非完美CSI情况下大规模MIMO系统的下行链路能效优化

为了满足密集的用户需求, 正在发展的蜂窝网络增加了移动系统下的能量消耗, 但更广的网络覆盖范围和功耗更低的无线通信系统也给无线通信系统带来了更多的挑战。针对这些持续增长的需求, 本文设计了一种能实现能量效率最大化的多小区大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统下行链路的实现方法, 提出了在非完美信道状态信息(channel state information, CSI)情况下包含基站天线数、导频复用因子以及用户数量等参数的信干噪比最佳闭式表达, 通过最大比合并(maximal ratio combining, MRC)接收技术推导出大规模MIMO系统的下行链路频谱效率, 再根据功耗模型得到系统的整体能量效率, 利用交替迭代的优化算法进行优化求解, 得出最大能效时的相关参数数值。由仿真结果可知, 本文所提的多小区大规模MIMO系统的下行链路的实现方法与现有多小区方法相比, 能量效率有12.2%的提升, 并且对于环境的变化有更好的鲁棒性, 对于多小区大规模MIMO系统具有一定参考意义。     

多业务CDMA蜂窝移动通信系统的软切换研究

研究了多业务CDMA蜂窝移动通信系统的软切换参数 (如有效集增加门限、有效集删除门限等 )对系统性能产生的影响。对呼叫中断概率以及软切换率与有效集增加门限、有效集删除门限的关系进行了仿真 ,并得到了相应的结论 ,从而可以确定有效集增加门限和有效集删除门限的合理取值 ,对实际系统的设计和参数取值具有一定的指导意义     

NOMA系统在下行链路中的功率分配

为了满足非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统下行链路的一个多用户集群中不同用户的业务需求,提出了具有用户服务质量(quality of service,QoS)保证与最大最小(max-min)公平性准则的功率分配算法。针对不同用户需求,制定了在基站发射总功率与用户满足的最低速率要求约束下的max-min公平准则的优化问题模型,并利用二分法与Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件对复杂的非凸问题进行求解。仿真结果表明,该功率分配算法既保证了用户的QoS要求又满足了用户的公平性准则,并且NOMA系统的吞吐量相较于传统多址接入系统的吞吐量有较大的提升。     

变换域通信系统基函数的最佳门限设计

提出了一种具有最优误码率性能的变换域通信系统基函数门限设计方法。首先分析干扰存在条件下变换域通信系统调制及解调信号的组成,推导出系统误码率与基函数门限的关系式,然后以误码率最小化为准则,采用遍历搜索门限的办法对系统的最优误码率进行求解,从而得到基函数的最佳门限。仿真结果表明,采用该方法得到的系统误码率是全局最优的,且适用于各种干扰条件的基函数门限设计,具有较低的计算复杂度。     

下行卫星认知无线电门限与功率联合优化

用于卫星通信的频谱资源日益紧缺,但现存卫星系统却存在利用不足的问题。针对该问题,以最大化卫星通信中下行带内数据传输量为目标,提出了基于Underlay认知无线电的卫星信道检测门限与功率分配联合优化算法。首先分析了下行链路中信道融合检测误差、功率分配向量与数据传输量之间的数学关系,给出了信道数量及总功率均受限时信道与功率联合分配的可行性条件。之后,进行了目标模型可行性论证及融合误差分析,并将优化目标函数问题分解为检测门限与功率分配两个子优化问题。针对两个子问题,文中分别证明了加窗粒子群优化算法适用于数据融合后的门限优化,论证了信道与功率联合分配的可行性,在此基础上给出了信道与功率联合分配的最优解。引入中间量在两个子优化算法之间反复迭代,得到了本文目标函数的联合最优解。最后,仿真给出了检测门限优化性能,结果表明,改进型算法在准确度和迭代次数上均优于传统粒子群算法;比较了该联合优化算法与传统卫星通信方式及普通Underlay认知无线电用于卫星通信时的性能差异,结果表明,该联合算法能够有效提高频谱利用率;给出了算法复杂度。     

基于DSPN的5G工业控制系统业务可用性分析

5G工业控制系统规模化应用的关键是保障其高可用性。若通过试验评估，其成本高昂且困难诸多。而已有的可用性建模方法很少考虑到5G对可用性的影响。对此，以一个实际的5G转钢系统为例，采用确定性随机Petri网(deterministic stochastic Petri net, DSPN)从业务流程的角度对5G技术改造后的工控系统的动态故障和维修过程进行形式化建模，评估不同的失效模式对系统业务可用性的影响。在案例中分析了5G工业控制系统中不同参数对系统业务可用性造成的影响，发现无线链路平均故障间隔时间(mean time between failures, MTBF)对系统业务可用性影响最大。实验结果表明，所提方法可用于评估5G工业控制系统的业务可用性，为系统设计人员提供参考。     

