博弈论在无线通信中的应用专题讲座(一) 第1讲 多用户MIMO系统中的有限反馈预编码博弈

博弈论在无线通信系统中已经得到了广泛的应用。而近年来,博弈论也逐渐成为研究多用户MIMO系统中各项关键技术的一种有效的理论工具。文章将介绍一类新颖的多用户MIMO有限反馈预编码博弈和潜博弈的概念。之后以MIMO中继网络中的中继节点预编码策略选择为例,说明博弈论是如何在多用户MIMO系统的研究中进行应用的。     

军用认知无线电网络中功率控制博弈算法的探讨

通过对比军用认知无线功率控制博弈模型与一些经典的功率控制博弈算法,提出了一种认知无线电网络中的功率控制的博弈算法。通过仿真结果性能分析,证明算法具有一定的优越性,并且能够为军事无线通信提供一定的理论依据和现实作用。     

无线通信及其干扰的建模与仿真研究

对无线通信及其干扰建模进行了分析和结构设计，重点研究了无线通信的天线、传播损耗、信噪比、误码率、纠错及通信干扰等主要模型，开发了仿真实例并进行了试验。结果表明：无线通信设备的战术技术性能、战场环境因素和通信干扰等对无线通信效果有极大的影响。     

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。     

Link-16数据链的智能干扰技术分析

Link-16作为当前典型的数据链,具有良好的抗电子干扰能力,对其进行有效干扰是目前军事通信领域研究的重点之一。首先概述了典型数据链的通信体制和抗干扰措施,并参考网络OSI模型和GIG模型,建立了数据链的TDLRM结构模型;然后在此基础上将智能干扰的手段划分为物理层干扰、链路层干扰和跨层干扰;最后对在物理层上的多频点阻塞式干扰和相位干扰、在链路层上的协议攻击以及跨层干扰进行了技术分析。     

多重优化的分布式无线覆盖探测算法

为满足无线通信网络信号覆盖有效性的实时实地可重复探测的需求,提出一种基于传感器网络的分布式无线覆盖探测算法。通过随机部署于目标区域内的无线传感器节点对无线通信网接收信号强度进行感知和预处理;利用变异函数构造新的BP神经网络目标函数,通过改进粒子群算法优化其初始权值和阈值;利用训练好的网络模型对存在探测盲区的目标区域进行插值估计,并联合传感器节点采集到的数据生成无线通信网络等信号强度线。仿真结果表明,所提算法比其他经典算法具有更高的精度,可有效探测目标区域无线通信网络的信号覆盖情况。     

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.     

基于非合作博弈的栅栏信息覆盖虚拟节点组合算法

邻近节点通过协作感知和信息融合组成虚拟节点,能够增加信息覆盖栅栏长度.基于非合作博弈模型,设计了一种完全分布式的虚拟节点组合算法DVSF算法.DVSF算法面向栅栏信息覆盖应用,以尽量增加整个网络的信息覆盖栅栏长度为目标,将合适的邻近节点组合成虚拟节点,提升了整个网络的栅栏信息覆盖性能.仿真实验验证了DVSF算法的有效性...     

多波束卫星网络的物理层安全性能指标研究

安全性是卫星通信网络充分发挥其优势的必要保证。将物理层安全传输技术引入多波束卫星通信网络,可望有效提高卫星通信系统的抗截获和抗侦测能力。分析了卫星通信的物理层安全应用需求,设计了一套波束成形和功率控制相结合的多波束卫星下行链路物理层安全传输策略,建立了信道模型和信号模型,构建了一套多波束卫星网络下行链路的物理层安全性能评价指标,并对指标进行了定性和定量的分析。     

基于IVA的卷积混合频域盲扰信分离算法研究

盲扰信分离是盲源分离算法在无线通信抗干扰中的应用。文章将独立向量分析(IVA)引入到卷积混合频域盲扰信分离算法中,克服了频域方法存在顺序不确定性和分离效果不佳的缺陷。仿真实验表明该算法的有效性,采用该算法实现了卷积混合条件下BPSK信号与多种干扰的扰信分离,具有一定的抗干扰能力。     

基于遗传算法的无线通信节点部署优化策略

根据无线通信节点部署过程中网络受到区域环境影响和电波传播损耗等实际问题,建立了考虑区域影响的信号衰减模型和无线通信网络覆盖模型,提出了一种综合考虑网络覆盖和通信干扰的优化部署策略。该策略采用了加速遗传算法,大大降低了计算量。基于该优化策略,通过仿真实验得到了特定区域的最优通信节点数和节点部署位置图。     

一种用于UAV辅助蜂窝网络的基站对无人机群的安全认证协议

由于采用无线通信,基于无人机应用易受安全攻击。与蜂窝基站建立信任是增强无人机网络抵御安全攻击的有效措施。由于无人机的资源受限,传统的信任机制并不适用。提出基于最优路径的可扩展安全认证协议（scalable security authentication protocol based on optimal path,SCOP）。SCOP协议利用Christofides算法构建最优路径,基站再依据此路径传输组合的认证消息,降低认证开销。同时,SCOP引用物理不可克函数和简易加密操作,确保物理层安全,降低无人机端的计算开销。通过BAN逻辑证明了SCOP协议的正确性。性能分析表明,相比于同类的认证协议,提出的SCOP协议降低了认证开销,减少了无人机端的运算时间。     

