基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法

针对放大前传多源协同通信网络,在保证系统满足一定中断概率的前提下,以最小化系统总发射功率为目标,提出一种基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法.由目的节点根据源节点的优先级因子,依次确定是需要直传还是选择中继进行协同前传,以及相应的源节点和中继节点的最优发射功率.该算法运算复杂度低,且无需在传输中实时更新,能节省系统开销.仿真结果表明,与直接传输和AF策略相比,该算法能有效节省传输所需要的总发射功率,且性能优于凸松弛算法,与最优穷举搜索算法相近.     

基于多节点分组协作干扰的无线物理层安全传输

针对无线通信的安全传输问题,提出了一种新的多节点分组协作干扰以增强安全的策略.在源节点发送私密信息的同时,传统协作干扰策略中所有的协作节点发送公共的人工噪声干扰窃听用户,而分组协作干扰策略中协作节点分组发送不同的人工噪声.为了保证人工噪声不干扰目的节点,协作干扰策略的波束形成系数的设计基于迫零准则.在节点独立功率约束的条件下,传统干扰策略无法有效的利用所有协作节点的阻塞功率,而分组干扰策略将每两个信道增益接近的节点划分为一组,从而保证组内的协作节点能近乎完全利用可用的阻塞总功率.仿真结果验证了最小距离分组干扰策略利用的阻塞总功率最大,也对应最大的平均安全速率.为更易于实现,文中还提出了基于相对距离的固定分组策略.除此之外,文中还考虑了人工噪声泄露的情况,此时传统协作干扰策略完全失效,而分组协作干扰策略即便是只有一组有效,也可以保证平均安全速率依然随协作节点最大发射功率增大而增大.实验结果证实了分组协作干扰策略要优于传统协作干扰策略.     

基于协作波束形成的中继阻塞混合无线物理层安全传输

针对双向无线协作通信系统的安全传输(信息论安全)问题,提出一种基于多节点协作波束形成的中继与阻塞混合机制来提高物理层信息传输的安全性.其基本思想是:在协作传输阶段,系统中的一部分协作节点进行分布式波束形成来帮助发送方发送信息给合法用户,同时另一部分协作节点发送干扰信号阻塞窃听者的侦听,从而显著改善系统在协作广播阶段的安全性能.基于这一机制,针对窃听者的瞬时信道状态信息已知与否,本文提出两种不同的协作波束形成方法和优化方案,这两种方案在数学上均归结为解决一个或一系列的二阶凸锥规划问题,从而可以通过内点法有效地求解.仿真结果和对比实验验证了在中继节点数目较多时本文提出的混合安全机制和波束形成方法相对于单纯的协作中继机制或单纯的协作阻塞机制而言显著地提高了系统的物理层安全性能.     

非对称双向中继X网络中基于最大化和速率的干扰对齐与中继处理算法

双向中继X网络相对于传统无线通信网络可以实现更高的自由度.然而,基于迫零算法的中继处理算法仅考虑了消除干扰成分,忽略了对期望信号的影响,从而使得网络的和速率有待提高.特别地,当用户发送功率越低,其和速率劣势越明显.针对上述问题研究其干扰对齐方案,并给出了优化的联合考虑期望信号和干扰信号的中继处理算法.首先,通过利用用户矢量信号之间的空间关系,给出网络和速率的数学模型;其次,通过矩阵分析及数值分析理论将最大化网络和速率的中继预编码设计问题转化为线性搜索最优值问题,并用极限值方法近似网络目标函数;再次,进一步将双向网络的目标函数近似为单向网络用户参数的线性组合,大大降低算法复杂度;最后,基于优化的线性搜索最优值问题,得到最大化网络和速率的中继预编码矩阵.仿真结果表明:相较于现有的中继处理方案,本文方案明显改善了网络和速率,同时还简化了最大化网络和速率带来的算法复杂度.     

基于有限反馈的协作多小区分布式预编码

多小区协作需要基站间交换大量的信息.为了降低无线回传开销和反馈开销,采用基于信漏噪比最大化的分布式预编码方法,该方法仅需共享干扰信道的信道状态信息,不需要共享数据,与特征值波束成形和小区间干扰清零两种极端的方法相比取得了性能提高.其次,为了更加有效利用反馈资源,推导了速率损耗公式,利用穷尽搜索得到使其最小化的最优解,得出比特自适应分配规律.仿真表明,根据期望信号和干扰信号强度自适应的分配反馈比特能进一步提高系统速率.     