融合功率分配策略的NGSO-GSO频率干扰计算方法研究

针对地球静止轨道(geostationary satellite orbit,GSO)卫星系统与非GSO(none GSO,NGSO)星座系统间的干扰分析场景,结合NGSO、GSO系统的空间链路、波束业务需求量和信道等特征,提出了融合功率分配策略的NGSO-GSO频率干扰计算方法,构建了上、下行通信链路的目标函数和约束...     

基于干扰估计的高超声速飞行器鲁棒控制方法

针对高超声速飞行器高度与速度跟踪所面临的参数不确定与外界干扰问题,提出基于干扰估计的鲁棒控制律设计方法。首先建立含参数不确定与外界干扰的高超声速飞行器模型;而后基于动态逆思想,将动力学模型进行线性化,并将由参数不确定与外界干扰对系统造成的总效果看作系统总干扰,从而引入线性扩张状态观测器实现对系统状态及总干扰的估计;最后考虑总干扰作用,提出具有鲁棒性能的动态逆控制律与滑模控制律。通过与传统控制律进行对比仿真,结果表明所设计的两种鲁棒控制器只需在原有方法基础上进行简单改进,即可较大程度提高对系统参数不确定与外界干扰的鲁棒性,具有良好的跟踪性能。     

导航星座星间链路信号自适应捕获方法

针对导航星座星间链路信号动态特性和工作特点,提出了一种基于星历辅助的自适应捕获方法。该方法利用导航卫星自有的导航电文对接收信号到达时延、多普勒频移和信噪比进行估计,根据估计结果自适应调整信号捕获的搜索范围、非相干累加次数和判决门限,以减少捕获时间、提高捕获性能。给出了自适应捕获的设计思路和流程,并结合全球定位系统真实轨道数据进行了仿真。仿真结果进一步证明了所提方法的有效性。     

基于多波束GEO卫星的宽带移动通信系统

提出基于多波束天线静止地球轨道卫星的宽带移动通信系统方案,与常规结构同类系统用户相比,其容量更大、业务质量更好。采用时隙同步码分多址辅助的多频时分多址接入、程控交换与因特网协议交换结合的交换、时分复用和准正交时分复用下行链路传输体制,可显著增加用户量,简化星上设备,改善互联网应用业务质量。用户接入信道数为173 880, 最高用户下载速率达155 Mbps。仿真结果表明,140个波束、每波束26个16幅度相移键控信号的用户下行链路传输比频分复用传输的链路性能改善11.65dB,使得宽带用户“动中通”天线等效口径缩小至原来的1/4,成本大幅降低。     

Analysis and Simulation for Capacity of Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access System

Capacity both in uplink and downlink of TD-SCDMA (time division-synchronous code division multiple access) system is studied in a multi-cell environment. The theoretical expressions of the mean of intercell interference in uplink and the mean of sum of power allocation in downlink are given, by which uplink and downlink capacity is analyzed. Furthermore, we give the simulation models for both uplink and downlink capacity. The results from theoretical analysis and simulation fit very well. In the end, the maximum number of users that TD-SCDMA system can serve for 12. 2k speech service is given.     

多小区全双工MIMO系统中干扰对齐方案

同时同频全双工(full-duplex, FD)与多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术的结合尽管可成倍地提升MIMO系统的频谱效率,但由此而引起更为复杂的干扰问题限制了FD技术的实际应用。为此,基于干扰对齐(interference alignment,IA)思想,提出一种适用于多小区FD-MIMO系统的干扰解决方案。该方案同时适用于FD基站FD用户(FD-BS-FD-User)和FD基站半双工(half-duplex,HD)用户(FD-BS-HD-User)两种模型。该方案首先根据多对一(many-to-one,MTO)线性IA算法,通过闭式求解来消除小区间和小区内上行干扰及下行干扰;然后基于上行用户发送对下行用户接收所造成的残留干扰,构建目标函数,接着结合一辅助函数将该目标函数转化为仅与上行用户内层预编码矩阵相关的复合代价函数,进而基于格拉斯曼流形上的最速梯度下降法在上行用户端实现预编码矩阵的迭代求解,以抑制上行用户发送对下行用户接收所造成的干扰。数值仿真结果验证了该IA方案在多小区FD-MIMO系统中的适用性和有效性。     

一种准同步CDMA无线接入系统

描述了最新研制的一种实际的准同步CDMA频分双工无线接入系统,它可提供话音和数据业务,也可作为专用的无线数字通信网.工作频段为1.9GHz,每个基站的无线覆盖距离可达30km.介绍了时分复用码分多址空中接口和上行信号闭环延迟控制两项关键技术,分析了同步精度对比特误码率的影响.系统采用了基于误码率测量的闭环功率控制技术,效果良好.给出了评估和现场实验的结果.     

