混合概率信道下的全双工无人机中继轨迹优化

研究了固定翼无人机作为全双工移动中继,通过混合概率信道为源节点向目标节点转发数据的飞行轨迹优化设计,在满足源与目标通信任务量要求的情况下,最小化无人机飞行能耗。建立了跑道形和混合轨迹的两种最优化问题,该问题是非凸问题,难以求得闭式解,先将混合信道增益用平均信道增益代替,并利用泰勒展开求出中继和目标节点接收数据量的下界,以此化简约束,从而得到原问题的近似问题。利用遗传算法和内点法求解近似问题,给出跑道形和混合轨迹两种无人机轨迹设计。实验结果表明:跑道形轨迹在任何场景下均有较好的节能效果;在大任务量和源与目标距离较远时,混合轨迹节能效果好于直线和圆形轨迹。时间复杂度分析发现,遗传算法的复杂度小于内点法,更加适用于实时性要求高的场景。

RIS辅助的UAV与用户协同缓存策略

研究了智能反射面(RIS)和缓存辅助的无人机(UAV)中继通信系统方案,通过在UAV与用户之间搭建RIS反射信号,改善信道环境;在UAV与用户设备上部署缓存设备,预先存储热点内容,减轻无线回程链路的压力;以最大化用户服务成功概率为优化目标,建立缓存容量受限约束下的UAV与用户协同缓存放置策略优化模型,针对该非线性连续非凸约束优化问题,提出基于鲸鱼优化算法(WOA)的求解方法.仿真实验结果表明,使用RIS可以有效降低UAV通信中断概率,基于WOA的UAV与用户协同缓存最优放置策略优于现有其他两种缓存策略,能有效提高缓存命中概率,从而提高用户服务成功概率.

IRS-NOMA辅助多用户协作中继系统性能分析

随着第五代(The Fifth Generation,5G)通信技术的大规模应用,在网设备的数量迅速增长,带来了巨大的数据流量和连接需求。尽管5G通信技术已经显著提高了传输速率和网络容量,但随着物联网(Internet of Things,IoT)设备的普及和高速数据业务的增加,现有的频段资源已经难以满足未来的需求。预测显示,第六代(The Sixth Generation,6G)通信技术的峰值传输速率将提升到1太比特每秒,约为5G的100倍。这种大幅度的速率提升将进一步加剧对带宽的需求,使得现有频段无法满足新型高速业务及大规模物联网终端的需求。因此,未来通信技术向更高频段拓展成为必然。在这种背景下,本文提出了一种将智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)技术引入到非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)中继网络的新型多用户中继系统的方案,将IRS控制器与中继器整合,构建一个新的中继节点,实现对信号的中继转发,并发挥IRS的辅助通信作用,重构中继节点,使其不仅能够进行信号放大和转发,还可以通过IRS对信号质量和系统容量进一步提升。本文对下行侧的理论分析和仿真结果表明,加入IRS后系统性能平均提升了30%。这一显著的性能提升证明了IRS技术在NOMA中继网络中的应用潜力,为未来智能反射面的推广应用提供了新的思路和方法。随着6G时代的到来,智能反射面技术有望在更高频段的通信系统中发挥更大的作用,进一步推动无线通信技术的发展与进步。

基于物联网的“丝路海运”港航安全保障系统

针对海上丝绸之路的港航安全问题,提出了一种基于物联网的“丝路海运”港航安全保障系统。以沿航道布置的智慧航标灯为硬件基础,构建“AIS广播→LoRa网络→NB-IoT”的无线多级传感网络,将侦听到的船舶AIS数据提交至云端计算;推导了浪高反推风速数学模型,开发了模糊四元船舶领域数学模型计算软件,构建了三维船舶交通冲突预警领域空间模型,发明了基于AR的集装箱透视技术。试验结果表明:该系统加强了港航作业过程中的危险品集装箱追踪和管理,能根据恶劣台风天气及复杂交通状态的时空数据,智能评估港航作业及交通风险。系统采用6种方式发布告警信息,指导船舶避险,加强了港口、内河、近海、远海的航运一体化管理。

超声处理对商用大豆分离蛋白凝胶性能的影响

本文通过动态振荡测量检测了超声处理对商用大豆分离蛋白(SPI)的凝胶过程及动态粘弹性的影响.在热诱导凝胶的场合,经超声处理的SPI形成粘弹性更强的凝胶,其中最终形成的凝胶的弹性模量(G')比未经处理的要高出10倍左右.经超声处理的SPI的凝胶的动态剪切模量(包括弹性模量和损耗模量)几乎与动态频率(f)(0.1～10 Hz)无关,其中G'远高于G',而未经处理的场合的动态剪切模量与f则有较强的依赖性,而且其G'几乎与G'相当.经超声处理的SPI热诱导凝胶具有一定的热不可逆性.在微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)诱导胶凝的场合,MTGase更容易地使经超声处理的SPI分散液发生胶凝,而且后者最终形成的凝胶的粘弹性也更强.该结果为进一步扩宽商用SPI的应用范围提供了一定的借鉴意义.

