基于波束域预处理的MIMO雷达MVDR波束形成算法

传统的MIMO雷达的发射阵列通常进行全向发射,而感兴趣的目标往往集中在较小的空域范围内,全向发射就造成了大量的功率浪费,从而导致波束形成器的输出信干噪比降低,针对这一不足,提出了一种基于发射波束域预处理的MIMO雷达MVDR波束形成算法.该算法首先利用二阶锥规划设计出波束域矩阵,通过发射波束域预处理使发射功率聚集在感兴趣的区域,同时保持预处理后的导向矢量的旋转不变性,然后利用MVDR算法进行自适应波束形成.仿真结果表明:波束域预处理提高了发射功率的利用率,因此,在发射功率相同的条件下,基于发射波束域预处理的MIMO雷达MVDR波束形成器具有更高的输出信干噪比.     

IRS与人工噪声辅助的MIMO通信系统物理层安全方案设计

针对多输入多输出通信系统信息传输过程中的安全问题, 提出一种智能反射表面(intelligent reflecting surface, IRS)与人工噪声辅助的物理层安全设计方案。在该方案中, 首先基于系统保密速率最大化准则, 构建一非凸优化问题。由于该问题求解需联合优化设计基站波束赋形矩阵、人工噪声协方差矩阵及IRS相移矩阵，为易于求解, 基于均方误差准则, 对非凸目标函数进行等价转换。最后, 以交替迭代方式分别利用内点法和基于黎曼流形的共轭梯度下降算法, 求解波束赋形矩阵和人工噪声协方差矩阵以及IRS相移矩阵。仿真结果表明, 所提方案的系统保密速率在发送端具有较高的发送功率时, 优于其他几种方案。     

全双工无人机中继系统物理层安全性能研究

针对全双工无人机中继通信系统的物理层安全通信问题,提出一种基于发射功率及无人机飞行轨迹的联合优化方案.在发射功率及飞行轨迹受限条件下,构建最大化系统保密速率的联合优化问题.将无法直接求解的非凹联合优化原问题拆分为发射功率及飞行轨迹优化两个子问题,采用连续凸逼近法将子问题转化为可求解的凹问题,设计迭代算法给出联合优化问题...     

LTE-A中的SLNR联合校准多用户多流波束赋形方案

提出了一种长期演进项目的后续演进（long term evolution-advanced, LTE-A）中的信漏噪比联合校准多用户多流波束赋形方案。基于信漏噪比准则进行波束赋形消除多用户间干扰,实现LTE A下的多用户多流波束赋形传输;建立信道校准机制,补偿实际通信系统中的射频增益影响,恢复信道互易性,提升实际通信系统中的误码率性能。在适用于LTE-A的空间信道扩展模型(spatial channel model extension, SCME)信道环境下进行了仿真,仿真结果表明,该方法相比常用的基于信干噪比准则的块对角化方案误码率性能有明显提升,且能在存在射频增益影响的非理想环境中恢复信道互易性,提升系统传输性能。     

不确定权值下的鲁棒波束形成算法

提出了一种不确定权值下的鲁棒波束形成算法(robust beamforming algorithm with uncertainweights,RBAWUW),与以往文献中对阵列导向矢量的不确定性进行约束的方法不同,该算法是通过对权值附加一个球形或椭球形不确定集约束推导出来的.在这种新的约束下,RBAWUW算法能获得比传统鲁棒Capon波束形成器(robust Capon beamformer,RCB)更高的输出信干噪比(singal-to-noise-plus-interference ratio,SINR),而且新算法与标准Capon波束形成算法的计算效率几乎相同.理论分析和仿真结果均表明,RBAWUW算法是切实可行的.     

一种基于发送赋形的空间复用MIMO方案

提出了一种基于发送赋形的空间复用MIMO方案.该方案将空间复用多天线技术与智能天线的波束赋形技术相结合,兼具了两者的优势,能在传送多路数据的同时有效对抗干扰和噪声,大大提升系统的性能.该方案在相同仿真条件下比基于空间复用的VBLAST技术和波束赋形技术具有更低的误码率性能及更高的频谱效率.     

MIMO系统中一种基于邻域的有限反馈方法

针对时间相干信道下多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)波束赋形系统提出了一种基于邻域的有限反馈方法.该方法利用相邻帧波束赋形码字间的相关性,将前一帧波束赋形码字的邻域内码字组成当前帧的新码本,从而降低反馈比特数,并给出周期性反馈和自适应反馈两种方案.仿真结果表明所提方案相比普通反馈方法能有效降低反馈速率,周期性反馈能显著降低反馈量但有一定的性能损失,自适应反馈能适当降低反馈量且没有任何性能损失.     

