物理层网络编码与卷积信道编码相融合的无线通信方案

信号不同步是物理层网络编码研究中的热点,为了提高系统的信道容量和鲁棒性,针对异步通信条件下误码率高的难题,提出一种物理层网络编码与卷积信道编码相融合的无线通信方案.首先将置信传播算法引入到中继节点编码中,然后将信道译码和物理层网络编码联合起来,减少异步通信带来的不利影响,最后采用仿真实验测试其有效性和优越性.仿真实验结果表明,相对于其它编码方案,物理层网络编码与卷积信道编码方案不仅降低了数据传输的误码率,提高了系统通信的可靠性和信息传输速率,而且增强了系统对相位偏移和符号偏移的鲁棒性,具有更高的实际应用价值.     

无线通信系统的用户间载波相位偏移纠正

针对载波相位偏移问题,提出基于预编码的用户间载波相位偏移纠正算法.将相位预失真向量引入用户符号中,根据相位预失真向量对物理层网络编码信号进行相位均衡操作,并对置信传播算法进行相应的改进,减少用户间载波相位偏移.采用仿真实验对算法的有效性进行了分析,结果表明,该算法可以有效地降低用户间载波相位偏移量,减少无线通信系统的误码率,增强了无线通信系统的性能.     

多中继物理层网络编码系统加密设计及安全性能研究

多中继通信系统信息传输过程复杂,存在吞吐率下降、误码率高、安全性能差等问题.针对以上问题,提出多中继物理层网络编码系统与密钥加密技术联合设计的解决方案.首先,阐述三中继双向物理层网络编码系统加密传输的工作机制;然后,构建三中继物理层网络编码与LDPC码、加密算法联合通信模型,设计适应多路信号叠加的中继映射解决方案,推导出该系统的置信传播译码算法公式.实验仿真结果表明,采用的密钥加密技术能有效保证系统数据传输安全性,降低因多中继系统信息传输与信道窃听带来的性能损失;同时,LDPC编译码提升了该系统的译码准确率,系统解密能力得到改善,从而有效提高了多中继通信系统数据传输的有效性、可靠性.     

基于定时-相位联合估计的CPM并行同步算法

针对连续相位调制(continuous phase modulation,CPM)信号非数据辅助算法同步精度差问题,提出了一种基于定时-相位联合估计的低复杂度并行同步算法.采用非数据辅助方法从离散域分解CPM信号,推导新的相位偏移误差估计公式,根据定时-相位联合似然函数,利用误差估计方法相似形式,设计了一种适用于CPM信号的并行同步方案.该方法在低信噪比条件时对似然函数进行近似,从而减少同步参数对同步性能影响,通过引入双同步精度源,迭代求取相偏估计最优解,提高非数据辅助算法同步增益.仿真结果表明,并行同步算法与直接联合算法相比,以较低系统复杂度代价获得同步性能提升,在低信噪比环境下,性能逼近修正克拉美罗限.     

大规模MIMO多用户双向中继系统的物理层安全性能分析

对大规模多输入多输出(multiple input and multiple out,MIMO)多用户双向中继网络的物理层安全性能进行分析。系统模型中假设窃听节点可以获取第一跳用户发送信号和第二跳中继发送信号,分析大规模MIMO中继采用最大比合并和最大比传输信号处理时的系统保密速率,进一步推导出中继天线数趋于无穷时的系统渐近保密速率表达式,并进行仿真验证。理论分析和仿真结果显示,即使在不采用专门的物理层安全技术时,大规模MIMO双向中继系统也能获得可观的保密速率。证明即使当窃听节点具备多用户干扰消除能力时,通过设置合理的用户和中继发送信号功率,大规模MIMO双向中继系统仍然具有较好的物理层安全性能。     

基于独立分量分析的盲解码接收算法

为了解决广义频分复用(generalized frequency division multiplex,GFDM)系统接入信号中现有快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)解码算法需要先进行同步的缺点,通过独立分量方法研究了异步情况下基于独立分量分析(independent component analysis,ICA)的解码算法.该算法可以在未知传输延时和载波偏移的非同步情况下,对多用户GFDM系统信号进行盲分离和解码,降低了定时和频偏估计误差对解码性能的影响,同时不需要去除循环前缀,增加了接收信号的能量,提高了解码性能.理论分析和仿真结果表明:在平稳信道环境下,随着循环前缀的长度增加,基于ICA的解码算法相比于传统的FFT解码算法至少获得约2 dB的性能增益.     

