基于三维空间模型的毫米波异构蜂窝网络性能分析

针对城市环境下毫米波异构基站密集分布情况,采用三维空间模型分析毫米波异构蜂窝网络的性能.首先各层基站分布建模为三维泊松点过程,推导出三维空间下D球阻碍模型的路径损耗强度函数.然后采用最大偏置接收功率接入准则,假设收发端使用大规模天线阵列获得最大的波束成形增益,在Nakagami衰落信道下,推导出目标用户的覆盖概率表达式.最后通过蒙特卡罗仿真和二维空间模型的性能进行了对比,并分析了D球阻碍模型、基站偏置因子和天线增益等参数变化对覆盖概率的影响.实验结果表明,三维空间模型对毫米波异构蜂窝网络的性能分析更加精确.     

基于用户簇分布模型的三维异构蜂窝网络覆盖概率分析

采用随机几何理论分析异构蜂窝网络性能时,通常假设用户均匀分布且独立于基站。但在实际的异构蜂窝网络中,小基站一般部署在热点地区或覆盖盲区,因此,小基站与用户的空间位置存在相关性。针对三维空间中蜂窝用户以小基站为父节点的Matern簇过程和Thomas簇过程进行建模,再采用最大信号干扰比(signal to interference ratio, SIR)的小区接入准则,在瑞利衰落信道下推导出下行链路的覆盖概率;通过蒙特卡罗仿真验证理论结果,分析用户簇过程的半径或方差、SIR门限值、小基站密度和小基站功率对覆盖概率的影响,并比较三维用户簇分布模型、三维用户均匀分布模型和二维用户簇分布模型的网络性能。实验结果表明基于三维用户簇分布模型的异构蜂窝网络具有较好的覆盖概率。     

蜂窝移动通信基站的离散时间排队分析

用有限用户离散时间损失制系统对蜂窝移动通信基站进行建模,利用Markov链方法,给出稳态下系统每一时隙上发生损失的概率、平均信道利用率和平均吞吐率等性能指标。并通过数值仿真解释了该模型对数字蜂窝移动通信网络设计及性能分析的应用。     

基于双重路径损耗的超密集网络性能分析

在移动蜂窝网络信号衰落场景分析中,现有的标准路径损耗模型中信号随距离以单一的路径损耗指数衰减,这种情况过于理想化,会导致平均接收功率和干扰功率都与真实值之间存在数量级差异.在实际环境中,由于地面反射、遮挡物以及信号散射等物理特性,传播路径更为复杂,即使简单的双射线模型也会产生明显不同的路径损耗行为.随着5 G的逐步商用,未来移动通信系统呈现出密集多层的异构网络架构特征,为了缓解日益紧张的无线频谱资源,毫米波受到关注.与传统的单路径损耗模型所不同的是,国外有关毫米波的外场传输实验表明,在视距和非视距范围内存在不同的路径损耗因子.而双重路径损耗模型采用分段幂律,不同距离范围受到不同路径损耗指数的影响,比标准路径损耗模型更贴近实际情况.研究中采用双重路径损耗模型,使用泊松点过程分析了瑞利信道衰落条件下的基站激活效应.仿真结果显示,关闭非激活基站可作为一种有效的干扰缓解方案,有效提高对覆盖概率、吞吐量等性能的影响,并且系统的干扰主要由活跃用户的密度限制.在关闭了非激活基站之后,用户密度与网络性能密切相关.     

基于随机几何理论的多层异构蜂窝网络性能分析

为分析多层节点覆盖的异构蜂窝网络性能,采用独立的齐次泊松点过程分别对异构网络中的各层基站分布进行了建模,选择最强信号干扰噪声比(SINR)基站的接入方案,推导出多层异构蜂窝网络的覆盖概率,并且通过仿真实验分析了影响整体网络覆盖概率的因素.实验结果表明:多层异构网络在小基站密度和发射功率处于适当值时有较好的覆盖率性能.     

超密集部署下绿色能源感知的用户关联算法

为了降低网络能耗,实现5G绿色蜂窝网络,考虑电力能源和绿色能源同时供电的混合能源供应的超密集异构网络模型.为了更准确地模拟密集部署下基站与用户之间的信道衰落,采用5G中的双斜率路径损耗模型对大尺度信道衰落进行建模,并在此模型下提出一种改进的基于绿色能源感知的自适应用户关联算法.该算法为基站设置优先级和权重因子,用户根据基站的优先级和权重因子自适应地调整自身的关联策略,并结合资源分配完成用户关联过程.仿真结果验证了所提算法在能耗和能效方面的优越性.     

