多基站协作通信系统的频偏补偿策略

在多基站协作通信系统中，为了获得空间分集或复用增益，协作基站同时同频向多个终端发送数据，而终端同时同频收到多个具有不同频偏的信号．基站或终端不能通过预补偿或后补偿方法独立解决多基站多用户频偏补偿问题．针对这一难题，本文提出基于最大可容忍剩余频偏的收发联合补偿策略．仿真结果表明：该策略虽然不能完全消除多基站多用户频偏，但可将其控制在可容忍范围内．     

基于协作波束形成的中继阻塞混合无线物理层安全传输

针对双向无线协作通信系统的安全传输(信息论安全)问题,提出一种基于多节点协作波束形成的中继与阻塞混合机制来提高物理层信息传输的安全性.其基本思想是:在协作传输阶段,系统中的一部分协作节点进行分布式波束形成来帮助发送方发送信息给合法用户,同时另一部分协作节点发送干扰信号阻塞窃听者的侦听,从而显著改善系统在协作广播阶段的安全性能.基于这一机制,针对窃听者的瞬时信道状态信息已知与否,本文提出两种不同的协作波束形成方法和优化方案,这两种方案在数学上均归结为解决一个或一系列的二阶凸锥规划问题,从而可以通过内点法有效地求解.仿真结果和对比实验验证了在中继节点数目较多时本文提出的混合安全机制和波束形成方法相对于单纯的协作中继机制或单纯的协作阻塞机制而言显著地提高了系统的物理层安全性能.     

主用户状态改变和低信噪比环境下的weight-p能量检测算法

在认知无线电网络中,主用户状态改变和低信噪比都会造成频谱检测的性能下降.本文提出了一种新的加权(weight-p)能量检测算法,用于抵抗主用户状态改变和低信噪比对认知用户检测性能的影响.为减少实现复杂性和节约需要的功耗,我们将weight-p能量检测器的最优权值建模成一个最小采样时间(MST)的优化问题,找出了最优权值和次优权值.仿真表明,在主用户状态改变和低信噪比的场景下,本文提出的weight-p能量检测算法可以提高认知用户的检测性能和降低虚警概率,并且在获得相同检测性能的前提下可以压缩检测时间.     

基于多节点分组协作干扰的无线物理层安全传输

针对无线通信的安全传输问题,提出了一种新的多节点分组协作干扰以增强安全的策略.在源节点发送私密信息的同时,传统协作干扰策略中所有的协作节点发送公共的人工噪声干扰窃听用户,而分组协作干扰策略中协作节点分组发送不同的人工噪声.为了保证人工噪声不干扰目的节点,协作干扰策略的波束形成系数的设计基于迫零准则.在节点独立功率约束的条件下,传统干扰策略无法有效的利用所有协作节点的阻塞功率,而分组干扰策略将每两个信道增益接近的节点划分为一组,从而保证组内的协作节点能近乎完全利用可用的阻塞总功率.仿真结果验证了最小距离分组干扰策略利用的阻塞总功率最大,也对应最大的平均安全速率.为更易于实现,文中还提出了基于相对距离的固定分组策略.除此之外,文中还考虑了人工噪声泄露的情况,此时传统协作干扰策略完全失效,而分组协作干扰策略即便是只有一组有效,也可以保证平均安全速率依然随协作节点最大发射功率增大而增大.实验结果证实了分组协作干扰策略要优于传统协作干扰策略.     

用于多天线通信系统的自适应波束形成与空时块码相结合方案

针对多天线通信系统,提出了一种将自适应波束形成(ABF)与空时块码(STBC)相结合的下行链路发射方案.首先基于STBC所产生的等效加权加性Gauss白噪声(AWGN)信道模型,求得接收平均信噪比(SNR)最大化条件下的发射端自适应波束形成权矢量.接着以常用的3大类调制方式下的误符号率(SER)上界为准则,设计出各个波束间的最优功率分配算法.该发射方案实际上是对应于信道自相关矩阵的特征波束形成,同时结合空时编码以获得分集增益,从而提高无线通信下行链路的性能.此外,基于矩生成函数(MGF)和Gauss-Chebyshev积分,还提出了一种简单而精确的数值计算方法,用来分析采用新方案的通信系统在常用调制方式下的性能.最后计算机仿真结果验证了新方案的性能优于常用的空时块码和现有相关文献上介绍的方法.     

FFH/MFSK噪声归一化合并接收机在部分频带干扰Rayleigh衰落信道下的性能分析

快速跳频系统能减少干扰对系统性能带来的性能损伤.文中分析了快速跳频M元频移键控(FFH/MFSK)噪声归一化接收机在部分频带噪声干扰非频率选择性Rayleigh信道下的性能.不同于以往的研究结果,利用数值计算的方法来近似计算误比特率,文中采用复变函数的相关理论,给出了误比特率的闭合表达式.最后对系统性能进行了仿真,仿真结果与理论分析结果完全一致;系统性能不会随着分集度的不继增大而持续变好,而是存在一个最佳分集度;最佳分集度的大小随着信道条件的变化而不同;增大系统的调制阶数会提高系统性能.     

