基于IPT的无线能量传输系统的仿真分析

首先介绍了无线能量传输系统的工作原理和耦合特性,对整个无线能量传输系统进行了仿真和分析,研究了系统的耦合结构参数如气隙、铁芯对于初级线圈、次级线圈的电感和耦合性能的影响,研究了电路参数如工作频率、初级线圈和次级线圈的内阻和负载对于系统的输出功率的影响,为之后胶囊内窥镜无线能量传输系统设计提供理论依据和基础。     

基于虚拟调制编码方式的链路自适应优化

链路自适应与混合自动重传是提升无线传输性能的有效技术。链路自适应以牺牲无线传输的部分可靠性为代价提高效率;混合自动重传利用更多的时间资源提高可靠性。显然,链路自适应和混合自动重传分别以效率和可靠性为主要目标,对通信系统进行优化。然而,如何在两者之间取得联合优化,目前尚无有效的手段。对此,提出一种基于虚拟调制编码方式的优化方案,以时间归一化的频谱效率为准则,对链路自适应和混合自动重传进行联合优化。理论分析与WiMaxII下行链路系统的仿真结果表明,相比于传统的链路自适应和混合自动重传机制,该优化方案能够有效提升无线传输的性能。     

体内微机电无线能量传输系统的仿真分析

介绍了体内微机电无线能量传输系统松耦合变压器特性,利用电磁场理论建立了该松耦合变压器的微分方程.采用有限元仿真软件Ansoft进行了仿真和分析,研究了初次级绕组位置、气隙、水平位移、铁芯和运行频率对初次级绕组电感和耦合性能的影响,为松耦合变压器的进一步设计和优化性能提供理论指导和参考.     

WSN中递增协作传输能量效率优化研究

研究了无线传感器网络中递增协作传输的能量效率及其优化问题.提出了一种递增协作传输的能量效率分析方法,导出了协作传榆与直接传输的能效表达式,依此对两者的能效进行了仿真研究,发现当通信距离大于"门限距离"时,协作传输的能效才高于直接传输的能效;进而提出了一种分组长度离散优化算法,提高了协作传输的能效.     

体内微机电多维无线能量传输系统的仿真分析

介绍了无线能量传输系统的工作原理及其在实际应用上的不足,建立了多维松耦合能量传送器仿真模型,分析了接收线圈位置和姿态夹角对系统耦合系数的影响。仿真结果表明:三维接收线圈在不同姿态下均可以得到较好的互补效果,防止传输效率过低。还根据微机电系统对电压的要求,建立了整流、稳压电路模型,电路分析结果表明:该电路输出功率约180mV,电压平稳,完全可满足微机电系统对电源的要求。     

基于跨层不等重功率分配的渐进图像传输方案

为了在无线衰落信道下鲁棒和高效地编码传输渐进图像,提出了基于跨层不等重功率分配的编码传输方案。和以往基于不等重功率分配的传输优化方案不同,该方案综合考虑了反馈信道提供的物理层信道状态信息、链路层自动重传信息和应用层压缩编码率失真特性,采用基于解析表达的数值优化算法,求得各个层上最优不等重功率分配策略,减小给定期望传输功率约束下的图像传输失真。实验表明,相对于以往方案,所提方案不但避免了启发式优化算法的高搜索复杂度|而且能大大提高接收端重建图像的峰值信噪比。     

无线传感网中虚拟V-BLAST发射能量分配研究

针对无线传感器网络能量受限的问题,提出一种适用于无线传感网的虚拟V-BLAST系统,并研究使各个传感器节点信号误码率最小的功率分配算法.提出了基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件的最优功率分配方案和基于等信干噪比(SINR)的次优功率分配方案.仿真结果表明,采用发射功率分配的虚拟V-BLAST系统比传统等功率分配V-BLAST系统传输质量有了很大的提高,在相同误码率要求下,可以减少发射功率,延长网络寿命.     

基于李雅普洛夫优化的TRAN-SWIPT能效安全传输方案

针对无线通信能量受限设备安全问题,提出了采用时间反演和人工噪声的无线协能传输方案(time-inversion and artificial noise simultaneous wireless information and power transmission ,TRAN-SWIPT),来提高能量受限无线供电网络的保密性能。该方案在多天线源处应用时间反演(time reversal,TR)技术,利用TR技术的空时聚焦性,使得无线信号聚焦到目的地,增大无线能量收集;此外,在能量受限的目的地采用能量收集和自干扰人工噪声操作,以延长设备使用寿命以及混淆窃听者;最后,通过李雅普洛夫(Lyapunov)算法优化时间分配因子、发送端发送功率和自干扰人工噪声发送功率使保密速率达到最大。通过理论分析与仿真证明了所提方案的能效性与保密性。     

