一种抗脉冲噪声的宽带电力线通信系统信道估计算法

基于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的宽带电力线通信(power line communication,PLC)系统中信道估计受到了脉冲噪声的严重影响。针对该问题提出了一种确定脉冲噪声出现位置的方法,对其进行"置零"处理。该时域非线性处理虽然消除了脉冲噪声的影响,但引入了子载波间干扰(inter carrier interference,ICI),造成信道估计性能的损失,利用PLC系统中的前导结构设计了一种迭代消除ICI的信道估计算法。仿真结果表明,由于进一步考虑了ICI对信道估计的影响,所提算法显著提高了PLC系统脉冲噪声环境下信道估计的准确性,相应改善了该系统的误码性能。

压缩感知重构算法的两步深度展开策略研究

针对压缩感知中重构算法的深度展开问题,提出了一种两步深度展开策略(two-step deep unfolding,TwDU)。已有深度展开重构算法通常依赖前一步估计值估计当前值,TwDU对已有深度展开重构算法增加估计深度,依赖于前两步估计值估计当前展开值。TwDU对已有深度展开算法前两步估计值增加了两个训练权重。训练权重优化利用了信号估计值之间的相关特性,可以随着数据的特性自我学习和调整,所提TwDU策略应用于可学习迭代软阈值算法(learned iterative soft thresholding algorithm,LISTA)、可训练迭代软阈值算法(trainable iterative soft thresholding algorithm,TISTA)、可学习近似消息传递算法(learned approximate message passing,LAMP)等已有深度展开算法。通过在一维和二维稀疏信号的仿真验证,TwDU策略在重构精度和收敛速度上都更具有明显优势。

基于Transformer的多尺度遥感语义分割网络

为了提升遥感图像语义分割效果,本文针对分割目标类间方差小、类内方差大的特点,从全局上下文信息和多尺度语义特征2个关键点提出一种基于Transformer的多尺度遥感语义分割网络(muliti-scale Transformer network,MSTNet)。其由编码器和解码器2个部分组成,编码器包含基于Transformer改进的视觉注意网络(visual attention network,VAN)主干和基于空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)结构改进的多尺度语义特征提取模块(multi-scale semantic feature extraction module, MSFEM)。解码器采用轻量级多层感知器(multi-layer perception,MLP)配合编码器设计,充分分析所提取的包含全局上下文信息和多尺度表示的语义特征。MSTNet在2个高分辨率遥感语义分割数据集ISPRS Potsdam和LoveDA上进行验证,平均交并比(mIoU)分别达到79.50%和54.12%,平均F1-score(m F1)分别达到87.46%和69.34%,实验结果验证了本文所提方法有效提升了遥感图像语义分割的效果。

基于自发数据传输的高效双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据传输的高效MAC协议——SDTE-MAC(high-Efficiency MAC protocol based on Spontaneous Data Transmission)。SDTE-MAC通过让各节点都维护一张或多张时间单元链表,使各节点与其余节点在网络运行时间上达到同步,从而获悉各节点应该在信道空闲时隙的什么位置开始发送数据帧,优化了传统的信道时隙分配和信道剩余时隙再分配的流程,提高了网络吞吐量和信道时隙利用率,降低了数据时延,能够进一步提升双LAN太赫兹无线局域网的性能。仿真结果表明,网络饱和时,相较于AHT-MAC(Adaptive High Throughout multi-pan MAC protocol)中的N-CTAP(Normal Channel Time Allocation Period)时段时隙资源分配新机制以及自适应缩短超帧时段机制,SDTE-MAC的MAC层吞吐量提升了9.2%,信道时隙利用率提升了10.9%,数据时延降低了22.2%。

认知无线网中基于队列博弈的频谱选择算法

针对认知无线网络中分布式分组数据自适应传输问题,提出了一种新的基于队列博弈的频谱选择算法。该算法将数据传输问题建模成频谱选择的潜在博弈,考虑主用户占用频谱的影响,利用排队理论分析并构建用户效用函数,通过自主调整频谱选择策略实现频谱分配及跨层优化传输时延、分组损失率。仿真对比表明,所提出的算法存在纳什均衡,更有效地降低了分组传输时延及数据损失率,更加快速地收敛到策略均衡点,且具有更小的复杂度。

组合公钥体制的线性共谋攻击分析

针对组合公钥(CPK)体制中的线性共谋攻击问题,从其本质出发,根据密钥产生原理提出了新的方程组构造方法。通过对方程组的系数矩阵进行线性变换,求得了方程组的秩,发现其小于私钥矩阵的种子数;同时,分析了私钥的构造,发现增广矩阵的秩不等于系数矩阵的秩。由此两方面证明了即便攻击者得到所有私钥也无法解得方程组的唯一解。因此,论证了组合公钥体制不存在线性共谋攻击的威胁。