无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究

利用无线充电设备周期地为无线传感器节点进行充电,可使传感器节点持续工作,解决无线传感器网络能量问题,但需设计合适的节点充电方案和网络路由方案。以无线充电设备驻站比最大化为优化目标,依次提出了充电及网络路由方案的连续时变模型、离散N+1阶段非线性模型及可解的离散N+1阶段线性模型,在证明模型合理性后最终求解。结论给出了具体网络的最优充电和路由策略。

可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究

在可充电无线传感器网络中的能量补给设备兼任数据采集设备的情况下,提出了可充电无线传感器网络时变动态拓扑模型,并在此基础上根据最大化能量补给设备驻站时间比为目标提出了最优化问题。通过分析不同时刻不同传感器节点和无线能量补给/数据采集设备的工作情况及需要遵循的约束条件,得到与原问题具有等优性的多状态线性规划问题。求解该优化问题,获得可充电无线传感器网络动态拓扑下的周期动态路由和无线能量补给/数据采集设备的工作策略。与之前的研究成果相比,优化目标值均有20%以上的提升。

RF室内定位指纹库空间相关生成算法

基于定位指纹库的模式识别算法是目前基于网络结构(如WLAN)定位技术研究的热点。该技术的关键是根据不同AP(Access Point,AP)的RSSI值建立有效的定位指纹数据库。传统的方法只是直接在定位区域采集样本,不考虑RSSI的空间相关特性,导致离线训练阶段工作量较大。利用RSSI的空间相关特性,提出了通过对传神经网络空间插值建立定位指纹数据库的方法。实验结果表明该方法不但提高了定位精度,而且节省了训练时间,是一种高效的、易于实现的定位指纹数据库生成方法。

多基站可充电无线传感器网络建模及优化研究

研究问题为引入无线能量补给设备后,多基站无线传感器网络的跨层优化问题。以设计无线传感器网络中的数据路由、传感器节点的功率控制及无线能量补给设备的工作策略为研究目标,通过提出无线传感器网络中传感器节点活跃度的概念,分析无线传感器网络物理层与网络层需要满足的约束条件,结合无线能量补给设备需要满足的约束条件,提出可充电无线传感器动态网络跨层优化问题,并将其转化为易于求解的线性规划问题。根据求得的最优解获得无线传感器网络中传感器节点动态且周期的数据路由及功率控制策略,并得到无线能量补给设备周期性工作策略,且无线能量补给设备驻站时间比较之前研究成果提升在100%以上。

无线充电设备能量受限的WRSNs周期性充电规划

研究无线充电设备(wireless charging equipment,WCE)的充电能量和行驶能量均有限的情况下使用WCE为传感器节点周期性充电问题。对于每一个充电周期,旨在最大化充电周期时间的同时最小化WCE充电和行驶能量的总消耗值,以最小的WCE能量消耗功率保证无线可充电传感器网络(wireless recharging sensors networks,WRSNs)永久性工作下去。通过分析传感器节点能量约束和WCE行驶及充电约束,建立以最小化WCE能量消耗功率为优化目标的优化模型。充电问题为NP-Complete问题,使用混沌粒子群算法(chaos particle swarm optimization,CPSO)求解优化问题得到WCE充电路径和节点充电时间,并设计了由2种数据路由和3种节点分布类型组合成的6种WRSNs仿真场景,与基本遗传算法(genetic algorithm,GA)对比,其收敛速度至少提升了1倍。

同频数字直放站回波干扰消除器的设计

针对无线同频直放站应用中急需解决的发送天线到接收天线之间的回波干扰问题,提出一种基于叠加PN序列的回波消除方案,简要介绍了基于FPGA的回波消除器的硬件设计,以及对回波消除直放站系统回波消除度测量的测试方案,并详细论述测试原理。测试结果表明,该回波消除直放站满足实际产品化要求。

无线传感器网络中抑制干扰的中继节点选择算法

当无线传感器网络中存在多个源节点时,某个源节点向目标基站发射信号,其形成波束的旁瓣会对其它非目标基站产生干扰。针对该问题,提出一种利用中继节点选择来抑制旁瓣干扰的算法。该算法选择合适的中继节点,让所有非目标基站接收到信号的干噪比(INR)都不超过设定的阈值,从而减少对非目标基站的干扰。仿真结果表明:该算法能够有效降低源节点在非目标节点方向上的旁瓣,提高了系统的信干噪比(SINR)。

一种新的无线Ad hoc网络中的多路径路由及流量分配算法

结合无线Ad hoc网络与多媒体业务的特点,提出了一种新的适用于在无线Ad hoc网络中传输多媒体业务的多路径路由及每条路径上的流量分配算法.针对多路径路由,优先选择延时最短的路径,在此基础上选择多条路径来满足业务带宽的需求.流量分配算法中使用FEC编码对传输的业务流进行纠错,并给出了根据信道信噪比等特性计算FEC编码速率的算法,该算法能够较好地适应多媒体业务对实时性要求较高的特点,同时能够对无线链路达到最优的利用.仿真结果显示,所提算法能够很好地增加网络的利用率,有效地减小多路径的传输延时.

