一种全双工物理层安全通信波束成形的低功耗方法

在保证物理层安全的前提下,为解决传统迫零成形算法在全双工通信功耗过高的问题,提出了一种适用于全双工通信的信息波束和噪声波束联合成形的低功耗方法。首先,在高斯信道模型下对全双工基站的传输信号进行信息波束成形,实现基站与接收端的信息传输;然后,在全双工基站发射天线中添加人工噪声,并将噪声波束成形保证全双工基站的接收信息和发送信息不被偷听者窃听;最后,经过凸优化求解,将NP难的信息和噪声波束联合成形问题转化为可高效求解的凸优化问题,最终得到最优的信息和噪声波束成形向量。仿真结果表明,在上下行安全速率均为3b/(s·Hz)时,该方法可以有效降低全双工基站的功耗,与经典的迫零波束成形算法相比,均值功耗降低约18%。     

基于全双工的主动监听系统中合法通信速率最大化方法设计

提出了一种新颖的全双工主动监听系统,该系统具备两种工作模式:干扰模式和中继模式.在干扰模式下,监听器以发送干扰信号的方式干扰可疑通信进而确保成功监听.在中继模式下,监听器以全双工中继辅助的方式降低可疑发送者的信息发送功率并保证合法通信的有效进行.研究目标是在满足监听器的发送功率限定和最低监听速率要求情况下,通过联合优化...     

基于安全能量效率的全双工异构无线携能通信网络波束成形设计

为了解决全双工(Full-Duplex,FD)异构无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)网络中的传输安全问题,针对存在多个窃听者的通信场景,提出基于人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的FD异构SWIPT网络安全波束成形设计方案.该方案在满足安全发射功率阈值、最低安全速率以及收集能量等约束条件下,通过联合优化AN、信息信号波束成形矢量以及上行发射功率最大化安全能量效率(Secrecy Energy Efficiency,SEE).针对安全能量效率优化问题的非凸性,提出一种基于Dinkelbach和连续凸近似的双层优化算法,通过半定松弛技术、泰勒级数展开、连续凸近似法将难以求解的非凸问题转化为凸问题,最后利用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行求解.仿真实验验证了波束成形设计方案能够实现安全传输,且对系统能效也有一定程度的提升.     

IRS辅助的MISO-SWIPT安全速率最大化算法

为增强系统的稳定性,基于智能反射面（intelligent reflection surface,IRS）辅助安全通信,为用户采用功率分配架构的无线携能传输（simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）技术以提高用户安全速率并降低用户的能量消耗,建立了系统安全速率最大化的目标函数模型;考虑IRS相移约束、基站最大发射功率、功率分配比率约束和用户最低能量采集约束,提出了一种基于交替优化的安全速率最大化算法。利用连续凸近似算法,将目标函数转化为凸的形式;采用交替优化,对耦合变量进行解耦处理;提出一种波束赋形算法以实现安全速率最大化。仿真表明,提出的算法能够有效提升IRS辅助的SWIPT系统的安全速率,至少比其他算法提高了2.63bps/Hz。     

基于鲁棒波束成形的WSNs可达安全速率研究

针对WSNs节点间通信易受非法节点窃听的问题,提出了鲁棒波束成形噪声发送策略来提高节点间的可达安全速率.假设协作干扰节点只知道其到窃听节点的部分信道状态信息,在最差信道条件下通过优化协作干扰节点的噪声输入协方差矩阵来最大化系统的可达安全速率.为求解此非凸的最大最小化问题,首先通过数学等价转化将该非凸问题转化为半定规划问题,然后设计了一维搜索算法来计算节点间的最优可达安全速率.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.     

单蜂窝多用户系统下行链路中一种基于虚用户的调度算法

提出一种应用于机会波束成形系统的基于虚用户的调度方案.在单蜂窝多用户系统下行链路中,将用户的服务质量按其所拥有的应用连接数量划分为若干级别,其中高级用户以多个普通用户的身份参与调度.将该调度方案与传统的PFS算法相结合,提出VU-PFS算法.数值分析表明,新算法在保证系统吞吐量和普通用户间公平性的同时,也为高级用户提供了一定的QoS保障.     