一种新的导音辅助OFDM符号定时算法

提出的算法仅利用一个导音符号来进行符号定时恢复，适合与突发模式的正交频分多路(OFDM)信号，而且OFDM帧同步和符号同步能一次完成，简化同步实现的复杂度，算法采用自相关计算，对载波频率偏移具有较强的鲁棒性。仿真结果表明，即使在频率选择性衰落信道中，提出的算法也能快速地实现符号定时同步。     

结合Chirp信号的单向广播机制水下无线传感器网络时间同步算法

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs)的时间同步主要面临两大挑战,分别是水声传播时延较长和节点的移动性.针对水下无线传感器网络时间同步问题,提出了一种结合Chirp信号的单向广播机制的跨层时间同步(Chirp-based broadcasting time synchronization, CB-Sync)算法. CB-Sync算法在物理层利用Chirp扩频信号的时钟频偏与相偏来减少因节点移动性带来的误差.此外, CB-Sync算法采用周期性的单向广播机制来同步邻居节点,邻居节点根据收到的广播信息,通过两次线性回归得到时钟的初始频偏与相偏,最后利用最小梯度下降算法来减少多普勒频移带来的误差,以提高最终的时间同步精度.仿真实验结果表明, CB-Sync算法具有更为高效的能量利用效率和时间同步精度.     

一种基于IEEE 802.16d的OFDM载波跟踪算法

利用OFDM符号中插入的导频信号,提出了一种基于IEEE802.16d标准的载波频率偏移跟踪的优化算法,该优化算法基于最小均方误差准则(MM SE).估计过程中,同时考虑载波频率偏移产生的2方面影响:在某个OFDM符号内,与子载波位置无关的固定相位旋转和幅度衰减;载波正交性破坏引入的载波间干扰(ICI).对于载波间干扰能量的估计则充分利用了空子载波提供的信息.仿真结果表明,基于MM SE准则的频偏跟踪算法由于减小了ICI的影响,所以比忽略ICI只考虑固定相位旋转量的跟踪算法能够更有效地减小系统的误码率和均方误差.     

电力线双向中继通信中基于估计转发和门限近似的物理层网络编码算法

编码协作技术可提高电力线远距离通信的性能。为了满足非对称电力线双向中继系统的要求,针对中继脉冲噪声,提出了一种基于中继概率密度函数的估计转发和门限近似的物理层网络编码算法。首先分析了中继信号的概率密度分布,推导了中继编码信号的均值和方差公式;接着分析了不同信道参数下中继概率密度函数的平层特性,利用门限法对多维信号进行了简化近似。最后针对提出的算法进行了算法仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性和可靠性;并存在最优化的功率分配因子。     

联合网络编码与预编码方案抗干扰技术

双向中继信道（TWRC）传输模型中,用户通过中继与基站构成的上下行链路进行传输,采用现有的时分方案时,传输时隙数与用户数成正比,并可联合物理层网络编码消除自身信号的干扰;在用户数增多的情况下,不仅增大传输系统复杂度,而且降低了数据传输速率.针对此问题,提出物理层网络编码联合预编码方案,仅利用2个时隙便可完成信息传输,在不影响传输速率的同时,还可提高复用增益且避免了同信道干扰.从中断概率和遍历容量两个角度对这2种方案进行性能分析和比较,结果表明网络编码联合预编码方案在高信噪比情况下,性能更优,且随着用户数的增加,系统性能会得到进一步提高.     

基于超基性机制的5G网络信道安全编码方案

为解决当前5G信道安全编码方案中存在的编码复杂、传输性能较差及数据冗余度高的不足,提出了一种基于超基性机制的5G网络信道安全编码方案。首先,利用5G信道编码过程中的极化序列具有的正交特性,通过模二运算和张量积运算来实现序列特征矢量的极化分割,有效降低5G信道编码过程中冗余比特数量,高效调度传输序列,提升网络信道安全编码效率。随后,考虑5G信道矫正比特序列具有的极化性质,通过正交权向量映射方法,设计二次编码极化方法,用于降低信道预发射过程中存在的冗余码元数量,改善码元拥塞现象,提高信道发射效率,具有较高的信道码元基性极化率。仿真实验表明:与当前常用的时间片分支累积算法(Time Slice Branching Accumulation,TSB算法)、信道最低分割度编码算法(Channel Minimum Segmentation Coding Algorithms,CMSC算法)相比,本文算法具有数据传输带宽高、时间片误比特数低、编码速率快、周期重传次数少等特性,具有很强的实践部署价值。     

基于多参数约束的自适应物理层损伤感知路由和波长分配算法

为有效解决透明光网络中物理层损伤造成信号传输质量降低的问题,提出了一种自适应物理层损伤感知的路由和波长分配算法.路由时根据网络的当前状态,考虑多个物理层损伤参数,动态地调整其权重,合理选择优化的光路路由;波长分配时将波长排序转化为寻找最短哈密顿回路,采用整数线性规划离线建模得到最佳波长排序进行波长分配.通过路由和波长分配两方面对线性和非线性物理层损伤的综合考虑,保证了光路的传输质量.仿真表明,所提方法降低了网络总的阻塞率,改善了由光路质量造成的业务阻塞.     