一种新的基于Jackson排队模型多中继跨层协作通信策略

文中提出了一种新的多中继协作通信策略,该策略基于Jackson排队模型同时对物理层(physicallayer,PHY)与媒体接入控制层(MAC)的跨层设计进行了分析.在物理层,重点探讨多中继节点情形下信噪比(SNR)门限与中断概率之间的关系.在MAC层,系统采用Jackson排队网络进行建模,单协作节点数据包排队准则为GI/M/1模型,多节点之间进行相互机会协作,进而分析了所提策略的系统吞吐量与时延性能.跨层设计仿真结果表明,在不同中继策略下,协作节点数的增加将影响物理层高频谱有效性区域的系统中断性能.此外,相对于传统两协作节点模型,所提策略可以达到显著的MAC层数据包吞吐量与时延性能.     

基于满分集空时分组码的非相干空时码设计

基于满分集空时分组码，提出了一种可获得满代数分集的非酉非相干空时编码方案，通过将其“等效”为酉空时码，对该编码的误码性能进行了优化．同时，通过充分利用文中编码方案的结构，提出了复杂度较低的分组广义似然比检验GLRT（generalized likelihood ratio test）解码算法，与现有酉空时码相比，仿真实验表明，此方案虽在信噪比方面略有损失，但其频谱效率较高，且GLRT分组解码算法能够对复杂度和性能进行较好的折衷。     

物联网定位与位置感知研究

物联网是近年来广受关注的新兴研究领域,被认为是信息网络在现实世界的延伸,是我国国民经济的重要增长点,将在未来科技创新和社会进步中扮演关键角色.物联网系统中,"物"节点位置是反映网络状态的重要信息之一.同时,"物"节点采集信息以及相应的信息交互过程都与节点位置信息密切相关.本文主要讨论物联网中定位与位置感知研究中的若干关键问题.探讨了物联网节点定位理论与方法,包括基于测距和非测距定位、物联网协作式定位、多传感器位置感知等议题,结合物联网中不同网络层次、应用场景和定位需求对节点位置感知技术进行归纳和总结.最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

认知无线电系统中的多中继分布式波束成形方法

本文考虑认知无线电系统中一对认知源目的节点在一组认知中继节点协助下与一对授权发射机和接收机共存的场景,研究了多个单天线认知中继节点在授权接收机处平均干扰功率门限约束及自身独立的平均发射功率约束下,最大化认知目的节点处信干噪比(SINR)的分布式波束成形,从而开发"空谱空洞"的问题.提出了两种波束成形方案:1)最大化SINR的最优策略;2)基于迫零准则的次优策略.最优策略将分布式的波束成形系数求解问题通过半定松弛转化为准凸的优化问题,从而利用二分法及内点法求解;并证明了求得的最优半定松弛解即为原优化问题的最优解.次优策略直接迫零对授权接收机造成干扰,并将来自授权发射机的干扰信号抑制为零.该方法对应的优化问题没有迭代运算,且约束函数简单,算法复杂度低.最后通过数值仿真分析了中继数、认知节点最大的发射功率和授权接收机的干扰功率门限等因素对两类算法平均传输速率的影响,并且通过对比实验验证了考虑授权发射机干扰信号影响带来的性能增益.     

多用户MIMO下行系统中的仿射投影解码方法

针对多用户下行MIMO系统,基站端有M根传输天线,用户端有1根接收天线的情况,该文提出了一种名为仿射投影译码器的译码方法.该方法采用对角空时码,在发送端不知道信道状态信息的情况下同时给所有用户发送信息.应用仿射投影技术,用户端可以完全地消除用户间的干扰.该文还对这个新译码器的性能,包括可达速率域和自由度进行了分析.最后,仿真证实了分析结果.     

多天线放大转发中继系统基于MMSE的重传预编码设计

针对多天线放大转发中继系统,本文提出了一种基于MMSE的新的重传预编码方案,把重传预编码设计问题分解成两个子问题:离散的信道配对和连续的联合源、中继功率分配问题.最优的信道配对需要遍历所有信道配对方式,对于每一种配对方式,联合源、中继功率分配问题是一个多参数非凸的优化问题,本文提出了一种获得该问题最优解的算法和一种次优迭代功率分配算法,此种通过遍历信道配对获得最优重传预编码的方案计算复杂度较高.本文证明了在一跳信道信噪比趋于无穷时,最优的信道配对是使之前的子信道增益和当前另一跳信道奇异值大小排列顺序相反,进而提出了一种简化的信道配对方法.仿真结果表明,简化的信道配对和迭代功率分配算法性能均接近最优.本文所提出的重传预编码与已有的预编码相比,能获得明显性能提升.     