基于最小最大后悔值准则的供应链鲁棒协调模型

研究了需求不确定条件下,基于最小最大后悔值准则的供应链鲁棒回购契约协调问题.针对未知需求具体分布形式的两级供应链系统,建立了供应链鲁棒回购契约协调模型.在仅知需求区间这一信息条件下,采用鲁棒优化方法求解了最小最大后悔值准则下的集成供应链鲁棒订货策略和分散供应链鲁棒契约协调策略.分析了不同服务水平和契约参数条件下,由于信息缺失而未能实现最优运作的供应链及其成员后悔值情况.最后,进行了数值计算,验证了不同需求分布形式假设下的最优决策与基于最小最大后悔值准则的鲁棒决策的优劣性,以及供应链鲁棒回购契约协调策略的有效性.结果表明,基于最小最大后悔值准则的供应链回购契约协调策略具有良好的鲁棒性,并且能够有效减少需求不确定性对系统及其成员运作绩效的影响.     

基于参数相关Lyapunov函数的鲁棒H2/H∞控制

研究凸多面体不确定连续系统的鲁棒H2/H∞优化控制问题。为降低设计的保守性,提出一种具有参数相关Lyapunov函数的鲁棒H2/H∞性能准则。基于该性能准则,推导出鲁棒H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并以双线性矩阵不等式（BMI）的形式给出。给出了用于鲁棒H2/H∞控制器优化设计的迭代线性矩阵不等式（ILMI）算法。对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明了该方法的有效性。     

离散需求概率不确定条件下的多市场鲁棒优化模型

研究了需求概率分布不确定条件下的多市场鲁棒优化问题。针对离散随机需求,建立了基于报童问题的多市场利润最大化模型,给出了需求情景概率不确定条件下的鲁棒对应。针对离散需求情景概率分别隶属于区间和椭球不确定集情况,运用线性规划和拉格朗日对偶理论,将区间和椭球两种不确定集下的多市场鲁棒优化模型转化为易于求解的分段线性规划和二阶锥规划问题。最后,进行了数值计算,验证了多市场鲁棒策略的有效性。结果表明,同已知需求真实分布的最优情况相比,完备需求概率分布信息的缺失虽然会导致系统绩效损失,但损失值很小,说明根据文中所给方法求解的鲁棒策略具有良好的鲁棒性,能够有效抑制不确定性对系统绩效的影响。进一步,绩效损失值可以解释为决策者为了获得真实需求分布信息所愿意支付的最高成本。     

基于非正交多址技术的协作中继传输方案

针对星地频谱共享网络中深衰落认知用户传输速率低的问题,提出了一种基于非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)的协作中继传输方案。该方案的源节点采用NOMA技术广播信息并根据信道特性自适应地调节功率分配因子,中继节点通过中继-源节点功率比参数合理设置其传输功率并进行译码转发,在功率受限情况下最大化认知用户的传输速率。数值分析结果表明,功率比在一定范围内时,与正交多址接入的协作中继方案相比,该方案的传输速率提高了13.7%左右;当两种方案传输速率相同时,该方案的功率节约30%左右。     

Power control scheme for multiple antenna systems with space-time coding in Rayleigh fading channels

Two optimal power control(PC) schemes under the power constraint for space-time coded multiple input multiple output systems over the flat Rayleigh fading channel with the imperfect channel state information(CSI) are presented.One is based on the minimization of a bit error rate(BER),and the other is based on the maximization of a fuzzy signal-to-noise ratio.In these schemes,different powers are allocated to individual transmit antennas rather than equal power in the conventional one.For the first scheme,the optimal PC procedure is developed.It is shown that the Lagrange multiplier for the constrained optimization in the power control does exist and is unique.A practical iterative algorithm based on Newton’s method for finding the Lagrange multiplier is proposed.In the second scheme,some existing schemes are included,and a suboptimal PC procedure is developed by means of the asymptotic performance analysis.With this suboptimal scheme,a simple PC calculation formula is provided,and thus the calculation of the PC will be straightforward.Moreover,the suboptimal scheme has the BER performance close to the optimal scheme.Simulation results show that the two PC schemes can provide BER lower than the equal PC and antenna selection scheme under the imperfect CSI.     

Resource allocation with minimum transmit power in multicast OFDM systems

To minimize the total transmit power for multicast service in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) downlink system, resource allocation algorithms that adaptively allocate subcarriers and bits are proposed. The proposed algorithms select users with good channel conditions for each subcarrier to reduce the transmit power, while guaranteeing each user’s instantaneous minimum rate requirement. The resource allocation problem is first formulated as an integer programming (IP) problem, and then, a full search algorithm that achieves an optimal solution is presented. To reduce the computation load, a suboptimal algorithm is proposed. This suboptimal algorithm decouples the joint resource allocation problem by separating subcarrier and bit allocation. Greedy-like algorithms are employed in both procedures. Simulation results illustrate that the proposed algorithms can significantly reduce the transmit power compared with the conventional multicast approach and the performance of the suboptimal algorithm is close to the optimum.     

