蜂窝网络中基于干扰控制的D2D通信联合资源分配方案

在蜂窝网络中部署D2D(Device-to-Device)通信能够有效提升频谱利用率,降低基站负载,但D2D用户与蜂窝用户共享无线信道时会产生信号干扰。提出了一种联合资源分配算法,通过综合考虑信道分配对网络中已有的蜂窝用户和D2D用户的信号干扰,并在小区范围内寻找具有最小干扰值的信道资源分配给用户,以实现有效的干扰控制。仿真结果显示:联合资源分配能够提升D2D链路、蜂窝链路的信噪比及系统总吞吐量,使得蜂窝网络的整体性能优于独立资源分配。     

多输入多输出系统的自适应传输策略研究

本文研究了单用户MIMO系统中自适应传输策略问题,在完全信道状态信息假设前提下,结合预编码优化设计,提出了一种基于注水方法的联合自适应比特和功率分配算法。算法优化目标是在平均功率约束条件下最大化系统传输速率。相比于空间分集和空分复用方案,所提算法获得了很好的链路性能和传输速率的折衷。仿真结果表明,算法具有较快的收敛速率,显著提高了频谱效率和系统性能。     

基于时隙和功率分配的联合优化算法

能效是支持设备到设备通信（device-to-device,D2D）的蜂窝网络的关键性能。在每个D2D群内有一个发射设备和两个接收设备。发射设备从基站广播的信号采集能量,再利用所采集的能量向接收设备传输数据。提出基于时隙和功率分配的联合优化算法（joint time and power allocation optimization,JTAO）。通过优化采集能量和传输数据的时隙以及发射功率,最大化能效。发射设备采用非正交多址接入技术,降低用户间干扰。性能分析表明,通过优化发射设备的传输功率,提升用户能效。     

基于MIMO协作干扰对齐网络的保密通信算法

通信系统的保密性在信息化作战体系中尤为重要.在存在窃听的多输入多输出(Multiple-Input Multi-ple-Output,MIMO)干扰对齐(Interference Alignment,IA)网络中,传统利用接收或发送端发送人工噪声(Artificial Noise,AN)实现物理层保密通信的方法,会增加收发端的能耗与实施复杂度.为此,提出一种基于MIMO协作IA网络的保密通信算法,推导出了算法可行性条件、合法用户传输速率和保密速率、窃听端窃听速率,并给出了相应的基于最小干扰泄露准则的分布式迭代IA实施方法,有效降低系统复杂度.仿真结果表明,所提算法在保证合法用户传输速率的同时抑制窃听速率,有效提高系统安全性能.     

非对称Colonel Blotto博弈模型下的多信道功率分配抗干扰

针对智能干扰条件下传输速率固定的通信系统多信道功率分配问题,建立了非对称Colonel Blotto博弈模型。在完全信息条件下,推导出了各种功率预算约束下通信方和干扰方的等效单信道最优功率分配策略,进而证明了通信方和干扰方存在唯一混合纳什均衡策略,并求得了纳什均衡收益。基于等效单信道最优功率分布,提出了一种多重扫描直接列元素交换算法,可以快速构建多信道混合功率分配矩阵,且相比于线性规划方法,可适应更多的信道数和更广的功率分布范围。通过数值仿真,验证了所提多信道混合功率分配矩阵构造算法的有效性及多信道功率分配策略的最优性。     

时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路的联合鲁棒设计

考虑了时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路基站预编码器、中继预编码器与用户均衡器的联合设计问题。在实际应用中信道估计误差以及信道互易延迟会显著恶化基于理想信道状态信息(CSI)的联合设计性能。从估计误差的分布和互易延迟的时间相关特性出发,建立了综合考虑两方面因素的联合"估计误差-互易延迟"信道模型。基于该模型,针对第一跳传输设计了信道奇异值分解的基站预编码方案,避免了第二跳CSI的反馈开销,然后将给定中继总发送功率约束下最小化用户和均方误差(SMSE)的中继预编码器和用户均衡器进行联合优化,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件给出了该优化问题的闭合解。数值结果验证了所提方案的鲁棒性和有效性。     

