基于Kriging算法的电磁频谱地图构建技术研究

针对电磁频谱地图构建中感知节点分布不均匀、构建效率不高的难题,提出了一种基于Kriging算法的电磁频谱地图构建算法。该算法首先运用Kriging算法将感知数据构建成电磁频谱地图;其次利用K-means聚类算法实现感知区域多粒度划分,将整体区域划分为层次不同的多个局部区域,利用Kriging算法对局部区域进行电场强度插值估计,形成不同粒度下的多个电磁频谱地图;最后根据感知节点分布状况,基于Voronoi图计算不同粒度下局部区域的均匀度权重,对各粒度下的电磁频谱地图进行加权融合,生成电磁频谱地图。仿真结果表明：该算法将电磁频谱地图的构建误差降低了2%～5%,在噪声强度大于8 dBW时构建效率大幅高于原始算法,具有构建精度高、容错性强的特点。     

面向宽频段频谱感知的WSN架构及其分簇算法

针对动态频谱管理、频谱监测等领域对宽频带频谱感知的需求,提出了一种面向宽频段频谱感知的无线传感器网络系统架构,采用分簇的网络结构、分频段协作感知和分级的感知结果处理机制,实现了对宽频段频谱的有效、高精确度感知。重点研究了该架构下的分簇算法,提出了一种面向感知任务频段特性的分布式分簇算法。算法基于近邻传播模型,通过分布式消息交互积累网络结构信息,实现将信噪比相似的节点分在较少簇中的分簇目标。仿真表明,提出的分簇算法生成的簇数目随着节点数量的增加线性增长,簇结构在簇首与簇成员信噪比标准差和能量差等指标上均优于现有算法,说明了算法在可扩展性、支持感知结果融合和提高网络工作时间等方面的优越性。     

认知多用户多中继协作蜂窝网络最优共同功率和频谱分配

研究了基于认知无线电的多用户多中继协作蜂窝网络最优功率和频谱共同分配问题,建立了基于发射功率向量和中继结点频谱分配向量为参数的网络最优功率和频谱最优化分配模型,应用罚函数法对提出的最优化分配模型进行求解,提出了一种多认知用户多中继协作蜂窝网络最优功率和频谱共同分配方法。仿真验证了提出的方法正确性和有效性,仿真结果表明提出的分配方法能对发射功率和中继结点频谱进行最优分配,保障每个结点获得最优吞吐量的基础上最大化网络总的吞吐量。     

基于统计信息与多队列的CR动态频谱分配

现有动态频谱分配方法主要着眼于频谱分配的无冲突性、以及频谱利用率最大化等方面,没有充分考虑动态频谱的统计信息、用户不同业务需要不同带宽以及实时性-非实时需要等问题。为此,提出一种基于统计信息与多队列的CR动态频谱分配,并将一般独占分配方法与频谱池共享方法进行比较。仿真结果表明,在集中控制的情况下,频谱池共享能保证较好的分配公平性、频谱切换性和提供较高的系统吞吐性。     

车联网频谱捷变机制研究

随着自动驾驶及道路安全通告等应用的发展与普及,车联网频谱资源变得越来越稀缺,而用频需求以及车联网频谱资源本身的动态性导致了现有频谱固定使用模式的低效.本文对车联网频谱捷变机制进行研究,提出了一个车联网频谱捷变架构,讨论了架构里所包含的车辆分组协议与频谱智能决策协议,同时,使用EXata仿真软件对所提频谱机制进行了评估.仿真结果证明了本文所提的车联网频谱捷变机制是有效的,可以根据实时频谱态势进行智能决策,及时地对频谱资源进行调整,从而解决频谱拥塞和干扰等问题,极大地提高频谱利用效率.     

分层网络频谱资源分配方案

提出一种频谱资源分配方案,以提升分层毫微微小区网络的期望吞吐量.该方案为每层下行传输分配部分共享频谱资源,在单个用户期望吞吐量满足服务质量需求时,通过动态调整共享频谱资源分配比例,能够最大化网络期望吞吐量.为进一步获得每层下行传输的期望吞吐量,基于Nakagami-m衰落信道推导了每层用户下行接收信干噪比的累积分布函数.理论分析和仿真表明,该频谱资源分配方案能够有效提升网络期望吞吐量,但服务质量需求参数的增长限制了吞吐量的提升.     

