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%。     

利用地理位置的中继选择及功率分配

在协作多中继蜂窝系统下行链路中,提出根据中继节点地理位置和吞吐量增益联合选取中继节点参与移动用户和基站间的协作通信方案,并运用凸优化算法分配各节点功率.仿真结果表明:该方案不仅改善了用户的误码率,并且提高了系统吞吐量.     

两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络容量分析

为了增加传统TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量,采用了两跳中继方式.在两跳中继蜂窝网络模型的基础上,提出了2种时隙调度方法:时隙同步调度与时隙反转调度.分析这2种方法下中继站和基站的小区内和小区间干扰情况,分别得到其在目标小区中的总干扰功率.通过数值计算,获得两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量闭合表达式,并讨论了2种调度方法对系统性能所产生的影响.实验结果表明,采用时隙同步调度方法时,目标小区内部区域可容纳更多用户;采用时隙反转调度方法时,目标小区外部区域可容纳更多用户.因此,时隙同步调度方法适用于小区内部区域负载较高、外部区域负载较低时的情况,而时隙反转调度方法则适用于小区内部区域负载较低、外部区域负载较高时的情况.     

基于中继选择的协作频谱感知算法

针对最佳中继选择协作频谱感知方案检测概率低、而所有中继节点均参与协作频谱感知复杂度高的问题,提出一种中继选择协作感知算法.该算法根据N条中继链路等效信噪比的大小,从中选择出L个信噪比大的优质中继用户转发主用户信息.导出了该算法在瑞利平坦衰落下的频谱检测概率上限闭合表达式,为频谱检测性能分析提供了理论依据.数值分析结果表明：只需60%左右的优质链路参加中继就可以达到理想的性能,大大降低了系统实现的复杂性.     

一种混合协作NOMA系统的缓冲辅助中继选择方案

为了提高系统的中断性能及分集增益,研究了一种混合协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统。系统包含一个基站、K-1个配有缓冲器的中继、一个配有缓冲器的近端用户和一个远端用户。其中,基站与近端用户可通过直传方式进行通信或由中继协作通信,而与远端用户通过近端用户或中继进行协作通信。针对该混合协作NOMA系统,提出了一种缓冲辅助中继选择方案,能够基于信道状态信息和缓冲器状态,选择近端用户或最佳中继进行协作传输。推导了系统中断概率和平均包裹时延的闭式表达式,给出了高信噪比下的分集增益。证明了当最大缓冲单元数不小于3时,所提方案能达到满分集增益2K。仿真结果表明,相对于基准方案,所提方案在系统中断概率与时延之间可以实现更好的折中。     

能量采集多天线中继网络中基于人工噪声辅助的安全传输方案

针对多天线中继系统中继节点面临的可用能量受限问题和存在的严重信息泄露隐患,提出了一种基于能量采集技术的联合中继波束成形和多天线友好干扰机协作干扰的物理层安全传输方案.首先,构建基于放大转发（Amplify-and-Forward, AF）模式的多天线协作中继网络,其次,中继节点和友好干扰机在时隙切换（Time Switch, TS）策略下进行能量采集和保密信号传输.接着,以系统保密速率最大化（Secrecy Rate Maximization, SRM）为目标,在满足中继节点和友好干扰机采集能量约束条件下,联合设计出最优中继信号传输波束成形矩阵、人工噪声（Artificial Noise, AN）协方差矩阵和时隙切换系数.然而,由于条件约束,导致该SRM问题为非凸问题,故通过结合半定松弛（Semi-Definite Relaxation, SDR）技术以及拉格朗日对偶理论,设计出一种双层优化算法求得最优解,并且,为了降低复杂度和对比方案性能,给出了一种基于迫零预编码的次优传输方案.最后,仿真结果表明,所提方案能够显著提高系统保密性能,具备一定抗窃听攻击能力.     

基于SWIPT的双向中继CR-NOMA系统研究

针对现有研究中CR-NOMA(认知无线电非正交多址接入)系统均配置单向中继,频谱利用率和能源利用率低的缺点,提出在CR-NOMA系统中通过双向中继辅助用户传输,并且中继采用无线信息和能量同时传输的方式.推导出在用户服务质量和最小能量捕获等约束条件下的次用户传输能效,将目标函数转化为单目标问题分别求解;利用交替迭代算法,对中继发射功率和功率分配因子等单目标最优解进行联合优化,以最大化次用户系统传输能效.仿真结果表明:与传统单向中继系统相比,所提方案在提高频谱利用率的同时,次用户传输能效也提高了45%.     

无线充电的水声通信系统资源分配方案

为了提高水声通信系统的通信速率,同时更好地解决能量供应问题,提出了一种水声中继放大转发通信系统资源分配方案.该系统的声呐中继配备无线充电设备,利用从基站获取到的能量时分复用地放大转发来自基站的信号.采用拉格朗日优化算法,从信道遍历和容量上界最大的角度出发,推导出一种充电时隙资源以及水下各个传感器通信时隙资源的最次优分配方案.对不同信道、不同发射功率以及不同通信距离的水声通信系统进行仿真对比,结果表明,所提出的分配策略比传统策略显著提高了系统可达遍历和容量上界,从而提高了系统吞吐量以及系统的工作效率.     

