基于协作频谱感知的多无人机通信网络谱效优化研究

针对无人机应用场景频谱效率较低的问题,提出一种结合认知无线电技术的多无人机通信网络谱效优化方案.首先基于协作频谱感知,建立空地信道下多机协作的认知无人机网络模型,设置无人机（unmanned air vehicle,UAV）数量、感知时间和判决门限等优化参数,在此基础上提出高谱效联合优化算法对构建的非凸优化问题求解,最后分析无人机飞行过程中谱效的变化情况.仿真结果表明,存在最优感知时间使系统谱效获得最大值,且UAV数量和判决门限等因素会影响该谱效最优值;提出的高谱效联合优化算法具有较好的收敛性,有效提高了UAV次级认知网络的频谱效率.      

认知传感器网络中基于新型感知帧结构的吞吐量优化

在认知传感器网络(CSN)中,基于协作频谱感知,提出新型感知帧结构,认知节点的频谱感知和数据传输可以同时进行,通过对感知带宽的优化提升CSN的吞吐量。研究认知节点时延服务质量(QoS)约束对吞吐量的影响,证明最大的吞吐量和最小的传输时延不能同时得到。提出一种高效的迭代算法联合优化感知带宽和汇聚节点判决门限以使吞吐量达到最大而时延约束也得到满足。仿真结果显示提出的方案能够有效提升CSN的吞吐量,不同的传输时延QoS需求对应不同的最优感知带宽。     

认知无线Mesh网络中一种有效的多目标优化频谱分配算法

研究认知无线Mesh网络中多目标优化的频谱分配问题,即最大化总带宽和最小化占用频谱数.利用粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)在多目标优化方面的优势,提出基于PSO的多目标优化频谱分配算法PSOSA.PSOSA算法不仅考虑频谱之间的差异,而且重新定义PSO的粒子及粒子的3种运算规则.仿真结果表明:PSOSA算法能在最大化总带宽的同时,最小化频谱占用数.     

面向无线Mesh网络的HWMP路由协议的改进研究

在基于HWMP路由协议的研究上,进一步提出一种面向无线Mesh网络的LB-IA-HWMP路由协议,该协议打破了以往单一路由判据的观念,采用了一种综合性的路由判据BPF(Best Path Finding),此路由判据综合考虑了节点的负载能力和处理能力以及链路的干扰程度,单一的路由判据在提高无线Mesh网络性能方面存有局限性问题,然而此协议可以很好地改良这一问题,为保证无线Mesh网络的正常运转,一定要尽力保证网络中节点之间流量的负载均衡且控制链路干扰的程度,因此该协议的采用能够在无线Mesh网络运行过程中大幅度的预防网络拥塞的产生和降低链路干扰.经过仿真与分析后,结果表明有效预防了网络运行过程中高负载区域的产生,充分利用了无线Mesh网络中节点之间的数据传输的链路资源,使得网络的整体性能得到了大幅度的提高.     

基于OFDM的认知无线网络资源分配

无线频谱资源的稀缺是限制无线业务持续发展的瓶颈.认知无线电作为一种新兴的技术,改变了传统的授权使用无线电频谱的方式.它通过允许非授权用户伺机接入授权用户的频谱,来提高频谱利用效率,被认为是解决无线频谱资源短缺问题的一种有前途的方法.而正交频分复用技术(OFDM)由于能够自适应调整子载波和功率分配参数,实现动态资源分配,进而成为了认知无线网络中可行的空中接口.本文基于OFDM的认知网络中的资源分配问题,给出了多用户认知网络基本的优化模型,引入了认知无线系统中频谱有效和能量有效的资源分配问题,并通过分析问题的数学结构,设计出快速算法进行求解.     

认知无线Mesh网的多信道MAC协议

随着宽带无线通信业务的发展,无线频谱资源日益紧张.本文在认知无线电频率感知技术的基础上,将其应用于无线Mesh网的多信道MAC协议(MMAC)中,提出了认知无线Mesh网的多信道MAC协议(CWMN-MMAC).本协议通过增加认知用户对频谱的感知和针对多跳特点的分布式协商,将空闲的频谱动态地分配给非授权用户使用,可以有效提高频谱资源利用率,并通过仿真,研究了协议ATIM窗对吞吐量的影响和主用户空闲时的信道利用率,根据仿真结果可以看到,该协议通过单网卡可以实现较好的信道利用率.     