复杂电磁环境下战场频谱动态管理模式分析

频谱动态管理是基于当前频谱静态管理模式提出的,认知无线电技术是实现频谱动态管理的技术基础。本文在认知无线电技术特点的基础上,分析了设备级频谱动态管理和协调式频谱动态管理的内涵和特点,并从不同的角度对几种频谱动态管理模式进行了对比分析。     

认知无线电网络中基于图着色的动态频谱分配

动态频谱分配是解决认知无线电网络中频谱资源利用率低下的有效手段.针对现有频谱分配中认知用户"饿死"这一难点问题,以最大化系统接入率为目标,提出一种基于图着色的动态频谱分配算法.构造了基于图着色模型的效能函数,通过动态更新可用矩阵完成有效的频谱分配.一系列仿真实验表明,所提算法获得了较高的系统接入率,兼顾了系统的吞吐量和公平性,具有比现有算法更优的性能.     

基于基站频谱借用的协作通信网负载均衡机制

针对现有基于信道借用负载均衡技术需要基站间信息的频繁交互而增加网络信令开销和能量消耗问题,提出一种将频谱感知技术应用于协作通信网络负载均衡的机制。该机制中基站利用能量检测频谱感知技术实时感知网络的频谱空洞,生成可借用的频谱集合。基站出现资源耗尽时调用可借用频谱集合,选择目标用户,并根据目标用户是否有协作给用户借用频谱。若用户不存在协作,则以最大化联合频谱空闲率和频谱质量的效用函数为目标给用户借用直接链路的频谱;若用户存在协作,则在直接链路选择的基础上,以最大化效用函数进行频谱和协作用户的联合选择。仿真表明该机制在网络公平性性能上提升了0.5%~1.1%,在容量性能上提升了0.61%~1.4%,在资源利用率上提升了0.63%~1.4%。     

宽带无线频谱分配建模研究

随着无线通信的发展,研究如何提高频谱利用率的方法是必然趋势。本文将具有不同特性的静态频谱,竞拍频谱以及动态频谱进行联合分配研究。对频谱可用性特性指标和基于M-LWDF算法的服务质量指标进行了详细的分析说明。并提出了一种有序匹配算法。该算法通过频谱可用性和服务质量指标的有序对应匹配,实现多种频谱资源相结合环境下的频谱分配方案。并通过与随机分配、先静态、后动态的分配方案进行对比,用MATLAB仿真工具验证了该算法在平均总速率、平均失败次数等方面的优越性。     

Design and validation of real-time dynamic spectrum management in OFDM-based HNPLC systems

Time-varying frequency selective attenuation and colored noises are unfavorable characteristics of power line communication(PLC) channels of the low voltage networks.To overcome these disadvantages,a novel real-time dynamic spectrum management(DSM) algorithm in orthogonal frequency division multiplexing(OFDM)-based high-speed narrow-band power line communication(HNPLC) systems is proposed,and the corresponding FPGA circuit is designed and realized.Performance of the proposed DSM is validated with a large amount of network experiments under practical PLC circumstance.As the noise in each narrow subcarrier is approximately Gaussian,the proposed DSM adopts the BER/SER expression formulized via the AWGN channel to provide a handy and universal strategy for power allocation.The real-time requirement is guaranteed by choosing subcarriers in group and employing the same modulation scheme within each transmission.These measures are suitable for any modulation scheme no matter the system criterion is to maximize data rate or minimize power/BER.Algorithm design and hardware implementation of the proposed DSM are given with some flexible and efficient conversions.The DSM circuit is carried out with Xilinx KC705.Simulation and practical experiments validate that the proposed real-time DSM significantly improves system performance.     

基于混沌二进制粒子群算法的认知无线电频谱分配策略

为了解决认知无线电网络中以最大化网络效益为准则的频谱分配难问题,提出一种基于混沌二进制粒子群算法的动态时变频谱分配策略。在该策略中,针对二进制粒子群算法收敛速度慢且后期粒子搜索具有单一性的缺陷,引入混沌映射对初始种群和每代粒子位置进行遍历优化,以提高粒子的全局寻优性能,搭建降维频谱分配数学模型,降低算法计算繁杂度,减少时间开销。实验结果证明,所提算法收敛速率快,可获得较高的网络收益。     

