,所提AN-RBF方案的安全速率比各态同向人工噪声辅助方案提高了约2bit·(s·Hz)-1。     

人工噪声辅助的保密通信及其窃听算法

无线网络的开放性使得其信息传输的安全性面临更大挑战。一种通过在窃听信道发射人工噪声来干扰窃听者的方法被广泛研究,并用于保障物理层安全通信。分析了人工噪声方法的不足,推导了其安全通信的必要条件,提出一种有效的窃密算法来对抗该安全机制。该算法中,当窃听者拥有比发射机更多数量的天线时,可以抑制接收到的人工噪声,且能采用复值独立分量分析(independent component analysis,ICA)将私密信息截获。数值仿真验证了该窃密算法能够对抗人工噪声、获得良好的窃听效果。     

基于智能反射表面的中继协作安全通信技术

在传统中继协作的通信过程中,中继节点在对信号处理时,会放大中继节点自身的干扰信号。此外,现实通信场景中往往存在窃听节点窃取重要信息。智能反射表面具备无源反射特性,能对信号的相位进行调整,以及在处理信号时能减少干扰信号的产生。针对中继节点增大干扰信号和安全传输问题,提出了基于智能反射表面的中继协作安全传输技术。考虑通信场景中存在恶意窃听节点,且窃听链路与合法链路的相关性较高的情况下,通过部署智能反射表面将基站发送的信号反射给合法用户,提高系统的安全通信质量。为了解决保密速率表达式的非凸性,采用交替优化、黎曼共轭梯度下降的算法对波束形成向量及反射相位进行交替优化。最后,通过仿真结果验证在3 GHz高频段载波下,基于智能反射表面协作通信技术在数据传输、能效、安全方面的作用优于传统中继协作通信方法。     

基于SDN的数据中心网络流量调度机制的设计与实现

针对SA算法中未考虑当前网络链路带宽资源引起的流冲突问题以及GFF算法中未考虑流带宽需求变化引起带宽资源分配不合理问题,提出了基于模拟退火遗传算法的按需自适应(SAGA-AO)流量调度机制.该机制首先依据流带宽需求变化筛选出网络中需要调度的流,然后利用模拟退火遗传算法(SAGA)根据当前链路带宽资源状况对需要调度的流进行全局调度路径搜索.仿真结果表明:SAGA-AO算法在大多数通信模型下平均对分带宽高于SA和GFF算法.     

混合有-无源智能反射面辅助大规模MIMO安全传输

针对存在恶意窃听者的大规模MIMO网络安全传输问题,提出了一种混合有-无源智能反射面辅助的下行安全传输方法。受基站总发射功率、混合有-无源智能反射面功率和反射相位模量约束,讨论了最大化系统总保密速率的优化问题,该问题为多变量耦合的非凸优化。提出了基于逐次凸近似的主动波束成形和反射相位优化算法,首先利用交替优化算法将原始问题转变为两个单变量的子问题,然后采用逐次凸逼近或半定松弛算法分别求解每个子问题的最优主动波束成形和反射相位。仿真结果表明,相比传统的被动智能反射面辅助安全传输方案,提出的方案能够有效利用混合有-无源智能反射面高增益的技术优势,进一步提高级联链路的信道增益,获得更高的保密速率。     

保密多输入多输出无线携能系统的节能稳健优化

研究了包含多个多天线窃听者的多输入多输出无线携能系统.在窃听者信道状态信息不精准的情况下,通过联合设计波束成形矩阵、人工噪声协方差矩阵和功率分配比,在满足发射功率约束和能量收获约束的条件下,最大化系统最差情况保密能量效率.基于分式理论,将原非凸问题转化为减式形式的等效优化问题.通过新颖的等效变换,解决了多个优化变量之间的耦合问题,避免了交替优化.借助于S-procedure和一阶泰勒级数展开,将难以处理的非凸问题转化为凸问题.提出了基于Dinkelbach方法的两级优化迭代算法且仿真结果验证了该算法的有效性和收敛性.     

基于极化码的单步量子密钥分发后处理

量子密钥分发结合一次一密的加密方案可以在理论上保证通信的无条件安全性。然而,量子密钥后处理过程中的误码纠错和密性放大两个步骤引入了较高的处理延时,影响了最终安全密钥生成速率以及量子密钥分发系统的实用性。故此,本文提出一种基于极化码的单步高效量子密钥后处理算法,根据Wyner窃听信道模型分析合法通信双方以及窃听者的信道容量,设计可同时满足可靠性和安全性的极化码码字结构用于量子密钥分发后处理,从而实现在一次编译码步骤中同时完成误码纠错和密性放大,将两个处理步骤合二为一,降低了系统复杂度和处理延时。实验结果表明,在量子比特误码率[0,0.08]范围内,所提出算法可同时满足纠后误码率10-7的可靠性条件以及窃听信息量10-14的安全性条件,码长为220比特时,译码吞吐率可达3Mbps,采用并行算法的译码吞吐率可达86Mbps。     

基于异步迭代联合收发算法的MIMO PLC安全

为避免电力线通信网的广播特性所带来的信息泄露风险,提出一种基于异步迭代算法的联合收发结构的物理层安全传输策略.在确保窃听者对秘密信号解码的均方误差高于所设定门限值以及发射功率约束的前提下,基于总体均方误差最小化准则,设计了采用异步迭代算法的联合收发机,从而求解出预编码矩阵和解码矩阵.仿真实验表明:在电力线信道环境下,所提出的联合收发方法可恶化窃听者的均方误差性能,使得窃听者安全速率为零,并且保证合法收发对安全速率为正,防止秘密信息被窃听.     

