基于无线环境地图的星地智能频谱共享方法

卫星和地面组件共享同一频段可以有效缓解频谱稀缺问题,提升频谱利用率,星地频谱共享将在未来的无线系统中发挥至关重要的作用。相较于传统的七色复用星地频谱共享方案均匀地分配点波束带宽,通过波束预测能够基于点波束流量需求的变化合理分配带宽,而频谱预测能够有效降低碰撞概率,从而提升网络频谱效率。提出一种基于无线环境地图的星地智能频谱共享方法,该方法联合波束预测和频谱预测,构建无线环境地图并基于无线环境地图进行频谱分配。仿真结果表明,该方法可有效提升频谱利用率,降低网络阻塞率和用户等待时间。

基于改进环境编码的无线电环境地图预测方法

深度学习相比传统预测无线电环境地图(Radio Environment Map,REM)方法有着预测时间快、精度高的优点。然而模型为了保证预测的精度往往需要设计复杂的网络进行训练,导致耗费大量的训练时间。为降低模型的训练时长,实现REM快速构建,提出了一种改进深度学习模型结合环境编码的REM构建方法。该方法在深度学习网络结构中,通过利用轻量级视觉转换器(Mobile Vision Transformer,MobileViT)模块替换传统模型的卷积模块,增加了模型的全局视野;在输入数据预处理中,引入电波传播机理,提高了模型的可解释性与图像的一维熵,通过结合经验公式计算的路径损耗与天线位置图进行环境编码,进而与城市环境地图作为共同输入。仿真结果表明,改进模型在训练阶段具有更快的收敛速度;所提出的数据预处理方法能够对模型训练起到加速的作用。

无线电地图辅助的多无人机部署与用户关联离线规划方法

构建基于无人机基站(Unmanned Aerial Vehicle Base Station, UBS)的空地网络是解决移动通信网络覆盖等问题的重要途径。区别于地面移动通信网络,空地网络需要对UBS位置和用户关联进行联合优化。针对上述问题,首先通过构建二进制无线电地图(Binary Radio Map, BRM)使得UBS能够有效获取整个任务区域中用户位置关联的信道知识,在此基础上提出基于BRM的离线多UBS部署与用户关联联合规划方法。该方法以最大化网络效用函数为目标,通过互嵌套的启发式UBS部署位置搜索和基于匹配博弈的UBS-用户匹配实现UBS位置和用户关联的离线优化。在复杂城市环境下,相比于参考方案,所提方法可使得用户和速率性能提升10%~40%。

基于精细无线电地图重构的无人机定位分析

阐述相对于TDOA和TOA算法,RSS算法需要更少时间准确率,可以通过已有无线设备进行定位,探讨以精细无线电地图重构为基础的无人机定位技术应用。

一种基于Voronoi图和朴素贝叶斯的室内定位无线地图构建方法

室内无线定位以其低成本、高普适性等优点成为用户定位研究领域的热点,针对现有基于位置指纹数据库的室内无线定位算法,因室内环境复杂存在定位精度低、数据通信能耗大等问题,提出一种Voronoi图和朴素贝叶斯定位相结合进行无线地图(指纹数据库)构造的算法模型。首先,建立两级校准点模型,一级校准点为预先选择且进行收集RSSI(Received signal strength indicator)样本,在此基础上通过无线传播模型计算得到二级校准点;然后,对无线地图进行Voronoi区域生成,每个Voronoi图包含一个一级校准点和多个二级校准点;最后,在匹配得到的Voronoi区域内运行朴素贝叶斯算法,获得定位目标的估计位置。实验结果表明,提出的算法模型能降低收集RSSI数据的成本,同时提高目标定位精度,具有一定的应用价值。

基于无线电环境地图的频谱共享网络研究

现有的频谱分配模式限制了频谱高效利用,束缚了无线电技术创新发展。频谱共享被认为是有效解决频谱供需矛盾、提高频谱使用效率的技术方案之一。在综合论述欧美等国家关于频谱共享研究进展的基础上,提出了一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱共享网络架构。该网络可获得完整准确、及时可靠的频谱信息,通过对用户实行分级接入,实现不同用户高效动态地共享频谱资源。重点介绍了架构中各个网络单元的组成和功能,阐述了架构中不同网络单元之间的信息交互过程,最后剖析了架构实现上待解决的关键技术问题。相关内容为我国建设频谱共享网络提供了借鉴和参考。