一种新的无线mesh网络编码算法

针对网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量,但会增加网络的复杂性这一问题,构造了一个特殊的无线mesh网络拓扑结构,提出一个新的编码算法.该算法通过构造一个虚拟源节点,利用在无线组播网络中,仅需对进入中继节点的链路进行编码,进入目标节点的链路,直接路由选择就能达到网络编码所能够达到的容量.从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择.与传统的基于机会的网络编码COPE算法相比,该算法有效地减少了原始数据包传输的次数,从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量.仿真试验验证了该算法的有效性.     

小波网络异步电机转速辨识器的设计

为实现无速度传感器异步电机控制,有时采用神经网络转速辨识器,但前馈神经网络结构难以确定,运用BP算法时又极易陷入局部解。因此,偿试利用小波网络构造转速辨识器,并将遗传算法和BP算法结合起来作为小波网络的学习算法。该算法首先采用混合编码的遗传算法优化网络的结构及网络初始权值,其次再利用BP算法对网络权值进行精确调节;这种将遗传算法与BP算法相结合的GA BP算法,实现了遗传算法的全局搜索能力与BP算法的局部寻优性能的互补结合.将所设计的网络转速辨识器运用到直接转矩控制系统当中,利用MATLAB/SIMULINK实现无速度传感器控制系统的仿真实验结果表明,该方法具有良好辨识效果。     

基于纠缠交换的多级量子信令传输策略

目的设计多用户量子信令网构架,解决与经典通信网的互联互通问题。方法提出了多级分层网状拓扑的量子信令网构架,设计了实用的量子信令系统,使用量子隐性传态和纠缠交换完成多级量子信令传输,并具备迂回路由和中继功能。结果在多级分层网状拓扑中,信令误比特率随着量子信道系数的增大而减小,量子信令传输损伤随着测量基偏差角的减小而减小;在测量基偏差角度较小时,量子信令传输损伤主要由量子噪声决定;中继方式可以进一步降低系统信令误比特率,提高量子通信的可靠性。结论提出的多用户量子信令网系统结构简单,安全保密,实时性好,便于扩展,通过中继可有效降低量子信道噪声和退相干效应。     

基于深度残差反向传播神经网络的钢筋腐蚀检测

针对小样本数据下浅层神经网络模型拟合能力不足,而加深网络层数出现网络性能退化问题,提出一种双跳跃深度残差BP神经网络模型,每个残差块堆叠三个同维度网络层,在网络的一、二层和一、三层之间加入双跳跃连接,增强浅层低非线性度特征信息向深层网络的直接传递和重复利用,且在反向传播过程中避免了梯度消失,提升模型分类准确率。同时引入一阶矩估计梯度指数加权平均因子对Adam算法中影响学习率的二阶矩估计梯度进行调整,优化网络的收敛能力。将改进后的算法模型用于钢筋腐蚀样本数据训练及测试,仿真结果表明,改进后的算法模型具有更好的分类性能。     

电力线双向中继通信中基于估计转发和门限近似的PLNC算法

编码协作技术可提高电力线远距离通信的性能。为了满足非对称电力线双向中继系统的要求,论文针对中继脉冲噪声,提出了一种基于中继概率密度函数的估计转发和门限近似的物理层网络编码算法。首先分析了中继信号的概率密度分布,推导了中继编码信号的均值和方差公式;接着分析了不同信道参数下中继概率密度函数的平层特性,利用门限法对多维信号进行了简化近似。最后针对提出的算法进行了算法仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性和可靠性,并存在最优化的功率分配因子。     

融合WSN与RFID的输电线路杆塔状态监测网络低延时技术

杆塔是输电线路体系中的关键组成部分,其稳定可靠性是整个输电线路运行安全的重要保障。本文提出一种融合无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)和射频识别技术(radio frequency identification, RFID)的输电线路杆塔状态监测网络,具有监测成本低、故障定位迅速和适合长期监测的优点。中继节点设置是所提出监测网络性能研究的关键,因此本文建立了中继节点传输延时模型,有利于分析不同条件下的监测网络延时性能。针对RFID冗余数据导致的融合监测网络延时,提出一种适用于输电线路杆塔状态监测RFID冗余数据处理方法,能有效削减阅读器端采集的冗余数据,具有算法简单、实时性强等特点。