基于信道容量估计的一种认知无线电路由算法

针对传统的路由协议不适合在认知无线电网络中使用的问题,提出一种基于信道容量估计的路由算法—CRNRA( cognitive radio networks routing algorithm),该算法综合考虑了主用户可容忍的干扰以及主用户对感知无线( cognitive radio,CR)用户的干扰,对节点间的信道容量进...     

基于中继选择的协作通信系统 遍历信道容量分析

本文对中继选择协作通信网络系统的遍历信道容量展开研究.在假设独立同分布瑞利信道条件下,分别推导出机会中继选择算法和部分中继选择算法解码转发中继模式下一些重要因素的闭式表达式,包括累计概率密度函数,累积分布函数和遍历信道容量.结果表明,利用中继选择技术能有效提高系统分集度.此外,遍历信道容量性能受中继节点数目、链路信噪比的影响.通过数值仿真分析验证了理论闭式解的正确性.实验结果表明通过信道反馈状态信息调节最优数据发送速率,非中断信道容量能达到遍历信道容量.     

基于QR分解的快速天线选择算法

天线选择是MI MO(Mnltiple input multiple output)系统中一项重要的技术,可以很小的性能损失换取成本的大幅降低,从而提高系统的性能价格比.通过对信道容量的深入分析,在次优递增算法的基础上,提出了一种基于QR分解的快速天线选择算法.该算法提供的信道容量几乎与最优天线选择算法相同,同时计算复杂度有明显的降低.     

移动衰落信道中的自适应OFDM调制

在宽带移动OFDM(正交频分复用)系统中,不同的子信道经受不同的信道衰落,具有不同的传输能力。若采用固定速率调制方案,信道容量和发送功率未能获得充分应用。自适应调制技术能充分利用信道容量和信号功率,满足不同传输速率和服务质量的要求。研究了一种适用于宽带移动OFDM系统的自适应算法。在平均发送功率不变条件下,算法根据子信道的衰落特性,自适应地分配子信道中数据比特,选择不同的信号星座和发送功率,使得系统的功率和频谱效率达到最佳。首先推导了在平均发送功率受限条件下,瑞利衰落信道中最大频谱效率;其次,分析了在给定误比特率(BER)条件下,采用连续功率、连续星座MQAM(多进制正交幅度调制信号)调制的最大功率频谱效率,在此基础上提出适用于实际系统的离散功率、离散星座MQAM调制算法;最后进一步优化系统的功率密度谱。计算机模拟表明:该算法能明显地提高移动OFDM系统的频谱效率。     

ZFDPC编码自组织传感器网络信道容量的研究

自组织的随机模式广播式多输入多输出(MIMO)系统信道容量的估计是基于系统接收端传感器天线数量是确定的,而发送端传感器天线数量是随机的.为了精确估算此系统的信道容量,把ZFDPC(ZEROFORCEDIRTYPAPERCODE)算法和贝叶斯(Bayes)方法结合起来,对发送端和固定端天线数量固定的MIMO系统的信道容量进行修正.仿真试验表明:这样的算法对于随机广播式MIMO系统信道容量的估算是合理的.     

一种快速的MIMO系统联合收发端天线选择算法

基于MIMO系统发射端和接收端的多天线配置使信道容量和传输可靠性成倍提高,天线选择算法能保持系统优点的同时降低实现复杂度和硬件成本,为在信道环境实时变化条件下快速选择出最优的天线子集,提出一种新的MIMO系统联合收发端天线选择算法。基于二进制粒子群算法思想,通过对MIMO系统信道容量公式的分析,导出采用二进制编码字符串表示的信道容量,以此作为粒子群算法的适应度函数简化计算量;同时采用循环移位种群初始化以提高搜索效率,提高信道容量。仿真结果表明:新算法在降低计算复杂度的同时,获得的信道容量比其他几种次优算法的更高。     

一种结合空时编码的MC-DS-CDMA方法

空时编码技术通过空间和时间分集接收能有效增加信道容量。多载波直接扩频序列码分多址 (DS- CDMA)技术将一个宽带频率选择性信道划分成多个频率非选择性子载波 ,在子载波上并行发送信号 ,能有效地抑制信道的多径衰落。该文将空时编码技术和多载波通信相结合 ,设计了一种新颖的基于多发射天线的 MC- DS- CDMA方法。与传统的方法相比 ,该方法有效地利用了空间分集技术 ,从而降低数据传输的错误 ,提高信道容量。仿真实验结果表明 ,这种新系统的性能优于传统的 MC- DS- CDMA方法。     