采用随机几何工具的终端直通通信接入控制方法

针对现有具备终端直通（Device-to-Device, D2D）功能的蜂窝网络的干扰管理问题，提出一种新型的采用随机几何工具的D2D通信接入控制方法。利用随机过程理论以及随机几何工具建立模型分析邻近基站和D2D通信对蜂窝通信的影响，并推导蜂窝业务接入失败概率表达式。基于该表达式能够计算网络允许的最大D2D用户密度，辅助D2D通信接入控制实现干扰管理。仿真证明基于所提数值计算方法获得的估计结果与蒙特卡洛仿真结果相符，且通过合理限制D2D用户密度和D2D用户发射功率可满足指定的蜂窝业务接入失败概率要求。     

分布式多站雷达协同定位功率分配改进凸松弛算法

针对分布式多站雷达协同定位下的功率分配问题,提出一种改进凸松弛的启发式算法。给出了分布式多站雷达定位误差的克劳美罗下界(CRLB),建立功率约束下最小化CRLB迹的功率分配模型。设计了一种改进凸松弛算法,通过迭代修正松弛参数和快速功率调整策略解决非凸优化问题消除松弛带来的误差。仿真实验表明,相对于均匀功率分配算法和基于凸松弛的功率分配算法,改进凸松弛启发式功率分配算法下目标的定位性能更优。     

无人机辅助通信网络中基于强化学习的用户速率优化算法

无人机辅助地面蜂窝基站,形成混合的通信网络有望成为提升用户速率的一种重要手段。针对无人机辅助基站的通信网络,提出基于多臂赌博机的用户速率优化算法（multi-armed bandits-based rate optimization,MBRO）。先建立联合优化问题,再分别利用改进后K-means聚类算法和多臂赌博机算法求解。MBRO算法利用K-means聚类算法实现无人机的部署,并利用多臂赌博机算法完成信道分配和无人机的传输功率分配。仿真结果表明,相比于同类的基准算法,MBRO算法提高用户端速率。     

留空式通信干扰弹最优分布覆盖的设计与仿真

为了采取有效措施对敌通信系统进行干扰,一般采用地面电子干扰方式或机载电子干扰方式,而留空式通信干扰弹是近年来发展的一种新型投掷式干扰设备.在通信干扰应用中,经常需要使用多枚通信干扰弹对目标区域进行分布式无缝干扰覆盖.通信干扰弹如何分布才能使干扰弹数量最少,干扰覆盖面积最大,干扰信号的收信功率最强,这是一个比较复杂的多目标优化问题.采用遗传算法求解留空式通信干扰弹最优分布覆盖问题,并进行了算法的仿真.仿真结果表明,算法能够找到符合分布覆盖要求的干扰弹分布方案,并且算法本身具有较好的收敛性和稳定性.     

战术电台网动态频谱接入策略研究

文章以战术电台网为应用背景,提出一种动态频谱接入策略。在频谱资源紧张和电磁干扰的条件下,使用该策略可以有效提升通信节点之间的通信能力。文章构建了用频系统的动态频谱接入模型,并对动态频谱接入策略指标进行仿真。仿真结果表明,所提策略可以利用有限频谱资源,降低干扰对通信质量的影响,提高通信成功率。     

基于SDN的分布式无线网络架构及控制器配置策略

基于单一控制器的SDN架构容易导致无线网络性能受到影响,尤其针对高动态无线网络,将大幅降低其健壮性和鲁棒性。鉴于此,提出了一种分布式软件定义网络架构(Distributed Software Defined Wireless Network,DSDWN),该架构是基于完全分布式和分层式SDN思想提出的,包括主从控制器和事件传播系统,在该架构下提出了控制器系统的配置策略和主控制器的选择策略。仿真验证表明,提出的控制器配置策略在时延方面优于贪婪算法和聚类算法,更适合高动态无线网络环境;基于多目标优化的主控制器选择策略,优化了网络链路连接时长、总时延及节点资源,降低了路由开销。     

一种基于移动基站的无线传感器网络数据收集方法

针对传统的无线传感器网络数据收集协议大多受制于发生在基站周围的热点问题,提出了一种使用移动基站的数据收集方法.将数据收集问题转化为支配集构造和旅行商问题,并提出了一种分布式的支配集构建算法,结合旅行商问题的近似算法生成基站的移动路线.仿真结果表明,所提出的方法减少了通信消耗,且能使负载均衡地分布.     

