基于多维效用函数的多基站运行成本优化方法

现有移动通信系统出现业务量迅猛增长现象,为缓解增长的基站负荷带来的基站功耗,移动通信系统中为基站配备了可再生能源产能设备。如何实现通信系统信息流与能量流匹配,完成通信业务与基站可再生能源储备的精确配对,更加充分的利用通信系统内可再生能源,是下一步优化通信系统网络性能并降低系统运行成本的关键。为此,本文构建了一个多维效用函数,该函数联合考虑了用户的接受信干噪比、可再生能源利用与基站负载3种因素。通过将求解多基站系统运行成本最小化问题转化为多维效用函数效用值最大化问题,对多基站系统进行优化,并实现系统运行成本最小化。问题转化后为一个混合整数非线性优化的非凸问题。为求解该问题本文提出了多维效用函数迭代优化算法,将该问题拆分为用户调度、功率分配与基站负载均衡3个子问题,通过采用交替优化和连续凸近似技术对问题进行迭代求解。仿真结果表明,相比于最大SINR关联优化算法与“最大SINR+可再生能源利用”优化算法,本文算法在可再生能源利用率方面分别提升了58.68%和29.74%,且系统总费用一直维持在较低水平,具备显著优势。

多基站协作通感一体化体系架构及关键技术研究

通感一体化作为6G的关键技术之一,通过集成无线通信与感知功能,实现通感共存及相互协同辅助增益,提升网络智能化和效率。受限于单基站方案在通信区域覆盖干扰、感知精度不足等方面的瓶颈,多基站协作的通感一体化方案通过基站间联合数据传输及信息共享,显著提高网络容量和覆盖率,满足网络智能化和新型业务的需求。首先概述了多基站协作通感一体化的研究现状和相关概念,总结了现有网络架构及优势,梳理了多基站协作通感一体化的关键赋能技术,如多天线技术及其相干性设计、多基站资源管理策略与干扰抑制管控、以及通感融合接入技术下的智能分簇策略和信号同步方案等。最后从通感系统的算力支撑问题和性能评价指标两个方面探讨了多基站协作通感一体化的技术挑战及未来发展方向。

一种适用于多基站环境的WSN分簇路由协议

在多基站部署于网络外部的环境下,网络边缘的节点与基站通信所需的能耗相比其他节点更少,但它们与大部分节点距离较远,不适合当簇头。传统LEACH算法每轮簇头数量不等且分布不合理。针对上述问题提出一种适用于多基站环境带有中转节点的分簇路由协议,在优先选靠近簇内质心且能量较高的节点作为簇头的同时,利用靠近基站的普通节点做中转,以此减轻簇头的能耗负担,同时改进了分布式的簇头选举方法来保证每轮的簇头数相同,进一步减少不必要的能耗。经仿真测试,该方法能让节点能耗更加均衡,并有效延长网络的使用寿命。

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。

多基站协作无线资源分配方法

现有基于效用的无线网络资源分配方法大多未考虑网络整体效用最优的问题,只关注基站内的资源分配最优化,没有将基站选择问题与基站内资源分配问题相结合。鉴于此,提出一种基于效用的多基站协作无线资源分配方法,将无线网络资源分配划分为2个阶段,即基于拥塞度选择基站与基于边际效用实现基站内的资源分配。仿真实验结果表明,在268次基站选择中,该方法与效用最优的基线方法有218次相同,占81.3%,但其平均用时只有0.066 s,远低于基线方法的0.926 s,从而验证了该基站选择方法的合理性,以及基站内资源分配方法的有效性和高效性。

多基站ISAR平面转台目标成像模型与仿真研究

建立了匀角速度平面转动目标和匀角加速度平面转动目标的多基站ISAR平面转台目标模型,给出了多基站ISAR平面转台目标的成像算法,同时分析了多基站ISAR平面转台目标成像约束。通过在多基站ISAR平面转台目标成像模型的基础上构造多基站方位向多普勒方程组和距离向投影方程组,实现了对目标散射点位置参数和运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型和成像算法。

多基站协作下行系统中异步空时码构造与分析

基于天线集中配置的多输入多输出无线通信系统同步环境下应用的现有正交空时分组码,提出并讨论了应用于多基站协作下行传输的天线分布式配置系统异步环境中基站发射空时编码结构和接收端用户译码实现算法,该码仅要求用户接收端知道信道信息状态即可,通过预设不同的循环前缀大小可对分布在多基站不同地理位置天线具有相对时延差的异步传输信号实现可靠接收。最后,分析了该异步空时码的性能特性,在异步环境下以牺牲部分码速率和编码增益能够获得全空间分集和低复杂度接收译码等性能。

基于Q学习的多基站分簇拓扑控制算法

为了解决无线传感器网络中单基站附近出现的"能量空洞"和网络时延过高等问题,引入多基站分簇拓扑控制算法。算法根据不同的场景来选择基站数目,结合图论和定向扩散中梯度的思想对网络进行分簇并运用Q学习算法对簇头节点进行周期性的学习训练,比较到达不同基站的不同路径上的Q值进行最优路径的选择。通过仿真分析表明,该算法相对于单基站分簇算法可以有效延长网络的生命周期。

多基站数据聚合无线传感器网络中的最大生命期路由

研究了多基站数据聚合无线传感器网络中的最大生命期路由问题。首先证明该类问题具有NP-hard性质,然后提出一种基于最小生成森林的启发式算法,并采用次梯度方法设计了分布式算法,最后通过大量的仿真实验分析所提路由算法性能,并给出分布式算法的收敛性能。