一种新的基于Jackson排队模型多中继跨层协作通信策略

文中提出了一种新的多中继协作通信策略,该策略基于Jackson排队模型同时对物理层(physicallayer,PHY)与媒体接入控制层(MAC)的跨层设计进行了分析.在物理层,重点探讨多中继节点情形下信噪比(SNR)门限与中断概率之间的关系.在MAC层,系统采用Jackson排队网络进行建模,单协作节点数据包排队准则为GI/M/1模型,多节点之间进行相互机会协作,进而分析了所提策略的系统吞吐量与时延性能.跨层设计仿真结果表明,在不同中继策略下,协作节点数的增加将影响物理层高频谱有效性区域的系统中断性能.此外,相对于传统两协作节点模型,所提策略可以达到显著的MAC层数据包吞吐量与时延性能.     

MISO时变信道中非理想反馈下波束成形的容量界

在无线多入单出(MISO)系统中,若发射机能通过接收机的有限反馈获取信道信息,则可采用简单的波束成形技术实现发射分集增益和阵列增益.已有的相关研究大多包含块衰落信道、准确信道估计或无反馈延迟等理想假设.本文考察了更为实际的存在信道估计误差和反馈延迟的Jakes时变MISO信道,推导了其遍历容量的上下界,并进一步在给定归一化反馈比特数条件下,根据容量下界求出了最优帧长.数值和仿真结果表明,容量的上下界较紧,信道估计误差或反馈延迟均会降低容量界,且最优帧长能使容量下界取得最大值.     

无线传感器网络最小中继节点布置问题的近似算法

为了消除传感器节点路由负载的不平衡,可在无线传感器网络中布置少量功能较强的中继节点作为路由节点,最小化中继节点数是其主要优化目标.文中证明了有界平面区域上的中继节点布置问题是P问题,但一般情况下的计算复杂度相当巨大.从中继节点布置问题的几何覆盖特征出发,提出了一种O(n~2 log n)时间的贪心近似算法,其中n为传感器节点数目.在该算法迭代过程的每一阶段,先从未被覆盖的传感器节点中选出一个关键节点,为了阻止孤立节点的产生,再按照"优先覆盖与关键节点距离较近的传感器节点"的原则来确定中继节点的位置.实验结果表明该算法可在很短的时间内生成一个接近最优的可行中继节点布置,且在中继节点布置的尺寸以及执行时间方面都要优于现有算法.     

多天线放大转发中继系统基于MMSE的重传预编码设计

针对多天线放大转发中继系统,本文提出了一种基于MMSE的新的重传预编码方案,把重传预编码设计问题分解成两个子问题:离散的信道配对和连续的联合源、中继功率分配问题.最优的信道配对需要遍历所有信道配对方式,对于每一种配对方式,联合源、中继功率分配问题是一个多参数非凸的优化问题,本文提出了一种获得该问题最优解的算法和一种次优迭代功率分配算法,此种通过遍历信道配对获得最优重传预编码的方案计算复杂度较高.本文证明了在一跳信道信噪比趋于无穷时,最优的信道配对是使之前的子信道增益和当前另一跳信道奇异值大小排列顺序相反,进而提出了一种简化的信道配对方法.仿真结果表明,简化的信道配对和迭代功率分配算法性能均接近最优.本文所提出的重传预编码与已有的预编码相比,能获得明显性能提升.     

主用户状态改变和低信噪比环境下的weight-p能量检测算法

在认知无线电网络中,主用户状态改变和低信噪比都会造成频谱检测的性能下降.本文提出了一种新的加权(weight-p)能量检测算法,用于抵抗主用户状态改变和低信噪比对认知用户检测性能的影响.为减少实现复杂性和节约需要的功耗,我们将weight-p能量检测器的最优权值建模成一个最小采样时间(MST)的优化问题,找出了最优权值和次优权值.仿真表明,在主用户状态改变和低信噪比的场景下,本文提出的weight-p能量检测算法可以提高认知用户的检测性能和降低虚警概率,并且在获得相同检测性能的前提下可以压缩检测时间.     