多用户MIMO空分多址下行链路预编码算法研究

针对多输入多输出(MIMO)空分多址下行链路,每个接收天线看成独立的用户来分配波束,联合正交随机波束成形(ORBF)和迫零波束成形(ZFBF)实现了每用户配置多天线的预编码方法。为了降低计算复杂度,提出了联合线性结合技术的RBF-ZFBF的下行链路预编码方案。该方案利用ORBF确定初选用户,每个用户利用线性结合技术获得有效SINR,所选用户将使用线性结合方法获得的信道质量信息(CQI)和信道方向信息(CDI)反馈到基站,完成用户选择、波束选择和最终预编码。实验结果表明,该算法与每用户单天线方案相比,提高了系统吞吐量,证实了所提算法的有效性。     

下行链路MUs-MISO系统URLLC的求和传输率最大化波束形成优化研究

研究了一个下行链路多用户（multi-users,MUs）多输入单输出（multiple-input single-output,MISO）超可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low Latency Communication, URLLC）系统。首先,以最大化系统的求和传输速率为目标,提出了基站（Base Station, BS）波束形成的设计优化问题。其次,该设计被公式化为一个非凸优化问题,提出了一种计算高效的逐次凸近似（Successive Convex Approximation,SCA）迭代算法来获得该问题的次优解。最后,在不同发射总功率、BS端天线数、传输带宽和传输时间下,通过广泛的仿真分析了该算法的性能。仿真结果表明：所提算法的性能逼近与Shannon传输率。     

基于压缩感知的波束选择算法研究

针对大规模毫米波多输入多输出(MIMO)数字波束成形射频链多、成本高且功耗大等难题,研究了低硬件复杂度和功耗的混合波束成形算法,基于第三代合作伙伴计划(3GPP)的TR 38.901 V16.1.0构建了毫米波无线信道仿真模型,以系统“和速率”最大化和总发射功率最小化为优化目标,获得了基于压缩感知的波束选择算法。仿真结果表明：本文所研究基于压缩感知波束选择算法的混合波束成形系统“和速率”随着用户数K近似对数增长。系统“和速率”会受到多用户干扰的限制,在信噪比为10 dB且用户数K较大时,波束选择算法比全数字多用户波束成形算法的系统总发射功率高约2 dB,但波束选择方案有着较低的系统复杂度。     

ATM网络中一种链路速率分配算法

针对ATM网络中不同业务的需要,提出了一种采用FIFO机制的易于实现的单队列缓存分配方案,但该方案为了获得较高的链路利用率就需要较大的缓存空间·因此进一步提出了旨在减少信息对缓存的占用的多队列链路速率分配算法,并求解了链路速率的分配规则表达式·理论分析表明,该算法能够在一定程度上克服单队列缓存分配算法对缓存空间的耗费,并保证链路速率的合理分配·     

MCS—51系列单片机串行通讯的实验研究

通过对单片机串行通讯的实验研究,运用典型实例分析全双工串行通讯的工作原理和程序设计,指出了ＭＣＳ－５１系列单片横串行通讯方式１、２、３的具体应用方法。     

多用户全双工无线携能系统中的波束赋形研究

针对多用户全双工蜂窝通信系统,提出了一种基于功耗最小及能量收获最大双目标准则的联合优化方案。该方案采用迫零消除上行链路中多用户干扰,在下行链路,为了实现信息和能量的有效传递,全双工基站分别采用信息波束赋形及能量波束赋形为用户提供通信服务,在保证用户的服务质量及功率约束的同时,实现了功率效率和频谱效率的同步改善。由于功率问题为非凸问题,通过半定松弛将其转化为凸优化问题。仿真结果表明,所提方案相比传统方案能够节约大量的功率,此外全双工基站通过能量波束赋形向下行用户传递能量,有效提高了系统的功率效率。     