改进智能算法的认知无线Mesh网络优化频谱分配算法

随着网络资源日益紧张,认知无线Mesh网络中的频谱优化分配问题的研究主要集中在总带宽的最大化和占用频谱数的最小化。文中考虑到杂草算法的多样性以及容易实现和编码快捷等特点,提出一种基于改进入侵杂草优化算法(IWO)的频谱优化分配方法(IIOW)。通过对扩散条件中调和指数的优化,使得扩散更加均匀准确,大大加快收敛速度,同时优化了适应度函数的曲线。仿真结果表明:基于改进IWO的优化算法能在最大化总带宽与最小化信道占用数的情况下,获得较为理想的适应度函数曲线,同时加快收敛速度。     

基于纳什均衡解的无线Mesh网络资源分配算法研究

针对无线Mesh网络因存在大量竞争节点导致网络资源利用率降低的问题,从最大化网络性能为目标,建立一个反映无线Mesh网络节点间竞争资源过程的非合作动态博弈模型,并在此模型基础上提出一种基于纳什均衡解的无线Mesh网络资源分配算法。算法通过求解求解博弈的纳什均衡解来获得各类业务的最优发送概率,使各类业务获得了最优的发送机会。通过优化数据发送行为,减小了节点间竞争的碰撞概率,降低了不必要的退避时间,进而提高了网络资源的利用率。仿真实验结果说明了算法的可行性和有效性。     

认知异构网络中基于非理想频谱感知的凸优化资源分配算法

当前认知异构网络中无线频谱日益紧缺,而传统固定频谱分配模式日益成为限制无线通信性能的重要瓶颈,在非理想频谱感知情况下资源分配的问题尤为突出。为实现非理想频谱感知情况下无线资源的高效分配,提出一种基于认知异构网络的凸优化资源分配算法。该算法首先构建了基于主用户活跃度的用户到达模型,以精确描述认知网络中主用户的频谱使用状态,为认知用户分配资源提供依据;并通过认知异构网络干扰分析构建非理想频谱感知条件下的干扰容限条件,最后通过凸优化算法实现对认知网络中频谱资源的优化分配。仿真结果表明,在非理想频谱感知条件下,该算法能够有效降低系统平均时延,提升认知异构网络的传输速率和系统吞吐量。     

综采工作面机电装备无线Mesh通信方法

针对现有通信方式不能很好地适应综采工作面机电设备动态移动的问题,提出了一种基于无线Mesh网络的综采工作面机电装备通信方法。为了提高Mesh网络带宽资源的利用率,提出了基于双天线和干扰感知的动态信道分配方法;设计了高吞吐率路由协议和多径路由控制协议,对无线Mesh网络链路质量进行管理;对影响Mesh网络信号强度的因素进行分析,研究适用于综采工作面的无线网络节点部署方法;对无线Mesh网络在综采工作面的通信效果进行实验,结果显示,无线Mesh网络的信号强度范围为-41~-68 dBm,数据传输速率为大于等于12 Mbps。结果表明,无线Mesh网络能够满足综采工作面机电装备的通信需求,为综采工作面机电装备的通信提供了一种新思路。     

基于循环相关滤波联合循环谱的频谱感知技术

为了实现认知无线电系统的动态频谱管理和接入,认知无线电设备需要不断地对频谱进行感知.针对传统的基于循环谱的感知原理,在低信噪比有限数据情况下其检测性能一般这一不足,提出了一种基于循环相关滤波联合循环谱的感知算法,分析了循环相关滤波器及改进算法.改进算法利用了循环相关滤波和循环谱的双重抑制噪声性能,而计算复杂度只是有限增加.仿真表明,改进算法比传统的基于循环谱的感知方法具有更强的抗噪声性能,适合认知无线电的需要.     

认知无线电中基于HMM的动态频谱接入技术

为了降低基于CSMA的频谱接入技术在利用频谱空洞时授权用户和认知用户之间发生冲突的概率,提出了一种基于HMM的动态频谱接入方法。利用HMM预测频谱的状态信息,使认知用户在发现授权用户开始传送数据前退出所占用的频带,避免与授权用户产生冲突,根据预测的信息并利用NC-OFDM调制技术传送数据。仿真结果表明,采用该方法的动态频谱接入系统可以大大地降低用户冲突发生的概率,具有比CSMA系统更好的误码性能。     

基于DAQL算法的动态频谱接入方案

针对传统的动态频谱接入方案一般没有考虑自主性,不具备普适性这一缺点,提出了一种基于双动作Q学习算法DAQL（double action Q-learning）的频谱接入方案,该方案将DAQL引入到多授权用户存在的环境下频谱接入问题中,用以降低接入未知频谱环境时的冲突概率。仿真结果表明,提出的方案与随机接入方案相比,不但有更小的冲突概率,而且能动态适应环境的变化,适合认知无线电的需要。     

基于用户协作的频谱感知方案及检测概率分析

通过认知用户间的彼此协作,可以使得认知无线网络获得明显的空间分集增益,从而显著改善认知无线电系统的感知性能。由此,提出了2种基于放大重传和解码重传的协作频谱感知方案,并且在瑞利衰落环境下对所提方案的检测概率性能进行了理论分析,给出了非协作感知和协作感知的检测概率的解析表达式。根据理论推导得到的检测概率解析式,对3种频谱感知方案进行了数值仿真实验。结果表明：在虚警概率一定的情况下,协作感知方案的检测概率明显大于非协作方案,这也说明了用户协作为认知无线网络带来了可观的性能增益。     