基于元数据和CORBA服务的地图数据网络分发系统

利用空间地图数据（SMD）的海量特征、多尺度、广泛性和其离散分布适合于网络环境分布、共享、异构和可扩展的应用特点，提出了SMD远程分发的地图数据网络分发（MDND）系统．首先定义了SMD、元数据和以图论的方式描述的网络资源节点，建立了SMD资源与网络资源的关系，然后给出了MDND的形式化定义和基于CORBA的SMD分发架构及其系列分布服务，创建了基于元数据的查询条件输入方法，并在元数据集查询服务和地理信息路由指向服务的基础上实现了MDND．经CORBA服务、FTP和直接拷贝等模式的性能比较表明，所提系统可以有效完成SMD分发，在CORBA服务模式下的传输性能与直接拷贝模式相当却明显优于FTP模式，能快速达到最大传输速率且对数据量的依赖性不强．     

基于模糊神经网络的地图匹配算法

提出了基于模糊神经网络的新的地图匹配算法.该算法综合了数字道路信息和GPS/DR定位信息,提取两个重要参数作为输入变量,即定位点到候选路段的投影距离及定位航向与候选路段方位角差.设计出了四层模糊神经网络及改进的收敛学习规则.实验结果表明所提出的算法能很好地匹配车辆行驶路段位置.     

开放式网络环境下的上下文敏感的信任管理

为了更准确地反映出开放式网络环境下实体行为的不确定性和动态性,提出一种基于贝叶斯网络的信任管理方案.该方案显式地加入了上下文信息,并使用一种统计学方法推算出上下文信息对实体行为的影响因子.采用一种上下文间的信任度映射方法,使得实体能够根据一些相关上下文中的信任信息推算出其他实体在陌生上下文中的信任度.仿真结果表明,该方案的信任度估算比其他使用特定算法的系统更精确.     

摩托车零部件制造企业网络化采购支持系统

针对当前大多数摩托车零部件制造企业物料采购响应速度慢、成本高、实时跟踪难等问题,提出了一种能动态适应主生产计划、供货状况和采购资源变化的动态采购订单管理模式,建立了一种能支持该模式运行的网络化采购支持系统的体系结构和功能结构,研究了该系统实现过程中的基于采购成本最小化原则的网络化采购订单分配、基于RosettaNet框架的系统集成、基于移动短信息服务的信息实时传输和交互等方法和关键技术。最后,通过实例验证了该系统的可行性和实用性。     

宽带认知无线电网络分布式协作压缩频谱感知算法

针对宽带认知无线电网络中压缩频谱感知算法在低信噪比环境下频谱检测性能下降的问题,提出了一种基于高斯过程的分布式压缩频谱感知(PBCS)算法.首先应用层次化的正态分布概率模型来表示压缩频谱的重构,然后各个认知无线电用户交换模型参数并结合本地的压缩采样数据进行压缩频谱感知.有别于其他直接融合频谱感知结果或检测数据的协作式算法,PBCS算法通过模型参数融合来进行协作,能有效减小信噪比低的协作用户的影响,从而提高算法的抗噪性.仿真结果表明,PBCS算法可以在-5dB的信噪比条件下达到检测概率大于0.9、误检概率为0.1的频谱检测性能.     

认知无线电网络中保证服务质量的优化路由协议

基于路由与频谱管理的依赖关系,提出了一种频谱自觉地满足不同业务服务质量需求的优化路由协议.首先建立网络模型和优化分析,定义了链路度量和路径度量指标,路由协议选择端到端时延最小的路径,最大化网络吞吐量.然后提出了子频段和路径联合优化选择算法,对实时业务优先选择带宽抖动小和切换时延小的子频段及下一跳;对尽力传递业务优先选择带宽大的子频段及下一跳.最后提出频谱自觉的路由维护,通过局部频谱调整算法稳定路径不变,保证业务服务质量.仿真结果表明：该路由协议能满足业务服务质量需求,优化网络资源使用,减少数据包丢失,提高网络吞吐量.     

基于自组织特征映射的移动传感器网络控制

针对概率型感知模型的移动传感器网络中覆盖区域为时变的情况,提出了一种基于自组织特征映射的实时覆盖算法.其中自组织特征映射依据实时采样的样本点来对覆盖目标区域进行拓扑映射,并依据多智能体系统中的一致性控制算法使移动传感器载体形成预定编队,完成覆盖任务.最后通过实验仿真验证了该算法的优良性能.