无线网络中的资源分配和调度算法综述

无线网络的资源分配对提高系统性能具有重要意义.在分析无线网络的资源调度策略与传统有线网络相比的独特之处的基础上,重点针对无线局域网、基于TDMA的蜂窝移动通信网络及基于CDMA的蜂窝移动通信网络的资源分配和调度算法进行综合分析,指出了这些算法的特点.该综述可供无线网络相关研究和设计参考.     

无线网络中的资源分配和调度算法综述(英文)

无线网络的资源分配对提高系统性能具有重要意义。在分析无线网络的资源调度策略与传统有线网络相比的独特之处的基础上,重点针对无线局域网、基于TDMA的蜂窝移动通信网络及基于CDMA的蜂窝移动通信网络的资源分配和调度算法进行综合分析,指出了这些算法的特点。该综述可供无线网络相关研究和设计参考。     

基于边缘云的动态和抢占式任务卸载调度算法研究

边缘云计算系统被广泛用于支持各种计算服务。针对边缘云计算环境中的任务卸载调度问题,考虑边缘云系统下的动态性和抢占式任务卸载调度,提出一个基于贪婪模拟退火启发式算法的在线卸载框架(SAOF),根据任务所需的传输延迟以及计算时间,进行周期性的卸载和调度计算,考虑独立任务的随机到达性和资源的异构性,动态地将新到达的任务分配到合适的目的地(边缘服务器或云服务器),并根据每个任务的延迟敏感性,抢占式地为其分配计算资源,使所有任务的总加权响应时间最小化。最后,在多组参数组合下生成测试实例并进行性能评估实验,将SAOF算法与3种优秀的卸载调度优化算法(Selfish算法、Nearest算法和OnDisc算法)进行对比,实验结果表明,SAOF算法能更有效降低所有任务的总加权响应时间。     

网络化控制系统的RM调度优化研究

减少网络堵塞是提高网络化控制系统性能的有效的方法.提出了一种基于RM调度优化算法的研究方法,通过对网络化控制系统中的调度优化算法的分析,网络利用率明显好于未被调度优化的系统.结果表明,合理的调度优化算法能提高控制系统的网络利用率,同时改善了控制系统的动态性能.     

时延网络控制系统调度与稳定性

针对共享网络资源的多个网络控制系统的调度与稳定性问题,考虑网络诱导时延对系统的影响,给出网络控制系统的模型描述;基于静态非抢占RM(Rate Monotonic)调度算法,给出网络可调度与闭环系统稳定的充分条件。仿真结果表明该文的方法比已有的方法具有更小的保守性。     

基于随机服务模型的云端会话的概率调度算法

对分布式环境中的多用户云端会话的任务调度而言,任务的到达过程、处理单元的状态以及网络传输等都具有不确定性,而传统的调度算法很少考虑这些不确定性。针对这一问题,研究了动态调度问题,并提出了一种概率调度算法,该算法可以提高调度速度和降低状态估计的不准确性。首先建立了排队模型,将所有到达过程组成一个多列,并且假设每个处理单元都有用于任务执行的本地队列,然后使用排队理论计算队列参数,最后基于这些参数,将该调度问题定义为一个非线性规划问题。仿真结果表明相对传统算法,文中所提算法的鲁棒性更高,且具有更快的响应时间。     

含多分区电力系统能量备用实时优化调度的动态积极集求解算法

网络阻塞和故障停运导致备用存在供应问题,为了保证含多分区电力系统备用的有效性和网络的安全性,在实时优化调度中提出分区备用要求和新的求解算法,分析了含多分区的孤立和受端电力系统备用容量需求,建立了一种以电能和备用购买费用最小为目标函数的能量备用实时优化调度模型,同时计及了系统备用要求、分区备用要求、N-1安全准则等约束条件。该模型是一个超大规模的优化问题,因此文中将动态积极集法引入电力系统优化调度问题,对其进行迭代求解。最后,对IEEE 118节点标准测试系统和我国某典型受端电网进行算例分析,结果表明,采用提出的实时优化调度模型和动态积极集求解算法在满足电力系统实时调度计算时间要求的同时,求解得到能量备用的实时优化调度方案以及N-1故障后备用调用方案,验证了模型的合理性和算法的可行性。该算法可以有效解决备用的供应问题,提高电网运行的安全性,为含多分区电力系统的实时优化调度提供有意义的探索。