应急指挥物联网系统架构与关键技术

应急指挥物联网是智慧城市建设的重要内容,是惠及面广、所需支撑技术丰富、产业带动全、服务示范性效应大的物联网应用领域之一。以灾害现场救援态势图的构建为出发点,围绕突发事件现场应急救援指挥问题,借鉴战场联合搜救网络、战术互联网体系结构,提出包含身体局域网、现场指挥网与远程接入网的应急指挥物联网系统架构,论述了应急指挥物联网建设面临的复杂环境单兵跟踪定位、穿戴式生命体征监测、移动自组织网络以及短波天波远程通信4个关键问题,并以城市消防和山区自然灾害救援两种场景为例,分析设计了应急指挥物联网系统集成应用方案,对构建新一代应急指挥信息系统、推进智慧城市建设提供有益探索。

变化信道稀疏度的CSI反馈方法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中,压缩感知(compressed sensing,CS)技术常用于具有稀疏特性的信道状态信息(channel state information,CSI)反馈。针对CS重构时信道稀疏度通常未知的问题,基于深度展开技术提出了一种变化信道稀疏度的CSI反馈方法(a CSI-feedback method for varying channel sparsity,AVCS)。AVCS将信道稀疏度作为训练参数,学习得到通用的网络架构。随着天线数量增大导致信道(矩阵)维度激增,学习网络所得的相互抑制矩阵会呈现二次增长问题,AVCS利用相互抑制矩阵托普利兹(Toeplitz)特性设计了降维卷积网络,解决CSI反馈时的计算复杂度问题。仿真结果表明,所提方法提高了在大规模MIMO系统下CSI重构的适用性,减少了反馈开销且对信道稀疏度具有鲁棒性。

SCMA系统中基于能效的码本和功率分配机制

在倡导绿色通信的未来,如何提高能效、降低功耗将成为非常重要的问题。针对基于稀疏码多址接入技术的单小区多用户上行蜂窝移动通信系统,在保障用户服务质量(quality of service, QoS)需求的前提下,以最大化系统上行能效为目标,提出了一种资源分配机制,主要包括码本和功率的分配。为了降低基站的负荷,减小网络信令开销,采用分布式、弱中心化的分配机制;在固定功率分配的情况下,采用最大化吞吐量准则的拍卖机制对码本进行分配;在固定码本分配的情况下,用户通过非合作博弈来获取自身的最大化能效。仿真表明,所提资源分配机制可以有效提高系统能效,同时可以降低系统功耗。

基于深度强化学习的反向散射网络资源分配机制

为了提升反向散射网络中物联网设备的平均吞吐量,提出了一种资源分配机制,构建了用户配对和时隙分配联合优化资源分配模型。由于该模型直接利用深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)算法求解导致动作空间维度较高且神经网络复杂,故将其分解为两层子问题以降低动作空间维度:首先,基于深度强化学习算法,利用历史信道信息推断当前的信道信息以进行最优的用户配对;然后,在用户固定配对的情况下,基于凸优化算法,以最大化物联网设备总吞吐量为目标进行最优的时隙分配。仿真结果表明,与其他资源分配方法相比,所提资源分配方法能有效提升系统吞吐量,且有较好的信道适应性和收敛性。

矩形天线阵OAM波产生与优化

电磁轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)具有模值相互独立且正交的特性,能用于无线通信中提高频谱效率和通信容量,因而备受关注。针对基于矩形阵列的多输入多输出技术(multiple-input multiple-output,MIMO)不易与基于均匀圆形阵列的OAM复用相结合,以及高模态OAM波的大发散性与高衰减的问题,提出了一种基于大型矩形阵列生成OAM波的方法;为进一步优化矩形阵列的性能和降低复杂度,利用遗传算法实现了阵列稀疏化。仿真结果表明:能在不改变既有主动天线单元的前提下,高效生成OAM波;可将矩形阵列的总元素减少约25%,实现峰值旁瓣电平(peak side lobe level,PSLL)降低70%,稀疏后的信道容量与稀疏前非常逼近。该方法将有助于OAM在现有的MIMO与2D天线阵列中的应用。

高效快速融合的双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

为了使两个独立运行的太赫兹无线局域网能快速完成协调融合以及提升融合后网络的性能,提出一种高效快速融合的双LAN太赫兹无线局域网MAC协议——EFC-MAC(efficient and fast convergence of MAC protocols)。首先,针对现有网桥节点选举机制不完善以及网络协调融合机制存在不足之处的问题,提出了在第一个网间节点进行申请入网时就开始进行网桥节点的选举,并将选举结果在下一超帧的BP时段进行通告的机制,并根据网络是否已经完成了协调融合而决定是否申请CTA以转发heartbeat消息的机制,使网络能高效快速完成融合;然后,针对网间节点申请公共时隙方式不够灵活的问题,提出根据P-CTAP所剩时隙量来动态申请CTA的机制,提升了网络的性能;最后,针对网桥节点切换机制尚不明确的问题,提出了采用一个CAP时段长度完成网桥节点切换的机制。仿真结果表明,所提协议有效提高了网络吞吐量,提升了时隙利用率以及降低了数据传输时延。