基于机会约束规划的机会阵雷达功率资源管理算法

研究了在进行多目标跟踪时机会数字阵列雷达(opportunistic digital array radar, ODAR)的功率资源管理问题。针对复杂多变的环境和未知的目标信息所导致的不确定性,建立了基于随机和模糊机会约束规划(chance constraint programming, CCP)的多目标稳健功率资源管理模型。模型引入随机变量表征雷达总发射功率,引入模糊变量表征每个目标的RCS,以贝叶斯克拉美罗界(Bayesian Cramer Rao lower bound, BCRLB)作为目标跟踪精度的衡量标准,将随机模拟和模糊模拟都嵌入到遗传算法(genetic algorithm,GA)当中,从而预测出下一时刻满足给定置信水平的各目标最优的功率分配,然后根据求解出来的功率分配情况,利用无迹卡尔曼滤波器(unscented Kalman filter, UKF)进行目标跟踪。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性和稳定性。     

基于优化ZFBF的认知MISO系统中的用户选择算法

为提高认知无线电多输入单输出(cognitive radio multiple input single output, CR MISO)系统传输速率,给出一种基于波束成形的用户选择算法。假设信道状态信息已知,算法采用零空间理论消除对主用户(primary user, PU)干扰和优化迫零波束成形(zero forcing beamforming, ZFBF)技术消除认知用户(cognitive user, CU)间干扰。考虑发射功率限制,依次选择CU进行注水功率分配实现最大化系统传输速率。此外,在迭代中采用正交三角分解（orthogonal triangular decomposition, LQ)减少算法复杂度。数值分析表明,本算法系统的传输速率与PU的干扰门限大小无关,且比采用近正交用户选择算法的系统传输速率高4~6bps/Hz。当发射功率限制为10 dB时,在相同条件下使用优化ZFBF的传输速率比使用ZFBF的传输速率高约1 bps/Hz。     

基于跨层不等重功率分配的渐进图像传输方案

为了在无线衰落信道下鲁棒和高效地编码传输渐进图像,提出了基于跨层不等重功率分配的编码传输方案。和以往基于不等重功率分配的传输优化方案不同,该方案综合考虑了反馈信道提供的物理层信道状态信息、链路层自动重传信息和应用层压缩编码率失真特性,采用基于解析表达的数值优化算法,求得各个层上最优不等重功率分配策略,减小给定期望传输功率约束下的图像传输失真。实验表明,相对于以往方案,所提方案不但避免了启发式优化算法的高搜索复杂度|而且能大大提高接收端重建图像的峰值信噪比。     

基于协同干扰的能量收集两跳中继系统保密速率的优化

在由一个源节点、中继节点、目的节点和窃听节点组成的两跳中继窃听信道模型中,假定各节点均具有能量收集能力,采用“储能-发送”模式工作,即先收集能量,然后再发送数据。中继节点采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声协同干扰。首先分析得到目的端协同干扰方式下获得正的保密容量的条件;然后给出以最大化保密速率Rs为目标的吸收比例系数ρ和干扰功率分配因子α的迭代优化算法;最后对算法性能进行仿真。仿真结果表明,优化算法收敛速度快,能有效提高系统的保密传输速率。     

基于序列锥规划的MIMO雷达正交连续相位编码波形设计

提出了一种基于序列锥规划的多输入多输出雷达正交连续相位编码波形设计方法,以最小化发射信号的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平为目标函数,利用序列锥规划在每一个迭代点对其进行一阶泰勒近似,将原问题转化为一系列二阶锥规划子问题,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;为了进一步提高算法的优化性能,对相位增量的门限进行线性变化约束。仿真表明,发射阵元个数和编码长度一定时,所提方法设计的正交波形性能明显优于现有方法,而且该方法能够对正交波形的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平分别进行定量控制,以便兼顾两者的性能指标,因而在波形设计时更具灵活性。     

基于天线分组的携能中继的保密传输方案

由一个单天线的源节点、目的节点和一个多天线的中继节点组成的存在窃听节点的两跳无线网络,研究其在中继节点能量收集约束下的物理层保密传输方案。窃听节点的位置和信道状态不可知,采用由目的节点在第1跳时发送人工噪声进行协作干扰的方式保护两跳传输中保密信息。中继节点采用携能通信工作模式,从接收的信号和人工噪声中提取能量用于信号的转发。第1跳时,中继节点的天线分为两组,分别用于保密信号的接收合并和能量的收集。在第2跳时,中继节点利用所有天线采用波束赋形技术转发信号。由于不能获得窃听信道状态信息,因此以最大化目的节点的速率为目的,对中继节点的转发波束赋形矢量进行优化,并给出一种次优的低复杂度的天线分组策略。仿真结果表明,提出的方案能获得可观的保密速率,提出的天线分组策略的性能明显优于功率分裂策略。