无线ad hoc网络中多路径负载平衡性能分析

提出了一种新颖的分析模型来计算无线ad hoc网络中多路径情况下的负载。该模型考虑到多路径的数目、路由的选取方法以及网络中节点的密度等条件,能够对不同网络条件下的负载进行较好的分析与理论计算。仿真结果与理论计算有良好的一致性,结果表明在无线ad hoc网络中简单地使用多路径路由并不能有效地平衡网络负载。这一结论与目前普遍认定的结论(在无线ad hoc网络中使用多路径路由和在有线网络中使用多路径路由一样, 可以很好地平衡网络负载、增加网络的吞吐量)是不一致的。

最小跳数路由可充电无线传感器网络模型研究

文章研究了最小跳路由下可充电无线传感器网络的建模和优化问题,分析了可充电无线传感器网路的拓扑连通性,并依据Dijkstra算法给出了该网络的最小跳数路由算法。在给定数据路由的前提下,提出了可充电无线传感器网络中针对能量补给设备驻站时间比的优化问题,并将其转化为易于求解的线性规划问题,最终得到无线传感器节点和无线能量补给设备的工作策略。

一种基于OFDM的空时协作方案

为了获得空时协作系统中OFDM调制下的多径增益,提出了一种基于OFDM子载波相关性的空时协作方案.该方案中,在协作的不同阶段,通过变换信号的发送顺序,使同一信号在相关性最小的两个子载波信道上传输,基站将接收到的两阶段信号对应地进行最大比合并.通过对系统中断概率的研究,给出了最佳的功率分配策略,并对系统理论误码率进行了分析.仿真结果表明,该方案可以获得明显的误码率性能增益,在不降低传输速率的情况下,该方案还可获得一阶的多径增益.

基于准正交空时分组码的多中继协作方案

根据准正交空时分组码提出了一种基于选择中继协议的多中继协作方案。从两个方面讨论了该方案的空间分集性能,通过分析成对差错概率证明,若所有的中继都正确译码,该方案可以获得全分集增益;若某些中继不能正确译码,该方案仍可以获得部分分集增益。将所提方案与使用正交空时分组码的协作方案进行比较,仿真结果表明,在信噪比较高时,两个方案都可获得全分集增益,但所提方案具有更高的编码增益。而当信噪比变低时,所提方案具有更高的分集增益和编码增益。

无线传感网络中部分覆盖与拟连通冗余节点的研究

随机部署的无线传感网络通常包含大量的覆盖与连通冗余节点,这些节点不仅造成大量的能源浪费,同时影响网络的性能。为此,需要对网络中的覆盖与连通冗余节点进行有效的调度配置。考虑到无线传感网络中覆盖与连通冗余节点识别算法的复杂性,提出了一个新的"部分覆盖与拟连通的冗余节点"概念,它对网络具有同覆盖与连通冗余节点类似的影响,与覆盖与连通冗余节点相比它更接近无线传感网络的实际且容易通过分布式算法进行识别;在量化分析的基础上,提出了一种识别部分覆盖与拟连通冗余节点的分布式算法,该算法不需节点位置信息,可以很方便地应用到无线传感网络的节点部署、拓扑控制和负载均衡等领域中。

量化反馈的MIMO-OFDM预处理方法

为了减少MIMO-OFDM预处理系统的反馈比特量,基于空间分集的MIMO-OFDM系统,提出了一种新的下行量化功率分配系数与量化分集加权向量联合的有限反馈预处理方案.系统接收端首先对子载波功率分配进行低复杂度的均匀量化,采用联合优化插值方法对预处理分集向量进行量化优化,再把有限比特的量化功率分配和量化向量反馈到发射端,在发射端利用反馈得到的量化信息通过插值算法来恢复原来的预处理量.仿真结果表明,该方案能有效地改善系统的误码特性.

网络切片将成5G理想架构 商用部署仍面临多重挑战

在5G技术的研究过程中，网络切片是讨论最多的技术。网络切片技术可以让运营商在一个硬件基础设施中切分出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片在设备、接入网、传输网以及核心网方面蜘逻辑隔离，适配各种类型服务并满足用户的不同需求。运营商和设备商都认为网络切片是5G时代的理想网络岛吕构。为了解5G切片的研黜展和商用部署挑战，通信世界全媒体特组织了“5G网络切片”的专题，邀请运营商和厂商共议5G切片技术商用前景。