CoMP系统中的天线选择和功率分配联合算法

在协作多点传输(coordinated multiple points transmission,CoMP)系统中,为了提高小区边缘用户传输速率和系统总吞吐量,提出了一种联合天线选择和功率分配的优化算法.在基于信道容量增量的天线选择策略(antenraselection lased on capacity increment,CIAS)中,推导了当用户端采用最大比合并时用户信道容量的表达式,并根据所设定的信道容量增量选择出所有满足条件的天线;在最优功率分配算法(optimal power allocation,OPA)中,推导了协作多点多用户系统中用户传输速率的表达式,在总功率受限的情况下通过采用优化的迭代功率分配算法,得到了最优的功率分配.理论分析和仿真结果表明,与等功率分配策略(equal power allocation,EPA)和功率与信道增益成正比的功率分配策略(proportion to channel gain,PCG)相比,联合了天线选择和功率分配的算法不仅能最大提升对边缘用户的传输速率,而且能更好地提高系统的信道容量.     

分层动态虚拟 MIMO 的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量.在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配.而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法.该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量.仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量.     

等衰落轨道角动量索引调制系统的信道容量性能分析

射频轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)提供了一种可以在同一载波频率物理信道上复用一组正交模式以提高信道容量的方法。现有研究大多专注于信道容量提升,对系统复杂度的研究相对较少。在基于均匀圆形阵列(uniform circular array,UCA)的OAM通信系统中,发射机需要完成大量调制运算以生成OAM信号。于是,提出了一种等衰落轨道角动量索引调制(equal fading orbital angular momentum index modulation,EOAM-IM)方案,其中,IM有效降低了OAM调制运算复杂度,且等衰落发射机也保证了不同模式OAM子信道传输增益。此外,还详细推导了所提EOAM-IM方案的系统信道容量。仿真结果表明,所提EOAM-IM方案能以更低的调制复杂度获得比传统OAM方案更高的信道容量。     

非对称空间统计信道模型及其MIMO多天线系统

针对在非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,引入几何分割法导出基于散射体高斯分布的非对称空间统计信道模型.在指向性天线覆盖下的非对称宏小区和微小区以及街道和室内小区的移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)概率分布密度函数以及到达信号的空-时相关性.另外,在非对称空间统计信道下设置了MIMO多天线线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA),研究了此衰落信道的信道容量.通过信号的AOA和TOA概率密度函数的数值结果与多径衰落信道圆模型(GBSBM)的数值结果对比,表明本模型的信道参数估计结果符合实际的移动通信环境.假设非均匀散射体分布为高斯分布时,本模型的数值结果阐明了分布参数对信道参数的影响,拓展了空间统计信道模型的研究和应用,对评估MIMO多天线阵列系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了有力的工具.     

相关多径衰落信道下MIMO-CDMA系统容量研究

在瑞利衰落信道下使用多输入多输出(M IMO:Mu ltip le InputMu ltip le Output)技术将大大增加信道容量。从理论来说,一个M发M收系统信道容量至少为一个单发单收系统信道容量的M倍。贝尔分层空时(BLAST:Bell Layer Space Tim e)结构和多码CDMA(Code D ivision Mu ltip le Access)都支持高速数据传输,为取得更高的速率,提出一种结合这两种技术的模型,给出了接收机没有干扰协方差信息时的ML(M aximumL ikelihood)检测器和解相关检测器,计算并比较了在相关多径衰落时基于LS码和基于W alsh码的系统的容量。结果表明,基于LS码的系统在性能上远远优越于基于W alsh码的系统。     

一种用于电力线通信系统的改进MIMO检测算法

目前多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术已经被电力线通信(power line communication,PLC)系统采用,但由于MIMO PLC系统噪声呈非高斯分布而且各端口噪声之间存在相关性,故不能直接采用无线系统中的MIMO检测算法。采用了二元Middleton class A分布对MIMO PLC系统中噪声进行建模,提出了基于该噪声分布的最大似然检测改进算法,由于改进最大似然检测算法实现复杂度高,为了便于实现,进一步提出了用近似函数降低复杂度的2种次优的检测算法,优化了算法复杂度。仿真结果表明,与传统的基于高斯噪声分布的最大似然检测算法相比,提出的基于二元Middleton class A类噪声分布的信号检测算法在MIMO PLC系统能获得更好的性能。在性能损失较小的情况下,次优算法的复杂度明显低于最大似然检测改进算法。     

有效逼近MIMO信道容量的软解调算法

针对Turbo-MIMO系统中基于最大后验概率(MAP)的软解调方案复杂度过高的问题,基于准最大似然相移键控(QML-PSK)检测以及比特级多流编码分层调制空时(LST)传输的思想,提出了一种适用于任意正交幅度调制(QAM)星座图且可逼近MIMO信道容量的低复杂度软解调算法及其接收机模型.该算法将求解外信息时的MAP问题转换成最大似然(ML)解调问题,然后使用高效的QML-PSK检测算法求解.然而QML-PSK检测算法仅适用于PSK信号的软解调,因此文中提出了一种QAM-PSK软解调算法,采用比特级多流编码LST传输技术将高阶QAM信号转化为PSK信号.理论分析和仿真结果表明,与现有最优的基于球形译码的软解调算法相比,QAM-PSK软解调算法能以不到其1/2的复杂度获得几乎相同的误码率性能,并且其低复杂度优势在问题维数增大时更为明显.     