移动通信网络位置群体节点的挖掘方法

对移动通信网络的位置群体节点进行了优化定位和挖掘,优化移动通信网络的覆盖度和可靠度,传统的位置群体节点挖掘算法采用信息度增益控制挖掘算法,算法不能自主感知节点信息数据的变化,无法实现数据信息的实时传递和决策。提出基于位置群体节点信息融合和滤波控制的移动通信网络位置群体节点的挖掘方法。构建移动通信网络节点的分布模型和信道模型,采用多径信道均衡设计实现位置群体节点信息融合,采用自适应滤波控制方法实现对通信节点挖掘的干扰抑制。仿真结果表明,采用该方法进行通信节点挖掘,信标定位准确,信号的覆盖度较合理,实现了信道空间的合理高效利用,实现了信道均衡和干扰抑制,有效降低了通信的误比特率。     

基于频段覆盖率的协同空战干扰资源分配研究

现代空战中电子干扰占据了越来越重要的地位,针对协同空战中的干扰资源分配问题,提出一种基于频段覆盖率的干扰资源分配方法。对干扰频段覆盖率的各种可能情况进行了分析,并以此为依据建立了载机相对目标的干扰频段覆盖率优势模型;针对人工鱼群算法进行了改进,并将其应用于干扰资源分配模型的解算;对所提方法进行了仿真以及对比分析,结果表明其具有良好的可行性。     

基于随机服务资源管理对象的装备维修保障系统仿真建模

装备维修保障系统(EMSS)是一类复杂的动态系统,如何对其有效地仿真建模是一个问题。首先,以"物理层—业务层"的两层分解方法详细地对EMSS进行分析。然后,将一般的面向对象思想扩展为随机服务资源管理对象(SSRMO)来对EMSS物理层仿真建模。接着,先给出了基于UML动态建模技术的EMSS业务建模方法,然后将业务流程分解为每个SSRMO的业务规则来实现EMSS的业务流程模型。最后,给出了一个全面的仿真实例并给出了详尽的仿真结果,揭示了两层分析法的较完备性和SSRMO对物理资源和人为规则进行建模的可行性。     

适用于认知无线传感器网络的高效频谱分配方法

广泛工作在ISM(Industrial,Scientific and Medical)频段的无线传感器网络面临严重的频谱稀缺问题。在无线通信中,动态频谱分配被认为是提高频谱效能的重要途径。针对典型集中式管理的认知无线传感器网络设计了基于图着色结合负载强度的高效频谱分配算法。首先在协议干扰模型下确保频谱资源在空间上充分利用,随后综合考虑节点负载强度与公平性建立优化模型并按照乘子法加拟牛顿法框架求解最优值。仿真实验表明算法与固定频谱分配方式和传统自适应频谱分配算法相比,在系统吞吐量和节点缓冲区队列长度两个关键性能指标上具有显著优势。     

网络势能合作博弈——一种求最优路径问题的新方法

最优路径算法广泛应用于物流规划、自动驾驶等实际场景。当交通网络复杂度增大时,算法的效率尤为重要。设计了基于网络势能合作博弈模型的分布式算法,将道路网络模拟成电路,利用电路中电阻最小路径电流最大的原理求解最优路径问题。该模型通过分量迭代,计算出每个节点的势能值,进而计算出节点间的电流值,确定从起点到终点的最大电流路径为最优路径。通过实验验证了模型的可靠性,其计算效率远高于Dijkstra算法。     

基于跳数的节点安全定位算法研究与分析

通过对无线传感器网络节点安全定位技术的研究和分析,采用基于跳数的节点定位算法思想获取定位参照信息,提出了一种与硬件无关的基于跳数的节点安全定位算法——HOP-GDSL,该算法用设计的信标节点信息传递协议提供包的认证、保护跳数信息,用现有的锚节点检测虫洞攻击.经仿真实验证明,该算法能有效抵抗恶意节点攻击,实现节点正常定位,并对虫洞攻击有较高的检测率.     

基于QAM调制的物理层网络编码中继误码性能

正交幅度调制(QAM)是物理层网络编码中一种重要的调制方式,文章介绍了ARB三节点模型中物理层网络编码中继映射准则,分析了QAM调制方式下中继的误码性能,得出了物理层网络编码在节省通信时隙之外所获得的"编码增益"。另外文章对ARB模型中发送节点功率分配问题进行了考虑,通过分析,进一步说明了物理层网络编码的可行性,最后文章探讨了下一步物理层网络编码中继映射准则可能的发展方向。     

双向中继网络中基于MSK的物理层网络编码

文中提出一种基于最小频移键控(MSK)调制的双向中继网络物理层网络编码(PNC)方案。该方案利用MSK信号记忆特性,在中继节点处将MSK和信号空间状态转移条件映射为异或信号,采用维特比算法近似最大似然检测。在此基础上进一步简化和信号的网格图,降低解码复杂度。最后仿真验证了所提方案的有效性。