一种基于无线电环境地图的路由优化机制

设计认知无线网络路由算法时,需要兼顾主用户保护与路由性能两个方面。为了提高认知无线网络中次用户之间路由的端到端性能,提出了基于无线电环境地图的路由优化机制,该机制中无线电环境地图能够为次用户提供主用户保护有关的无线电环境数据。首先,无线电环境地图根据次用户的数据请求将各授权频段的可用概率与功率控制相关信息反馈到该次用户;其次,次用户可以计算出与上一跳次用户之间的链路稳定性以及传输时延;最后,目的次用户通过计算每条路由的端到端吞吐量的期望值,然后选取期望值最大的一条路由。仿真结果表明,该路由机制在平均分组投递率、平均端到端吞吐量、平均端到端时延方面均优于对比路由算法。

无线电环境地图的冗余感知数据删除技术研究

移动群智感知(mobile crowd sensing,MCS)技术在无线电环境地图(radio environment map,REM)的数据收集系统中优势明显,具有良好的应用前景。但由于移动群智感知的时空相关性特点,感知数据中存在大量的冗余,造成了数据存储效率低与传输带宽消耗大的问题。针对此问题,提出一种基于感知数据综合差异度的无线电环境地图冗余数据删除技术。该技术通过计算感知数据之间的综合差异度,实现对无线电环境地图系统中感知数据的冗余检测与删除。为了验证所提技术的有效性,通过实验将该技术与传统的重复数据删除技术进行比较。实验结果表明,与传统的重复数据删除技术相比,所提出的技术在保证数据完整性的前提下,极大地提高了系统的存储效率,降低了数据传输过程中网络带宽的消耗。

基于无线电环境地图信息辅助的协作频谱感知算法

针对基于信噪比(signal noise ratio,SNR)合并协作感知算法实用性限制问题,提出一种无线电环境地图(radio environment maps,REM)信息辅助协作感知算法,该算法利用REM存储的关于授权用户发射台与感知用户位置信息辅助计算各用户合并权重系数。仿真表明,该算法在高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN)信道和瑞利衰落信道下性能接近基于SNR合并算法,且算法实用性强。

基于信任机制的无线电环境地图重构

无线电环境地图系统中的感知节点被俘获后会受迫地向数据中心发送伪造数据,导致无线电环境地图精度降低。针对该问题,提出了基于信任机制的空间插值算法改进方案,并阐述了感知节点信任值更新策略。该方案通过改变感知节点的信任度来降低恶意节点的数据在空间插值算法中的权重,经过信任值的多次更新而最终隔离恶意节点。实验仿真中,均方根误差(RMSE)和误警区域率-正确检测区域率(FAZR-CDZR1)两种性能指标均表明所提方案能够有效遏制恶意节点的篡改数据攻击,保障了无线电环境地图的精确度。

基于改进空间插值的无线电环境地图生成技术

无线电环境地图(REM)为认知无线网络动态频谱接入提供了精准、全面的信息支撑,由于现场样本数据的实测受到环境、设备和人为等因素的限制,其样本规模难以保证应用的需求。因此,利用空间相似性,将离散数据点扩展为面结构数据的空间插值方法研究有积极的意义和应用价值。在传统MSM算法基础上,提出了RMSM算法,从优化权值计算、灵活地使用局部特征和高效的近邻搜索法方面进行改进,通过搭建15 m×20 m的实验场景,进行样本数据采集和算法测试验证。结果表明RMSM算法与传统算法比较,其误差降低了1.96 dB,稳定性提高了55.37%,改进效果明显。

通信感知一体化中的无线电地图技术

大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和毫米波技术赋予了通信系统更强的环境感知能力,而感知到的环境信息也有利于帮助该系统克服固有的窄波束传输和高路径损耗的缺点,共同促进通信感知一体化的产生与发展。无线电地图技术是通信感知一体化的重要组成部分之一,该技术利用感知信息与实际物理位置的关系构建出信息地图,使通信感知结果的展现更加直观和清晰,在感知信息的处理、分析与共享等方面发挥了重要作用。该综述针对无线电地图领域的研究背景和研究现状进行了调研,将现有的无线电地图技术按照实现方式与环境抽象能力的不同分为基于信道参数、基于通信性能和基于无线环境几何特征的3类无线电地图,选取了各类别中典型的研究成果进行详细阐述,并且总结了各类别无线电地图的应用场景与优缺点。

基于精细无线电地图重构的无人机定位研究

针对现有的忽略无线电地图的分段传播结构的问题,提出了一种基于精细无线电地图的测量多个天线的信号强度来定位无人机(UAV)的新方法。基于路径损耗和阴影衰落模型,通过分段和接收信号强度模型来重建精细结构的无线电地图。采用最大似然法解决多个参数估计问题,最后通过迭代聚类重建无线电地图。实验结果表明:物理小区标识(PCI)的准确度和RMSE值分别为96.92%和0.2760,参考信号接收功率(RSRP)的准确度和RMSE值分别为95.81%和1.8634。评估指标的结果表明:与KNN和SVR相比,所提方法使用10000个训练样本达到了更优的重建误差效果。