基于有限元和试验的钢管混凝土柱IMS抗震

为了研究钢管混凝土柱IMS结构的抗震性能,运用了有限元理论分析钢管混凝土柱IMS(institute for testing of materials republic of serbia)结构抗震性能,并与抗震试验数据进行对比,检验其抗震性能.通过运用有限元软件建立2层钢管混凝土柱IMS结构模型,对所建立的结构形式进行弹性反应谱分析及弹塑性时程分析,并与振动台试验数据进行比较分析.理论分析与振动台试验均表明,该结构体系能很好地满足8度二组II类场地地区小震的作用.弹塑性时程分析及静力弹塑性分析结果表明,该体系也能很好地满足8度地区大震作用的抗震设防.钢管混凝土柱IMS的抗震性能满足要求.通过有限元理论和试验相结合的方法,得出钢管混凝土柱IMS抗震性能参数,从而为钢管混凝土IMS的设计计算和制定相关规范的提供科学的依据.     

一种无线认知网络中的自适应波束成型模式选择算法

为了能够在避免对主用户干扰的同时,进一步提高频谱的利用效率,提出了一种自适应的波束成型模式选择算法。针对当前的认知网络很少考虑在空间上将主从用户进行分离,将多天线技术引入无线认知网络,利用其提供的空间自由度,从用户基站在主用户信道的零空间内设计发射波束,这样可以使得2个网络共存时,主用户能够无干扰地进行数据传输。同时,随着发射信噪比的变化,从用户基站自适应地在机会式波束成型和正交空分多址2种模式间进行选择,从而最大化网络的容量。分析和仿真结果都表明,这是一种解决网络共存、提高频谱效率的有效方法。     

一种基于可靠度的频谱感知算法

认知无线电系统中频谱感知的作用是有能力以尽量快且准确地确定是否有主用户存在。为了达到这个要求,提出了一种通过考虑感知结果可靠性的频谱感知算法。只有当认知同户的感知结果具有足够的可靠性时,才将其判决的二进制结果（0或1）直接发送到MAC层;否则,该认知用户同一阶特征技术重新检测该频段。由于一阶特征检测技术是在时域完成的,因此提出的算法具有实时操作和低功耗等优点。对提出的基于可靠性的频谱感知算法的感知性能进行理论分析研究,并对其进行了仿真。仿真结果表明：提出的这种频谱感知算法能够大大改善频谱感知性能相比于传统的能量检测器和一阶特征检测技术。     

CR OFDM系统中具有QoS要求的自适应资源分配算法

为了使CR OFDM系统能满足认知用户的QoS要求,针对系统中认知用户和授权用户间的互干扰影响,提出了一种具有QoS要求的自适应资源分配算法——ARAQ算法。算法中通过进行满足QoS要求的资源分配实现了容纳更多的认知用户,通过进行剩余子载波资源的再分配,进一步提高了频谱利用率。仿真结果表明:ARAQ算法比贪婪算法能容纳更多的认知用户数,同时频谱利用率很接近贪婪算法的频谱利用率且具有较低的算法复杂度。     

基于超结构光纤光栅的自发布里渊散射检测系统设计与实现

为解决光纤背向散射信号中自发布里渊散射信号提取困难的问题,针对自发布里渊散射信号的频谱特点,设计并制作了一种双峰、波长可调结构的超结构光纤光栅滤波器。该滤波器具有滤波抑制比高、滚降特性好、线宽窄、中心波长可调、插损低、稳定性高等特点。通过两级超结构光纤光栅的级联,对瑞利散射信号的抑制达到约30 dB,可以把自发布里渊散射信号的2个峰同时提取出来。在此基础上,搭建了基于布里渊散射技术的全分布式光纤传感实验系统,对长度约为32 km的传感光纤进行了实验测量,在对被测光纤上长度为130、150 m的两段光纤分别施加1200μ,ε温度变化20°C时,系统较清楚地显示出应力、温度对被测光纤的作用效果。测量结果表明,该系统可以实现光纤温度及应力的变化监测。     

太平洋海表面温度季节内振荡特征

为了研究太平洋海表面温度季节内振荡的特征,利用NOAA(national oceanic and atmospheric ad-ministration)周平均SST资料,采用谐波方法重构了太平洋海表面温度季节内振荡信号,针对不同海域,用小波分析等方法,揭示了SST季节内振荡的空间、频谱、季节性和传播特征.结果表明:海表面温度季节内振荡在黑潮区、黑潮续流区和赤道东太平洋较活跃,在赤道东西太平洋有相对重要的地位;在北太平洋谱特征均为单峰结构,在赤道东西太平洋呈双峰结构.不同海域海表面温度季节内振荡的活跃期分别为:北太平洋夏秋季,赤道东太平洋春和秋季,热带西太平洋活跃期较分散;在北太平洋以缓慢东传为主,在赤道东太平洋以西传为主,在热带西太平洋无明显传播.