基于三维空间域统计信道模型的空时特性

为了研究信号在三维空间域信道模型中的空时统计特性,建立了一种三维统计信道模型,其散射椭圆半球体的中心在移动台(MS),适用于设置低MS天线、高基站(BS)天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境中。假设模型的发射信号服从均匀分布,给出了到达角度(AOA)和到达时延(TOA)概率密度的分析算法,能够估计多径衰落信道的重要空时特性,在方位角和仰角平面同时描述波达信号分别在BS和MS处的分布特性。理论分析和数值仿真结果与三维散射模型结果对比表明,本模型的信道参数估计符合理论与经验结果,更加适应各种室外移动通信环境,拓展了三维统计信道模型的分析和研究。     

基于覆盖效率的蜂窝网络协作节能优化算法

为了提高无线蜂窝网络的覆盖效率,根据未来蜂窝系统多用户、多业务、多载波、多协议的动态特性,研究基站覆盖效率和能量效率的性能特性,分析覆盖冗余度、业务强度在时间域和空间域上的动态分布,建议一种基于覆盖效率的蜂窝网络协作节能优化算法.该算法根据获得的信息使基站按照特定概率在休眠和激活模式之间动态切换,通过邻基站间的协作对基站激活概率进行优化.仿真表明,该算法能够以较低的复杂度获得显著的性能提升.     

基于3维泊松点过程理论的无人机协助的异构网络模型及其性能

针对紧急热点场景中的基站缺乏灵活性问题，提出基于泊松点过程的无人机协助的异构网络模型.为了准确反映真实场景，假设宏基站在地面2维分布，无人机作为小基站在空间3维分布，地面用户通过最大接收功率级联准则选择通信基站.仿真分析性能参数间的定量关系，结果表明：相对于2D,3D模型，该文模型能更精准地描述覆盖概率；使用多个低功率的无人机小基站协助地面基站通信，能改善整个网络的覆盖性能；部署网络时需对路径损耗做适当选择.因此，该文模型具有有效性.     

基于泊松簇过程的三层异构蜂窝网络部署模型

5G标准下的蜂窝网络正在向异构化、超密集化的方向发展,传统的基于六边形网格模型的研究方法较为理想化且并不精确,越来越不适用于如今的异构网络.针对这个问题,目前常用的方法是使用基于随机几何的泊松点过程来研究异构网络的基站部署,这种方法假设基站的空域分布完全随机,因此得到了覆盖概率的理论下界.但是由于宏蜂窝边缘(盲区)以及热点地区(忙区)等特殊区域中,站点的分布可能形成簇,此时,基于泊松点过程的空域分布将不再准确.针对这个问题,本文使用泊松簇过程研究三层异构蜂窝网络的基站部署与规划.首先,提出基于泊松簇过程的基站部署系统模型,讨论了基于簇分布的基站形成过程;其次,在充分分析用户受到的聚集干扰基础上,采用基于瞬时信干噪比的小区选择机制,推导出了中断概率模型,并讨论了三种特殊条件下的中断概率;最后,通过仿真对比分析了基于泊松簇过程与泊松点过程的中断概率的差异以及信干噪比阈值变化时的中断概率的变化曲线,证明了基于簇的空域基站部署具有更低的中断概率.     

三跳协同分集系统及空时编码的应用

为改善点对点单天线通信的性能,提出了一种三跳协同分集的系统模型,并分析了误码性能.该系统模型可适用于蜂窝式移动网络及Ad hoc网络,源端及目的端以一定的条件分别在其周围寻找空闲的节点作为其虚拟天线阵列,形成一个虚拟的多输入多输出(MIMO)系统,并将空时编码应用于其中.该系统模型不同于已有的协同分集系统,信号从源端需要三跳才能到达目的端,且协同节点只需提供一小部分功率.仿真结果表明,在仅少量增加系统总功率的条件下,点对点的误码性能可以得到极大改善.     

三维动态无人机网络覆盖性能与信道容量分析

无人机(unmanned aerial vehicles, UAV)在空间内不规则分布和移动给系统设计带来巨大挑战，为了对UAV服务下的热点场景进行更加真实可靠地分析，基于随机几何和移动ad hoc网络 (mobile ad hoc network, MANET)理论，构建了一种三维移动UAV网络模型。UAV群被建模为三维泊松点过程(three-dimensional Poisson point process, 3-D PPP)，可以在水平和竖直方向位移。为了进一步研究该系统的网络性能，考虑了2种服务模型:基站切换模型(base station handover model, BHM)和基站恒定模型(base station constant model, BCM)。通过推导服务距离分布以及其余基站干扰的拉普拉斯变换，得出该系统的覆盖概率和信道容量。通过仿真分析了不同参数指标对覆盖概率以及信道容量的影响。实验结果表明，与传统二维UAV网络模型相比，该三维动态模型能够更准确地反映实际情况，并且基于最近邻策略的基站切换能够显著提升网络性能。     