低维特征空间中基于旋转图像的三维环境模型配准方法

近年来,异类机器人之间(如飞行机器人和地面机器人)的协作成为机器人学研究发展的一个新的领域.异类机器人协作的难点之一是协作环境建模,而由于所获得的环境模型具有不同的观测视角和尺度,其环境建模中的模型配准是一个难点和关键.目前,能够适用于大视角差、大尺度差场景配准的方法并不多,基于旋转图像的配准方法被认为是一种可行方案,但其中存在的计算负担大和在野外环境中的鲁棒性差使得其也很难在实际系统中应用.基于此,面向三维点云环境模型,以旋转图像为基础,提出了一种新的基于低维特征空间的模型配准方法.首先,通过引入模型曲率、旋转图像熵值和激光反射强度3个特征构建了一个三维特征空间,得到候选对应点集合.然后,在候选对应点集合中利用旋转图像的方法查找正确的对应关系,实现模型配准.由于低维特征空间的引入,基于旋转图像特征的对应点搜索区域大大减小,因此算法计算效率得到了极大改善.同时由于引入的新特征与场景旋转图像特征的互补性,算法的鲁棒性和精确性也得到了提升.这些性能改进最后通过实验得到了验证.     

基于自主运动状态估计及信息交互的多移动机器人协作定位

主要研究了未知动态环境中多移动机器人利用环境信息交互完成协作定位的问题.考虑移动机器人自身运行状态对协作定位的影响,提出基于自主运动状态估计的协作定位周期自适应选择算法.为避免机器人相互直接观测需要配备特定标识的局限,并充分利用处于同一场景中多机器人观测信息的可交互性,论文提出基于MbICP算法的多机器人观测信息交互方法,同时利用扩展Kalman滤波实现多机器人变速运行中的协作定位.通过应用于Pioneer3-DX机器人平台所获得的协作定位实验结果及数据分析,验证了所提方法的有效性和实用性.     

后工业化时代城市老工业区发展更新策略——以瑞士“苏黎世西区”为例

本文对"苏黎世西区"城市老工业区改造进行了详细介绍和分析,提出系统综合的目标设定、广泛协作的论证决策以及融合共生的设计思想是其获得成功的关键,值得借鉴和学习.文章结合我国老工业区改造的现状,提出了建议.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

基于对象的协同计算模型

提出了一个支持ＣＳＣＷ系统构造的协同计算模型，它将一个协同系统分为若干层次，每一层由相关构件对象组成，通过对象链接机制，连接多用户的相关对象，实现了应用独立的多层次协同。模型使系统获得了细粒度的协同感知和结构化的协同关系，提高了协同效率，方便了协同系统的开发。     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换的新方案

实验研究了基于单端耦合输入/输出的半导体光放大器实现交叉增益调制的全光波长转换,转换速率为2.5 Gbit/s,波长向上转换范围为12.8 nm,转换输出消光比大于15 dB.此种方案结构简单、更容易实现.理论研究结果表明,探测光获得的双程增益和光放大器后端面存在的透射损耗使得其转换性能优于普通交叉增益型波长转换方案.     

MIMO系统中基于置信度传播的多用户检测算法

MIMO (mltiple-input, mltiple-output) 系统中不同发送天线发射的信号在接收天线上叠加, 形成相互干扰, 可以采用多用户检测算法进行解调以提高系统性能. 因此提出将LDPC码解码理论中的置信度传播(belief propagation)思想引入MIMO系统的解调技术, 从而得到了一种新的基于置信度传播的多用户检测算法. 新算法的复杂度只与发送/接收天线数目的平方成正比. 仿真结果表明, 新算法在低信噪比条件下误比特率性能优于传统的线性MMSE多用户检测器, 但在高信噪比条件下则存在误比特率的“地板效应”, 因此比较适合于采用信道编码的系统. 虽然该算法是基于MIMO系统地推导而来的, 但显然它也可以被推广应用到一般的CDMA系统中去.     

差分空时块对角码

提出一种用于多入多出无线通信系统的新型差分空时编码——差分空时块对角码．利用这种编码所具有的块对角结构，能够设计出多种高性能差分空时块对角码，尤其适用于发射天线较多、传输速率较高的情况．在平坦衰落信道下，当传输速率高于1bps／Hz时，差分空时块对角码的性能优于传统的差分空时码，而且发射天线越多优势越明显；在频率选择性衰落信道下，采用此编码的多入多出正交频分复用系统能够同时获得很高的空间、时间和频率分集增益．由于具有特殊的正交结构，差分空时块对角码还具有简单的译码算法．另外，采用此编码还可以大幅度降低射频电路成本．