认知雷达网联合传感器选择和功率分配

合理分配雷达有限的传感器资源,充分发挥传感器的认知能力可提高跟踪性能。提出了一种基于后验克-拉美罗下界(PCRLB)的多雷达系统联合传感器选择和功率分配方法。推导多雷达系统单目标跟踪下的PCRLB,该指标不依赖于具体的滤波算法,且多目标跟踪下的PCRLB的计算相互独立。以PCRLB的迹为代价函数,构建基于PCRLB的联合传感器选择和功率分配模型。对于构建的非凸优化问题,设计了基于凸松弛的循环最小化算法,优化求解最佳的传感器组合方式和功率分配方案。最后,仿真结果显示,所提的算法和策略具有较好的跟踪性能。     

认知网络中一种基于博弈论的抗阻塞干扰方法

文中针对认知无线网络中出现的恶意干扰次级用户问题,利用博弈理论,建立了在多信道条件下次级用户和恶意用户博弈对抗模型。通过求解纳什均衡点,得出最佳的随机功率分配策略对抗恶意干扰,并与其他策略进行比较。仿真结果表明,该算法能够最小化恶意用户干扰造成的损失。     

博弈论在无线通信中的应用专题讲座(一) 第2讲 绿色无线通信中基于相关均衡的协同策略选择

文章首先简要介绍了非合作博弈理论的基本定义和性质,综述了运用非合作博弈理论来解决无线通信网络中资源管理等诸多问题的研究现状。在此基础上,探讨了在非合作博弈框架下,引入相关均衡的理论意义和实现途径。继而,文章以如何解决面向绿色无线通信网络的协同策略选择问题为例,从能量有效性角度提出了基于相关均衡的协同策略选择机制。面对分布式且颇具竞争性的绿色无线协同网络,相关均衡能在所建立的非合作博弈的框架下允许潜在中继节点之间某种形式的合作的模型化,从而激励潜在中继节点得到接近"合作的"博弈结果。理论分析和仿真结果验证了所提机制能在收敛性、Pareto最优性和max-min公平性等方面收效甚好。     

星间链路方案的设计与评价方法

星间链路技术降低了卫星通信网络对地面站的依赖,使得基于星间链路的卫星通信与组网具有地面网络难以比拟的优势。传统研究集中于星间链路的可行性分析和构建方法,对星间链路方案设计缺乏评价。从实际应用的系统性和构建流程的完整性出发,提出一种基于星座特性分析的星间链路方案设计方法,并为方案性能检验和选择提出了基于路由性能的评价方法。最后,通过对实际系统星间链路方案的设计和评价,验证了所提方法能够针对任务需求构建可行方案并通过路由性能比较选出最优方案。     

卫星网络中面向TCP报文传输的资源调度算法

为了增强卫星网络中TCP协议的性能,首先提出了一种卫星链路下的TCP性能模型,该模型可以反映出带宽约束下TCP性能相关参数对有效吞吐率的影响;其次,基于该模型提出了一种动态规划解决方案,通过求解吞吐率代价函数,得到优化的数据传输策略,该方案不仅能够方便地平衡卫星基站对TCP吞吐率或公平性的要求,还可帮助TCP协议适应卫星衰减链路的各项特征变化。仿真试验表明:该算法能够有效地改进卫星传输TCP的性能。     

混合衰落信道条件下干扰受限中继传输系统的性能分析

在实际无线中继通信中,不同的无线链路很可能受到不同信道衰落的影响。假设源-中继链路经历瑞利衰落和中继-目的链路经历莱斯衰落,文章研究了混合衰落信道条件下两跳变增益放大转发中继系统的端到端性能,其中中继受到多个独立干扰的影响。通过对端到端信干噪比的统计分析,推导了端到端中断概率的精确表达式和误比特性能的近似表达式。蒙特卡络仿真验证了理论分析结果,揭示了莱斯衰落因子和干扰强度对系统性能的影响。     

一种基于最小生成树的无线多跳网络信道分配算法

为提高无线多跳网络的吞吐量和传输可靠性,提出一种信道分配算法。该算法优先考虑最小生成树上的可用信道,为每个节点分配信道资源;然后考虑利用生成树外其他可用链路,为节点提供信道资源,以提高吞吐量。算法通过考虑每个用户的通信需求,可以充分利用空闲信道资源。仿真结果显示,相比于不考虑最小生成树外链路时,有效地提高了网络整体吞吐量。