面向OFDM无线中继系统的功率分配算法

针对正交频分复用无线中继系统的绿色通信问题，提出一种低复杂度功率分配算法。首先，采用“放大-转发”中继策略，源节点在中继传输的两阶段都发送相同信息。然后，通过联合优化源节点和中继节点在各子载波上的传输功率，使系统以最小功耗代价满足用户通信服务质量要求。由于该问题是一个复杂的多变量耦合非凸问题，直接求解难度高。对此，综合运用拉格朗日松弛法和块坐标连续上界最小化方法，通过交替优化各个功率变量，获得原问题的高质量次优解。仿真结果表明，该算法能有效降低中继系统总体功耗，为无线中继系统的绿色通信提供有效解决方案。     

低复杂度无线OFDM自适应信道估计算法

提出了一种基于传输信道状态检测的低复杂度无线OFDM系统自适应信道估计算法,利用导频子载波在时频方向对当前信道状态进行统计检测,动态跟踪信道参数的变化特征,自适应选择当前条件下的最优内插滤波系数;同时简化传输信道先验统计信息求解,以此作为滤波系数选择的依据.仿真结果表明,在低复杂度条件下可以获知当前信道模型化参数近似统计信息,利用较少的计算资源就能获得较好的自适应性能;从而有效克服了二维Wiener滤波器实现复杂度高,以及传统信道估计按照最恶劣信道情况上限进行设计所导致的非匹配性估计性能损失.     

基于能量采集的友好干扰机辅助下多中继系统安全传输方案

针对多中继传输系统在同信道干扰下面临的保密信息安全传输和系统节点能量受限的问题，提出了一种联合中继选择和基于能量采集的友好干扰机辅助的物理层安全传输方案。首先，建立基于解码转发(decode-and-forward, DF)中继模式的多中继系统模型。其次，当发射机仅获得部分信道状态信息时，在第一时隙，以最大化系统保密容量为目标，给出了一种最佳中继节点选择策略。同时，友好干扰机基于功率分裂(power splitting, PS)协议从合法信号和同信道干扰中采集能量。在第二时隙，友好干扰机利用采集的能量，向窃听者发送人工噪声，进行协作干扰，从而实现两个时隙保密信息的传输。接着，推导了系统的保密中断概率闭合表达式。最后，利用蒙特卡罗仿真方法分析了发射信噪比、同信道干扰源数目及干扰信噪比等参数对系统保密性能的影响，验证了理论推导的正确性，仿真结果显示所提方案具有更优的保密性能。     

802.11ax系统中基于OFDMA调度接入的公平性资源分配算法

针对802.11ax系统中基于正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)调度接入的上行多用户传输链路, 提出了基于能量效率的公平性子信道匹配和功率分配算法。根据基于能量效率的上行链路模型, 提出资源块(resource unit, RU)数量确定算法和独立子信道匹配与功率分配算法; 进而针对独立分配中频谱利用不足和功率分配不合理的问题, 提出改进的联合子信道和功率迭代分配算法, 通过应用广义分式规划, 改写约束条件并在目标函数中加入惩罚项来松弛整型变量, 进一步用序列凸规划(sequential convex programming, SCP)来求解。仿真结果表明, 通过独立和联合迭代分配功率和子信道, 系统中用户的能量效率相对原有算法得到提升的同时兼顾了用户间的公平性。     

混合动力客车自适应能量容错管理的研究

将容错控制理论应用于复合式混合动力客车控制策略开发中,提出了一种自适应能量容错管理的方法.该能量容错管理综合考虑了安全性能、行驶性能及能量分配方面的要求.通过基于模型的方法对故障进行诊断,分析其影响.利用等效燃油最小消耗(ECMS)思想,建立参数自适应客错控制策略,实现故障和无故障下对系统性能的实时优化.对系统的容错性提出了一种基于功率误差的等价燃油消耗评价指标.仿真和试验结果表明该控制策略是实时可行的.     

基于不完美CSI的水声自适应功率分配算法

水声信道面临带宽资源有限、环境复杂的问题，为提高水下通信速率，基于水声传感器网络的海洋应用提出自适应通信的需求。传统基于简单信噪比指标的自适应资源分配算法无法准确表述衰落信道的统计特征，利用强化学习和卷积神经网络预测信道的方法虽然可以提高一定信道状态信息(channel state information, CSI)的准确性，但这种方法需要长期的观测和大量的训练样本，不符合水声环境的实际情况。对比，构建了一种中继放大转发协作正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)通信的模型，解决了由于节点漂浮导致直接通信传输效率变低的问题，并提出一种在时延反馈CSI中基于OFDM的自适应功率比特分配算法，利用条件概率表征不完美的CSI,调整自适应通信参数，进行遍历容量最大化建模。仿真结果表明，该算法实现功率和比特的联合自适应分配，平均传输速率指标优于直接反馈CSI的功率分配算法，虽然略低于采用马尔可夫链预测信道的方法，但结合算法复杂度来看，所提算法更简单，更适合能量有限的水声传感器网络。     