基于广义空时干扰对齐的多用户MISO广播信道自由度分析

针对多用户MISO(multiple-input single-output)广播信道,提出一种广义空时干扰对齐方案。该方案利用非正交传输,在同一时隙将多用户的信号叠加发送,提高了频谱效率;利用当前和过期信道状态信息(channel state information, CSI)构造预编码矩阵,将不同时隙下的干扰信号对齐至同一维度,通过前后时隙的观测值消除用户间干扰,达到无干扰提取期望信号的目的。仿真结果表明,对于发射端配置M根天线的K用户MISO广播信道和干扰信道,系统自由度为KM/(1+M)。随着发射端天线数的增加,衰减因子M/(1+M)逼近1,可达自由度逼近外界K     

分布式天线小区协作通信系统下行链路频谱效率的研究

针对多小区分布式天线系统中下行链路的干扰问题,提出将基站协作通信和分布式天线技术相结合,通过最大化最小的用户频谱效率,保证用户频谱效率的公平性.同时提出一种用户天线选择关闭算法,改进了传统的基站协作迫零波束成形技术在用户数接近最大值时频谱效率急剧下降的缺陷.仿真结果表明,采用分布式基站天线和用户天线选择技术的小区协作通信,可以获得更高的用户频谱效率.     

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。     

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。     

基于可信度的节点选择算法

为了解决提高检测概率与减少网络开销间的矛盾,基于数据优化融合理论,提出了基于可信度的能量融合协同感知算法（EFCS算法）及节点选择算法。通过自适应迭代算法估计出各认知用户的感知可信度,并推导出了算法检测性能与协同用户数及感知可信度间的确定关系。算法能够在达到检测性能指标的前提下,尽可能多地删除冗余协同感知用户。仿真证明,节点选择算法在保证较高的检测概率的同时极大的节省了网络开销。     

一种新的基于DFP算法的认知无线电信号检测算法

鉴于信号检测在认知无线电信号中的重要作用,研究了恒模盲信号检测算法（CMA）在认知无线电中的应用。针对于原有典型恒模盲信号检测算法的性能上的劣势,结合最优化理论,提出了一种线性受限拟牛顿恒模算法,称之为LC-DPFCMA,并将它与传统的线性受限恒模算法（LC-CMA）及最小二乘恒模算法（LSCMA）进行了仿真比较。仿真结果表明,提出的LC-DPFCMA算法比LC-CMA算法收敛效果较好;与LSCMA算法相比,算法复杂度有明显降低,且在低信噪比下表现优秀。     

基于改进蚁群算法的高精度文本特征选择方法

为了反映特征子集对分类结果的整体影响,去除噪声特征项,提出了一种基于改进蚁群算法的高精度文本特征选择方法。建立了特征选择数学模型,实现了特征选择过程与分类器分类过程间的直接关联;设计了特征优选与特征精选相结合的模型求解方案,降低了模型求解过程中的计算复杂度;提出了基于等效路径增强和局部搜索更新相结合的改进蚁群算法,提高了解的质量和稳定性。实验结果表明,与现有文本特征选择方法相比,该方法能大幅提升分类精度。     

炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法

为了分析炸药地面接触爆炸下空气冲击波引起的感生地冲击,利用数值模拟结果以及试验数据,对根据一维平面波理论和特征线解法得到的空气冲击波为突加三角形荷载的感生地冲击的理论计算公式进行修正,提出了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法,分析了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播规律以及本文建立的实用计算公式的特点。与试验数据以及数值模拟结果对比表明,提出的计算方法基本反映了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播特性。     

基于复数格基缩减的V-BLAST系统检测算法及性能分析

为了提高系统性能,从实数格基缩减出发,推广得到了一种通用的复数格基缩减算法,给出了其在V-BLAST系统中的应用。通过与MMSE扩展相结合,分析缩减与扩展的先后顺序,提出了MMSE-Ⅰ和MMSE-Ⅱ两类基于复数格基缩减算法的V-BLAST检测方案。分析和仿真结果表明,检测中采用复数格基缩减算法与实数算法相比,可以大幅降低复杂度而不影响系统性能;基于复数格基缩减的MMSE-Ⅱ逐层干扰抵消检测算法,可以解决格基缩减引起的有效发送符号之间的相关性问题,且性能接近于ML检测。为了进一步降低复杂度,给出了一种性能损失较小的次优排序方案。     

OFDM信号的相关比软合作检测

多用户合作检测是认知无线电用户用来提高对基本用户检测能力的重要手段。为了提高相关比检测在低信噪比下的检测性能,提出了一种基于相关比检测的软合作检测方法,该方法能够有效地检测出OFDM类型的基本信号。分析和仿真结果表明,这种方法不仅继承了相关比检测的恒虚警特性,而且检测性能大大提高,对噪声的鲁棒性也更强了。与能量检测的比较显示,该方法能够在不增加复杂度的情况下,在更低信噪比条件下工作,对噪声特性没有要求,非常适合应用于认知无线电技术。     

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。     

一种支持实时软件时间建模的形式化方法

随着实时系统非功能性质研究的深入,为了分析软件对系统执行时间的影响并对其进行定量分析,提出了一种支持实时软件时间建模的形式化方法。通过扩展时间通信顺序进程的时间语义,将实时系统指令执行的时间映射成为时间通信顺序进程的时间,利用时间通信顺序进程对实时软件时间建模并进行量化分析。提出的时间最优调度算法可以判断时间通信顺序进程的可达性并计算时间最优路径。通过实例验证表明,该方法可以从很大程度上提高实时系统执行时间计算的准确性,计算结果有助于实时系统执行时间的量化分析与优化设计。