无线传感器网络中OOFSK和FSK能耗性能

无线传感器网络（WSNs）节点通常使用电池来供电，这成为限制其广泛应用的瓶颈．所以低功耗WSNs的设计成为人们研究的重点．WSNs的传输体制很大程度上决定了整个网络的能耗性能．本文中将频移键控调制（FSK）和开关频移键控调制（OOFSK）两种高效的传输方式引入WSNs，通过建立基本通信模型，推导他们的能耗性能指标及变化趋势．通过数值分析结果可知，在低信噪比、低OOFSK调制占空比等条件下，OOFSK传输具有明显的能耗优势．同时进一步分析得到OOFSK和FSK调制在WSNs中的应用场景，对低功耗WSNs的调制模式设计具有积极作用．     

模糊控制算法在干线信号绿波控制中的应用研究——以虎门镇连升路为例

从交通信号控制的角度，对城市干道的交通信号控制策略及其控制优化参数（周期时长、绿信比、相位差）进行分析，并结合虎门镇连升路的交通状况，采用模糊控制方法实现城市交通干道的优化协调控制。通过VISSIM软件仿真，分析对连升路分别采用模糊协调控制方案、传统数解法协调控制方案及单点控制方案的效果并进行比较，结果表明模糊协调控制方案明显优于其他两种方法。     

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计，建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量，以造价为目标函数，以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型，并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较，优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比，胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡，堆石方量更少、造价更低，且满足应力、稳定的约束条件，得到的断面安全可靠、经济合理。     

一种有线无线混合网络下减少TCP重复应答的跨层机制

针对有线无线混合网络中TCP ACK与MAC ACK重复应答问题，提出一种跨层设计机制。通过AP代理回复移动接收端的TCP ACK，避免了移动接收端同时发送MAC ACK和TCP ACK（移动接收端只发送MAC ACK）。该机制实现简单，只需少量修改IEEE802．11帧格式，在帧控制域中添加必要的TCP ACK类型指示和传递接收端建议窗口大小，就能有效地解决MAC到TCP包收发错误和发送端不能获取接收端接收TCP数据报文能力的问题；并且很容易在现有设备上进行升级。仿真结果表明，该机稍比传统TCP重复应答机制提高约30％的吞吐量。     

基于数字Costas环载波同步系统的设计

发射机与接收机的相对运动产生的多普勒现象引起的频率漂移会明显地恶化系统性能,导致误码率的增加.针对此问题,设计了一个载波同步系统,采用数字Costas环载波恢复技术补偿多普勒频移.系统可以有效跟踪大多普勒频移,从而实现可靠通信.     

基于ARM的GPS接收机设计

随着GPS系统的广泛应用，作为系统用户设备部分的GPS接收机，已经成为国内外的研发热点。本介绍了一种基于ARM核的双芯片（即基带处理器＋射频前端）GPS接收机的硬件设计方案，该GPS接收机具有体积小、功耗低、集成度高的特点。     

VANET 中一种可撤销的车辆群组批认证方法

针对车辆认证的效率瓶颈问题,本文提出了一个群组安全通信方案.该方案运用批认证的方法来加快群组中车辆的认证速度,而在群组的构建过程中,采用无证书的公钥密码体制来克服密钥托管问题;对于群组中不合法车辆的撤销问题,采用布隆过滤器快速、低存储的特性来对撤销的车辆信息进行公布,避免以往使用撤销链表时所需的巨大存储开销和认证时延.仿真发现所设计的方案在计算时延和传输开销方面都优于现存方案.     

随机发送参考的多天线系统物理层安全传输算法

文中提出基于随机发送参考的多天线系统传输算法,用于保障物理层信息安全传输.该算法将授权用户的信道分解为多个独立并行的信道,并在其中的一个信道中发送随机化的导频信息,同时对其他信道加密.由于窃听方信道与授权用户不同,很难通过自身的信道分解出独立的随机化导频信道,从而无法正常解调、还原信息.通过理论分析及算法仿真表明,随机发送参考算法可使窃听方的误码率稳定在较高水平,并且在同等发送功率的情况下性能优于现有加性人工方法.