阵列天线多载波CDMA系统性能比较

将阵列天线应用于多载波CDMA系统可以显著改善系统的性能,讨论了3种阵列天线多载波CDMA系统发射、接收信号和信道模型,给出了系统的误码率公式.分析了3种阵列天线多载波CDMA系统在频谱效率相同时的系统参数.在频谱效率相同的条件下,通过数值结果比较了3种阵列天线多载波CDMA系统的误码率性能.结果表明,阵列天线MC-CDMA系统由于受空域和频域分集的联合影响,系统的误码率性能最好;阵列天线MT-CDMA系统可获得空域和时域分集增益,系统性能次之;阵列天线MC-DS-CDMA系统只有空域分集增益,系统性能相对最差.     

基于平均场博弈的超密集5G小蜂窝网络下行功率管理

研究了一个拥有大量小型基站(Small Base Stations,SBSs)和用户设备(User Equipments,UEs)的 超密集 5G 小蜂窝网络(Ultra-Dense 5G Small Cellular Networks,UDN)的下行通信系统,并考虑了功率控制策 略和队列状态信息(Queue State Information,QSI)的影响,研究了 SBSs 与其服务用户之间数据成功传输的概 率和 SBSs 传输能量消耗问题。 考虑 SBSs 之间的交互关系,将该问题建模为一个动态随机博弈(Dynamic Stochastic Game,DSG)。 通过利用 SBSs 的超密集特性,DSG 被进一步近似为平均场博弈(Mean Filed Game, MFG)。 然后基于 Lax-Friedrichs 方案和拉格朗日松弛法开发有限差分方法来求解相应的 MFG。 在数据传 输之前,通过所求解,每个小型基站可以独立地优化其控制策略从而最小化成本,而无需与其他 SBS 进行任 何信息交换。 仿真结果表明:所提出的控制策略能有效地提高数据传输成功的概率并减小相应成本。     

Markov Graph Model Computation and Its Application to Intrusion Detection

Markov model is usually selected as the base model of user action in the intrusion detection system （IDS）. However, the performance of the IDS depends on the status space of Markov model and it will degrade as the space dimension grows. Here, Markov Graph Model （MGM） is proposed to handle this issue. Specification of the model is described, and several methods for probability computation with MGM are also presented. Based on MGM, algorithms for building user model and predicting user action are presented. And the performance of these algorithms such as computing complexity, prediction accuracy, and storage requirement of MGM are analyzed.     

WCDMA上行链路空时接收机的研究

提出了宽带码分多址（WCDMA）系统基站中采用含天线阵斩空时接收机结构，该接收机采用基于最大比合并的“天线阵波束形成－Rake接收”级联方式，对该接机机在多径衰落信道下的性能进行了研究，基于WCDMA上行链路模型，分析了干扰加噪声的统计特性，导出了误比特率表达式，并在不同角度扩展情况下进行了讨论，数值模拟结果显示采用天线阵可改善系统性能，即系统容量与天线数成正比，而增加角度扩展和阵元间距获得的空间分集增益能提高额外的性能改善。     

一种智能小区的话务量性能分析

分析了一种基于系统小区话务量变化（承载话务量不均匀）由基站智能天线波束自适应覆盖而形成智能小区的方案。这种智能小区通过覆盖范围的自适应调整,可以改善系统因话务量分布不均匀而引起的话务量性能下降,从而进一步降低系统的呼叫阻塞率和切换中断概率,有关计算模拟结果初步证实了这一结论。     

光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究

在光学集成中,自由空间中光波耦合进入波导是很重要的.利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导.在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率.利用3维时域有限差分(3D-FDTD)方法模拟光波与金属结构的相互作用,优化结构参数.结果发现添加反射层能够提高光波的耦合效率,最大达27.8 %.     

Uplink user allocation scheme in cognitive coexistent cellular network

In order to address spectrum resource scarcity in traditional cellular networks,television （TV） white space is considered as a potential solution to offload a portion of network traffic and enlarge network capacity.This paper describes a cognitive cellular network which allocates low geometry users to the TV white space based on a proportional fair criterion.An uplink user allocation scheme is proposed and the validity of the proposed scheme is established by simulation of the cellular network usage in conjunction with the TV white space.The simulation results show clear improvements in both the user and the system performance with the cognitive coexistent cellular network compared with the traditional cellular network,and that the performance of the proposed user allocation scheme is superior to other user allocation schemes.