基于CC-RB算法的认知无线网络信道分配研究

针对基于规则的信道分配(RB: Rule Based)算法假设条件过于理想, 实际应用性不强的缺点, 在考虑各节点不同信道的吞吐量不同的基础上, 提出一种改进的基于信道容量的规则信道分配(CC-RB: Channel Capatty-Rule Based)算法。该算法引入信道容量矩阵, 在进行信道分配时为节点分配质量较好的信道。仿真结果表明, CC-RB 算法在复杂度增加不大的情况下, 系统吞吐量和公平性都较RB 算法有较大提高, 在干扰距离为100 m, 认知节点数为80 个时, CC-RB 算法比RB 算法的吞吐量增加了133%, 公平性增加了96%, 能更好满足实际需要。     

认知无线电频谱决策与重构技术

认知无线电（CR）是一种智能的通信系统,通过有效利用空闲频谱从而极大提高频谱利用率。本文研究认知无线电中频谱决策与自适应重构技术,提出了基于用户业务特性、无线环境以及CR节点能力的自适应频谱决策方案。当前基于加权遗传算法实现的CR自适应重构方法存在权重难以选取问题,本文提出了基于非支配排序免疫遗传算法的CR自适应重构方法。所提算法通过引入免疫算法中的浓度控制机制和均匀初始化技术改善遗传算法种群多样性,从而有效提高遗传算法的寻优能力。     

气固两相流流动参数的检测技术

对气固两相流流动参数检测技术的相关内容,包括基于静电传感器的检测技术、电容层析成像技术以及流型软测量技术中的信号分析方法进行了总结和评述,认为静电传感器在气固两相流颗粒速度、浓度以及流型等参数检测方面,技术相对成熟,但其灵敏度空间分布不均匀、颗粒浓度(分布)与静电量大小(分布)之间的对应关系不明确等问题严重影响其测量准确性,是目前研究的难点;电容层析成像技术可实现气固两相流流型的可视化监测,但其固有的软场特性影响了测量结果的准确性;目前基于信号分析方法的流型软测量技术避免了这一问题,多尺度信号分析方法将是提高其测量准确性的新方法。     

MIMO无线通信系统容量研究

多输入多输出技术(MIMO)是无线通信领域中的重大技术性突破。介绍了传统通信系统的信道容量,重点推导了MIMO信道容量的计算公式,描述了各态历经的MIMO系统,采用MATLAB软件对不同条件下的信道容量进行了仿真分析,将传统通信系统的信道容量与MIMO系统的进行比较,证明了MIMO系统的优越性。     

基于二分法迭代的频谱感知节能优化策略

针对认知无线电(CR)系统中频谱感知技术能量效率低的问题,提出了一种基于二分法迭代寻优的联合优化算法。该算法通过联合传输功率与感知时隙进行优化,最大化地提高了CR系统的能量效率,并且在针对优化参数ξ的寻优过程中,使用了二分法与迭代算法结合的寻优方法。通过理论分析,与其他类似算法相比,该算法的寻优速度更快,算法复杂度更低,函数收敛速度更快,实际应用的可扩展性更强。数值仿真分析结果表明,在保证检测性能的前提下,提出的算法能够很好地解决能效的最优化问题,在恒定检测概率Pd=0.9和Pd=0.7条件下,所提出算法的能耗开销均低于其他算法,在系统吞吐量中所提出算法均优于其他算法,为CR系统的发展提供了理论支撑,更加符合未来CR系统的节能发展方向。     

基于SP-LCCMA的STBC MC-CDMA系统盲信道估计

研究了空时编码多栽波码分多址系统(STBC MC-CDMA)盲信道估计技术.根据信道位于信号子空间的特点,提出基于信号子空间投影线性约束恒模算法(SP-LCCMA)的盲信道估计,避免了噪声子空间信道估计的缺点,将估计信道应用于STBC MC-CDMA系统多用户检测.仿真结果表明,提出算法的收敛速度和信干噪比(SINR)性能优于一般恒模算法.