部分全双工蜂窝网线性部署下的性能分析

同频同时全双工（FD）通信由于其理论上可以提高一倍的频谱效率而获得了广泛关注。但是在全双工蜂窝网中,严重的小区间干扰极大地影响了系统性能。为了缓解严重的干扰,提高系统频谱效率,该文提出了一种部分全双工资源分配方案。该方案将时频资源划分为全双工资源块和半双工资源块,然后根据所服务用户的信道信息对时频资源进行分配,针对Wyner一维系统模型,将用户按其所处位置进行划分和资源分配,推导了不同划分门限下系统的频谱效率,得到了最优划分距离。仿真结果表明：相比完全全双工和完全半双工通信,部分全双工能够有效提高系统的频谱效率。     

基于CW节约算法和遗传算法的网络优化

将节约算法和遗传算法相结合解决通信网络规划的优化问题, 该方法融合了节约算法的快速收敛特点, 通过遗传算法可全面考虑通信网络的各种设计成本和实际通信限制问题. 实验结果表明, 该算法相对于传统的贪婪算法或最小生成树法, 有更快的运算速度和更好的可行解.     

基于凸优化理论的多用户MIMO SDMA系统

提出了一种基于凸优化理论的多用户MIMO SDMA联合发送一接收优化系统．在此系统中,将各用户的比特误码率作为目标函数通过凸优化理论来得到发送权矩阵和接收权矩阵,使系统在各用户同时达到最优的接收性能．模拟结果表明,这样得出的MIMO SDMA系统性能比传统的以最小均方误差为标准的系统性能有明显的改善。     

不变凸多目标规划的对偶

给出一类复合向量值不变凸函数,并将该类不变凸函数应用到多目标规划问题上,建立了这类不变凸多目标规划的Craven型对偶,并证明了原规划与对偶规划之间的弱对偶、强对偶和逆对偶定理.     

凸函数的共轭函数的几何解释

在凸分析和凸优化中,凸函数的共轭函数是一个非常重要的概念.给定一个凸函数,要求出该函数的共轭函数,并对共轭函数的图像有一个直观清晰的了解并不容易.而一个函数的图像对理解该函数的性质非常重要.基于凸分析中凸函数及其共轭函数的概念及性质,给出了共轭函数的几何解释.这种解释有助于对共轭函数的概念及其性质的理解.     

Exhauster广义凸函数及其在非光滑规划中的应用

利用次微分Exhauster定义一类新的广义凸函数,包括上Exhauster凸和下Exhauster凸,并利用函数的这种广义凸性,对无约束非光滑极小值和极大值问题,证明了在上Exhauster凸和下Exhauster凸性条件下最优性必要条件的充分性.     

全双工模式下利用干扰抑制技术实现物理层密钥生成

窃听者距离合法用户非常近时,合法信道和窃听信道的相关性极强,导致系统的可达密钥速率过低。针对这一问题,提出了一种基于全双工(full duplex, FD)干扰抑制的物理层密钥生成方法。通过各节点进行信道估计,同时合法用户发送干扰来抑制窃听者窃取信息,进而合法用户通过在无噪的公共信道上进行密钥协商来获得密钥;利用遍历性的特征和Jensen不等式推导出了系统密钥容量下界的解析表达式。仿真结果表明,少量的干扰信号功率能够提升系统的可达密钥速率;与传统的半双工(half duplex, HD)无干扰系统相比,有干扰的全双工系统有着显著的性能提升。     

万兆以太网的应用研究

近几年来，由于WWW技术、动态网页技术的广泛应用，大量的数据、声音、图象文件在网络上传送，造成局域网规模的不断增大，基于Web的Internet/Intranet应用也要求更高的通信带宽。万兆以太网可用于局域网的主干和城域网建设，并实现与光纤广域网的连接。