基于非合作博弈模型的跨层资源分配算法

针对多用户多输入多输出 正交频分复用(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiple, MIMO-OFDM)系统的上行链路提出一种基于非合作博弈模型的跨层资源分配算法。基站为用户分配初始上行速率后,各用户间通过非合作博弈方式实现功率最小化。功率未饱和的用户向基站申请增加吞吐量,基站在调整用户吞吐量时综合考虑用户信道条件与媒体访问控制（media access control, MAC）层缓存的状态。仿真表明,算法既降低了用户终端的功率开销,同时兼顾了多用户间的公平性。     

TD-SCDMA系统中动态呼叫接纳控制策略仿真研究

在TD-SCDMA系统中,由于一个帧结构中包含了7个时隙,用来传送上行和下行业务,上下行时隙的分配被2个上下行切换点决定.这样的特点使得TD-SCDMA系统特别适合于当今越来越明显的上下行非对称业务的传输.目前使用的静态的分配上下行带宽的方法对于上下行非对称的业务的阻塞率特别大.针对TD-SCDMA系统可以动态调整上下行切换点的特点,分4种情况分析小区的干扰因子,其中着重分析了交叉时隙干扰;根据剩余容量和多媒体业务特点提出了一种动态调整上下行时隙切换点的呼叫接纳控制方案.仿真结果显示,本文所提出的接纳控制方案对于非对称业务的性能有明显的改善,对整个系统性能的提高起到很大的促进作用.     

一种多码CDMA分层小区模型的呼叫接纳性能分析

为研究第三代移动通信分层小区系统的呼叫接纳策略 ,提出了一种由宏小区层、微小区层和皮小区层构成的多码码分多址 (CDMA)系统分层小区模型。该模型中 ,皮小区层作为“热点”小区层嵌入微小区层 ,采用多码传输方案支持多类型和高速率业务。在分析上行链路干扰的基础上 ,兼顾移动性提出了一种分层小区系统的多业务呼叫接纳控制策略。仿真结果表明 ,多业务呼叫接纳策略优于固定门限呼叫接纳策略。最后得出了多业务呼叫接纳控制策略减少了呼叫业务的切换频度 ,降低了系统信令开销 ,具有良好呼叫接纳性能的结论。     

去蜂窝大规模MIMO系统功率控制算法

针对移动通信流量需求持续增长的需求, 同时考虑用户接入点选择和下行功率控制, 对去蜂窝大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的用户体验进行优化。基于最大信号干扰加噪声比, 为每个用户选择有效的服务接入点子集。在此基础上, 针对为不同优先级用户提供不同服务质量的目标, 建立长期功率约束下的下行链路加权功率控制优化问题模型。将该问题转化为凸优化问题, 求解得出一组优化的下行链路功率控制系数。算法经仿真验证, 能将去蜂窝大规模MIMO系统的95%用户频谱效率提升约11倍, 同时有效提升高优先级用户的体验, 对于去蜂窝大规模MIMO系统的研究具有一定参考意义。     

Resource allocation with minimum transmit power in multicast OFDM systems

To minimize the total transmit power for multicast service in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) downlink system, resource allocation algorithms that adaptively allocate subcarriers and bits are proposed. The proposed algorithms select users with good channel conditions for each subcarrier to reduce the transmit power, while guaranteeing each user’s instantaneous minimum rate requirement. The resource allocation problem is first formulated as an integer programming (IP) problem, and then, a full search algorithm that achieves an optimal solution is presented. To reduce the computation load, a suboptimal algorithm is proposed. This suboptimal algorithm decouples the joint resource allocation problem by separating subcarrier and bit allocation. Greedy-like algorithms are employed in both procedures. Simulation results illustrate that the proposed algorithms can significantly reduce the transmit power compared with the conventional multicast approach and the performance of the suboptimal algorithm is close to the optimum.