多基站星载SAR相位同步链路误差分析

相位同步技术是多基站星载合成孔径雷达(SAR)系统的关键技术之一。由于主辅星收发分置,两星频率源不同的特点,使得解调的信号存在相位偏差和相位噪声,因而需要在两星SAR系统之间建立相位链路,生成参考相位用以补偿辅星信号,使两星间雷达实现相位同步。但同步链路会引入额外的相位误差,文中基于双向对传的相位同步链路方案,对比分析C、L和X频段的同步链路引入的相位误差。仿真结果为多基站星载SAR系统设计提供理论依据。

多基站数据聚合无线传感器网络中的最大生命期地理位置路由

将地理位置路由应用于多基站数据聚合无线传感器网络以最大化网络生命期。为减少传输开销并避免路由环路,提出了归属基站集合降势法,采用线性规划方法优化网络生命期。提出了基于地理位置的多基站剖分法,采用次梯度方法设计了分布式算法。通过仿真实验验证了所提算法的性能。

多基站ISAR三维转动转台目标成像研究

该文建立了多基站ISAR3维转动转台目标的成像模型和成像算法,同时分析了多基站ISAR3维转动转台目标的成像约束。通过在多基站ISAR3维转动转台目标成像模型的基础上构造多基站距离向投影方程组和方位向多普勒方程组,实现了同时对目标散射点位置参数和运动参数的估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型成像算法。

基于Anycast的无线传感器网络多基站路由算法

提出了一种基于多基站的无线传感器网络Anycast路由算法,算法为网络中每个基站都建立一棵自己的Anycast树,网络中所有节点选择路径开销最小的邻居节点加入到对应基站的Anycast树中.该Anycast多基站路由算法可以根据不同的网络时延需求设置不同的权重参数来选择最优的路径,以达到实现不同时延要求无线传感器网络的应用.所有源节点采集的数据根据其加入的Anycast树的树状结构进行数据传输并送达基站.仿真实验表明:提出的Anycast路由算法在多基站的无线传感器网络中可以有效降低网络能耗和明显延长网络生命周期,较好地解决多基站的无线传感器网络架构通信模式问题.

抑制MIMO蜂窝系统中小区间干扰的多基站联合处理研究进展

如何在多小区环境更好地利用MIMO技术,抑制或降低小区间干扰是关键,但是,仅通过单个基站处理无法解决小区间干扰问题。系统总结并探讨了抑制MIMO蜂窝系统中小区间干扰的多基站联合处理算法研究进展,包括MIMO系统中降低小区间干扰的方案总结、多基站联合处理模型、多基站联合处理算法分析、存在问题和研究展望等。这对多小区传输技术的进一步研究具有重要作用,对MIMO技术的实用化具有重要价值,对发展新一代移动通信技术具有重要意义。

多基站无线传感器网络中能量高效的基站位置优选算法

结合节能路由算法,研究以最小化网络总能耗为目标的基站位置选择问题。将基站位置候选集为有限集的情形化归为整数线性规划问题,并将候选集为全空间的情形化归为非线性规划问题。由于问题的NP-完全性质,分别针对2种情形设计了相应的启发式算法。通过仿真实验对所提出算法的性能进行验证,结果表明所提算法性能接近最优解。

多基站ISAR多运动目标成像与横向定标研究

在多基站ISAR多运动目标回波模型的基础上,采用时间-调频斜率分布估计各基站多个目标的信号参数,基于CLEAN算法实现了各基站多个目标的信号分离。利用多个基站获得的目标的信号参数和多个ISAR图像,估计目标的运动参数,实现多个目标的横向尺度标定,同时给出了多基站ISAR多目标成像和横向定标的约束条件。仿真实验验证了多基站ISAR多目标成像和横向定标算法。

多基站ISAR三维非平稳转动转台目标成像

在多基站ISAR三维转动转台目标成像模型的基础上给出了多基站ISAR三维非平稳转动目标转台成像算法。基于Wigner-Ville时频分析方法,通过建立在多基站ISAR三维转动转台目标成像模型基础上的距离向投影方程组和方位向多普勒方程组的联合求解,获得了三维非平稳转动转台目标散射点位置和运动参数的估计,同时对系统的成像约束进行了分析。仿真实验验证了多基站ISAR三维非平稳转动转台目标的成像。

多基站调度网话务量模型

通过对某市公安集群专网19个基站251万条原始呼叫数据的统计分析,基于跨站呼叫话务量分摊方法,总结出调度型无线通信系统的话务量规律和特性,建立了多基站调度专网话务量模型,首次为调度网的网络规划、信道数设计提供了有效的算法。

基于信道相关统计及有限反馈的多基站协作波束成形

为减少多基站协作波束成形系统中基站间的信息交换量和用户信道信息反馈量,提出一种基站联合利用有限反馈信道参数和信道空间相关矩阵估计信道矢量函数的方法;基于所估计的信道矢量函数,提出一种多基站协作扩展迫零波束成形算法。相比已有的多基站协作波束成形方案,所提算法能在反馈/回程开销和系统性能之间取得更合理的折中,计算仿真验证了所提算法的有效性。

多基站协作的闭环宏分集发射方案的最优设计

针对在多个基站联合服务一个移动用户,并且基站和用户均配置多天线的应用场景下,该文研究了多基站协作预编码的最优设计问题。首先基于系统均方误差函数最小化准则建立了数学模型;进而对该数学模型进行等价变换。等价变换后,需要求解的问题变成了由原始问题的对角块矩阵中所有非零元素组成的列向量求解;最后利用拉格朗日乘子法对变换后的问题进行求解,最终得到问题最优解的解析表达式。基于该解析表达式,设计了一个联合优化多点协作发射机与接收机的迭代算法。计算机仿真表明,所提方案在系统误比特率、误符号率以及系统频谱效率方面都有着明显的增益。