基于抛物方程的无线电环境地图快速构建方法

研究一种基于三维抛物方程的无线电环境地图快速构建方法,并探讨几种空间插值方法的精确度和适用性,为网络优化和管理提供一种有效工具。利用抛物方程快速计算大区域复杂环境电场分布,参考地理学中最佳统计单元选取四种典型研究区域,分别采用Kriging、反距离加权法(IDW)、双调和样条插值和基于三角剖分的几种插值法对研究区域进行分析。结果表明:a)几种三角剖分插值和双调和样条插值在各区域RMSE最小且时间最短,但空间拟合程度最低;b)Kriging在各区域中空间拟合程度最高,RMSE和时间随半方差模型有所差异;c)IDW在各区域中RMSE和空间拟合程度较好,但需要时间最长。几种空间插值方法中,指数模型Kriging能以最高精确度和适用性构建基于三维抛物方程的无线电环境地图。

基于地图重构的蜂窝连接无人机在线路径规划方法

为了减少无人机在复杂实时信道状态下与地面蜂窝网络的连接中断,并且降低无人机在飞行任务过程中的能量消耗,针对蜂窝连接无人机系统,提出了一种基于无线电地图重构的无人机在线路径规划方法。无人机首先从目标区域中稀疏采样并计算采样点中断概率,随后利用基于深度图像先验的算法对无线电地图进行重构。基于重构的无线电地图,以最小化无人机任务执行的能耗为目标,建立了无人机路径规划优化问题,并提出了一种基于深度强化学习的路径规划算法进行求解。仿真结果表明,所提出方法能够在确保无人机与蜂窝连接性的前提下减少无人机的飞行能耗。

ArcGIS地图在无线电联网监测中的应用

随着互联网基础设施建设的日益完善,无线电监测设备借助互联网能够实现联网监测,结合地理信息地图可以动态展示监测设备资源的分布情况。这对于监测资源的合理调配、监测效率的提升将发挥重要作用。

基于变换核高斯回归模型的无线环境地图构建方法

针对无线环境地图(Radio Environment Map,REM)构建中复杂的地形和地物环境对电波传播影响的问题,提出一种基于变换核高斯回归模型的REM构建算法,并在此构建算法的基础上,提出了2种无线电频谱监测空间选点算法。将高斯过程引入到REM构建中,讨论了环境异质性的影响,设计了3种非线性核变换函数表征电波传播环境的异质性,从群智感知设备采集的数据中学习环境信息,并将这些信息隐含于核变换函数的非线性变换参数中以提升REM构建的准确性。在此基础上,通过优化频谱监测空间选点方案,提升REM中数据的有效性,以较少的数据达到更好的REM构建性能。将基于变换核高斯模型的构建算法与几种经典的REM构建算法进行了对比分析,仿真实现了2种空间选点方案并与传统的均匀随机选点的性能进行了对比。结果表明,当群智传感器的数量足够多、算法可以捕捉到局部环境的异质性时,所提出的变换核学习(Transformed Kernel Learning,TKL)算法优于其他经典的REM构建方法。在有限个可数点集范围内进行选点,互信息最大化(Greedy-based Mutual Information Maximum,GMIM)空间选点算法与均匀随机选点相比,REM构建的RMSE可以降低1.23 dB,连续分级概率评分(Continuous Ranked Probability Score,CRPS)降低0.64;对整个空间任意位置进行选点时,变分推断(Variational Inference,VI)空间选点算法与均匀随机选点相比,REM构建的RMSE可以降低1.56 dB,CRPS降低0.73。

基于通信行业无线网络规划地图问题的研究与展望

随着时空数据在通信无线网络规划中的广泛应用,通信行业内基于无线网络规划地图进行仿真分析的应用也变得频繁起来。但是,它在方便应用的同时,软件平台商在应用无线规划地图过程中也存在很多地图使用问题,文章分析和总结了当前通信行业无线网络规划地图的主要特点和存在的问题,并在此基础上,讨论无线网络规划地图相关问题的解决方案及行业展望。

基于频谱地图的动态频谱管理及其半实物仿真

为了在动态频谱管理网络中快速获得频谱信息,提出了基于频谱地图的区域动态频谱管理框架。该架构由区域频谱管理中心、动态频谱接入网络和用频节点组成,其中区域频谱管理中心负责建立和下发频谱地图,提供频谱地图信息服务并实施网络管理和频谱实时协调。针对网络以较低开销快速获得频谱地图的需求,提出了定期分发、按需分发和更新实时分发3种频谱地图分发方式。基于通用软件无线电平台建立了半实物仿真系统对提出的架构进行仿真验证。仿真结果表明,在提出的架构下网络能够更充分地利用频谱资源,在网络吞吐量、时延和排队长度等指标上均有明显改善。