AF-OFDM非对称通信双向中继系统能效优化

针对具有非对称通信需求的单中继协同放大转发正交频分复用(amplify forward orthogonal frequency division multiplexing,AF-OFDM)双向中继系统,提出一种中继能效优化策略。在AF-OFDM双向非对称中继通信系统中,子载波有两种工作模式:单向中继传输和双向中继传输。以系统能效为优化目标,构建联合中继传输模式选择、功率分配和比特加载组合优化模型;采用结构近似优化算法,首先固定子载波分配集合,优化单向中继传输和双向中继传输的功率分配,将原优化问题分解为两个子优化问题求解,然后优化子载波分配集合,利用子载波配对形成的线性结构搜索双向中继传输的最佳子载波数,避免穷举搜索造成的大运算量。仿真结果表明,该能效优化策略能有效提高AF-OFDM双向非对称中继通信系统的能量效率。     

基于非对称模型的欠驱动USV自适应路径跟踪控制

研究海流等外界扰动环境下一类非对称欠驱动无人艇的路径跟踪问题,提出了一种自适应路径跟踪控制算法。首先,基于坐标变换解除控制输入与欠驱动运动自由度的耦合;其次,利用级联系统理论,分别设计了自适应位置误差控制律和艏向角误差控制律。其中,提出的自适应位置误差和期望艏向角控制律中前视距离和积分增益都是以位置误差为函数的时变量,自适应估计并补偿外界扰动造成的侧滑角,从而获得对位置误差的镇定。艏向角误差则利用动态反馈线性化比例微分控制方法,根据滤波后的连续平滑信号去镇定。最后,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论证明了当所有控制目标实现时,控制系统为一致半全局指数稳定和一致全局渐进稳定的,理论分析和仿真实验说明了算法的有效性。     

高山流域降水无线传感器网络节点布局优化方法

降水无线传感器网络节点布局对于准确分析降水时空分布规律和降低运维成本至关重要,是智慧流域物联网观测系统建设的关键问题和难点.针对高山流域的特点,在考虑路网约束的基础上,耦合回归克里格和模拟退火算法,提出了一种基于并行计算架构的流域降水无线传感器网络优化布局方法.利用该方法分析了雅砻江中下游流域现状站网的合理性,并进行站点优化布局研究.结果表明,基于回归克里格的优化布局方法可以对降水无线传感器网络进行合理优化布局,优化布局站点以相对较低的站网密度很好地捕捉了降水在空间上的分布规律;采用并行设计模拟退火算法进行降水无线传感器网络优化布局可以成倍的节省程序运行时间,显著提高优化布局效率.     

基于重传错误率估计的自适应HARQ

自适应混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request, HARQ)系统的性能与每次传输中的调制与编码方案(modulation and coding scheme, MCS)、发送功率选择密切相关,通过优化重传时的MCS及发送功率可以提升HARQ系统的吞吐率并降低能耗。由于不同MCS传输合并后的译码性能没有闭式解,这导致自适应HARQ优化问题不易解决。首先基于译码的判决域半径给出了一种HARQ合并后译码错误率的近似公式,进而提出了多种能权衡吞吐率和能耗性能的自适应HARQ优化策略。仿真结果验证了所提错误率估计方法的可靠性以及所提自适应HARQ的性能。与传统HARQ方案相比,所提方案能同时提高吞吐率、降低能耗,实现更好的吞吐率与能耗的性能折中。     

电视制导导弹武器系统通信区域仿真研究

通信区域是电视制导导弹武器系统的重要战术参数之一。它由图像和指令的正常通信范围的交集组成,受导弹武器系统和多种外界因素的影响。根据导弹、飞机的空间位置关系,以及图像/指令传输系统的无线数字通信链路公式,建立了导弹武器系统的通信区域模型。通过仿真计算,可以得出飞机与导弹武器系统的最大、最小通信距离,以及飞机偏离弹载天线的角度范围。实践证明,利用该仿真模型得到的通信区域满足战术技术指标要求,具有良好的应用价值。     

无线传感器网络中视频传输的控制仿真

提出了无线传感器网络中视频传输的一种自适应联合算法:首先给出一种基于移位3维层次树集分割算法(3-DSPIHT)的自适应嵌入式多描述编码(MDC),该编码可根据网络拥塞状况而产生多个不同码流,并通过引入优先级机制,将码源分配至不同码流中,保证信号传输质量,降低网络负载。同时又提出了一种考虑能量和时延受限的多径源动态路由协议(ED-MRDSR),与MDC有机结合,提高网络吞吐量,减少能量消耗。由于该算法综合考虑了编码效率、抗误码保护及传输能量、时延受限等问题,因此,仿真实验获得了较其他方法更好的视频重构质量和更小的能量消耗。