多状态马尔可夫信道的时延分析

随着无线通信技术的迅速发展,无线通信为移动用户提供了极大的灵活性和便利性。然而,由于多径效应引起的慢/快衰落,无线衰落信道的传输速率是不稳定的,这种不稳定性影响着信道的传输时延和通信质量。在研究中,无线衰落信道也被称为马尔可夫信道,信道状态的切换由马尔可夫链控制。针对一个三状态的马尔可夫信道进行分析。结合数据分组的到达与服务,整个系统被建模为一个M/MMSP/1排队系统。通过定义条件开始服务概率以及条件平均时延,结合状态转移矩阵,给出数据分组的平均服务时间和平均等待时间的解析解。最后在极限情况下对数据分组平均等待时间进行讨论,给出了影响时延的因素。

移动卫星通信中基于马尔可夫链的两状态信道模型研究

文章基于马尔可夫链提出两状态陆地移动卫星通信信道模型,该模型状态之间的转移被描述为马尔可夫(Markov)过程,且每状态内接收信号包络的概率密度函数服从不同参数集的Loo分布。同时对这一过程进行理论上的数学建模与仿真分析,得到包络的一阶、二阶统计特性,并将其与同样环境下的实测数据相应的统计特性进行对比。仿真结果表明,在多种环境下,基于马尔可夫(Markov)链的两状态陆地移动卫星通信信道模型的统计特性与实测数据的统计特性非常接近,这证明了所建立的信道模型能够模拟实际环境中的卫星移动通信信道,为以后移动通信技术的评估以及系统的规划搭建有效的平台,同时也具有很广泛的适用性。

基于马尔可夫的有限自动机入侵容忍系统模型

为保证区域网被入侵时,系统仍然能为合法用户提供正常服务,设计了一种有限自动机入侵容忍模型。该模型在马尔可夫的理论基础上,通过建立状态转移概率矩阵来描述系统提供服务的状态变换关系,将转移状态进行量化求解,发现系统中关键结点。通过对关键结点的维护可以增强系统的容忍能力和提高服务的可靠性。实验对比表明,该模型不但具备很强的入侵容忍能力,在保障系统受到入侵时的完整性也具有明显优势。

基于信道有限状态信息实现延迟受限的无线多跳网的传输调度研究

为了进一步提高无线多跳网络的可靠性,在相关衰落信道下,提出了延迟受限的无线多跳网中相互关联的衰落链路数据传输调度。首先通过闭环的端到端可靠性,引出可以用增量算法解决的最优调度。其次由数值分析证实关联衰落链路的有限信道状态,以提升端到端的传输可靠性,同时给出相关系数的影响,如多谱勒频移、时隙长度和信道状态数等。最终得出结论,即当传输延迟要求不严时,所提方案提升性能更加明显。

有限马尔可夫链的水声传感器网络协作中继算法

针对水下传感器网络误码率高,能量效率低等问题,基于有限马尔可夫链状态空间分析,提出一种水声传感器网络协作中继算法。该算法采用马尔可夫链状态空间获取协作节点的误码率和能量的状态转移概率。基于能量策略对中转节点进行判定,使网络优先保障对已采集的数据进行传输,提升传输效率。提出基于最佳中继选择的协作节点状态评价函数,使网络优先选择评价结果最高的协作节点作为转发节点,减少数据传输过程中的误码率和能量损耗。实验仿真结果表明,该算法相比基于增强型能源平衡数据传输的水声网络协议及水下网络自适应路由协议,数据包平均成功投递率分别提升了2.3%和3.1%,网络能量效率分别提升了10.6%和5.8%,在提升数据传输效率和减少网络能耗上具有较好效果。

基于排序码本的水声自适应OFDM通信中信道状态信息反馈研究

水声(UWA)信道时延扩展大等特点导致信道频响(CFR)快衰落,水声通信(UWAC)技术发展受到挑战。发射端获取有效可靠的信道状态信息(CSI)是自适应通信的前提,针对水声自适应正交频分复用(OFDM)通信的需求,该文提出基于排序码本的信道状态信息分组排序拟合反馈算法(CSI-GSFF),包括分组、排序、数据拟合3个步骤。该算法首先将相邻导频子载波分组,以组为反馈单元;然后对各组内的导频子载波按照信道增益值进行排序,以减轻水声信道频响快衰落造成的反馈开销大等不利影响;最后进行多项式拟合,排序操作有效地降低了拟合阶数。通过实测海试时变信道数据仿真,结果表明,该文提出的信道状态信息反馈算法能够基本达到完美信道状态信息情形下的水声自适应OFDM通信系统误码率性能,同时可以有效地减少反馈开销。

基于有限状态联合信源信道算术码的图像编解码算法

针对噪声信道的图像传输问题,提出了一个基于有限状态联合信源信道算术码的图像编码算法和对应的联合迭代解码算法.该编码算法可根据信源和信道自适应选择近似概率模型、整数编码区间上限值、跟随比特上限值、禁用符号概率大小以及禁用符号位置.该联合迭代解码算法的外解码器使用算术解码器,检测内码产生的估计序列错误和向内解码器反馈错误位置的信息;内解码器负责对信道输出序列进行估计.实验表明,提出的编解码具有很好的传输性能和较低的复杂度.

具有随机逆动态的马尔可夫切换随机低阶非线性系统的有限时间镇定

本文研究了一类具有马尔可夫切换和随机逆动态的随机低阶非线性系统的有限时间镇定问题。我们首先在弱解的框架下给出了有限时间稳定性理论,然后结合李雅普诺夫函数和加幂积分器技术构造了状态反馈控制器。证明了具有马尔可夫开关的随机低阶非线性系统的平凡弱解是全局有限时间稳定的。最后,通过仿真实例验证了所提设计方法的有效性。

一种适用于双卫星系统窄带LMS信道的状态模型

针对单卫星系统业务有效性低和状态模型使用场景有限的问题,根据全球导航卫星系统实测数据提取的模型参数提出一种适用于更多场景的陆地移动卫星信道状态模型.基于一阶马尔可夫链和半马尔可夫链实现双卫星的联合状态序列,研究各种仰角组合和方位角分离下状态序列的相关系数、状态概率及状态持续时间的统计特性.仿真结果表明,与实测值比较,对数正态拟合的半马尔可夫模型能更精确、有效地描述双卫星传播信道的状态,且在不同信道环境的各种星座下具有更好的适用性,可用于多星信道模型的建立和系统性能分析.

一种基于有限状态机的新型水声网络多址接入协议的实现

本文首先提出了一种新型的水声通信网络的多址接入(UAMA)协议。该协议针对水声信道传播时延长的特点,利用扩频码进行多信道预约;通过适当的控制方法,采用与传统的握手协议不同的机制,当发送方发送request_to_send(RTS)后,在选择的业务信道上立刻传输数据,而不必等收到clear_to_send(CTS)后再传输数据,在时间和空间上大大地提高了信道的利用率,因此极大地提高了网络的吞吐量。通过使用OPNET Modeler/Radio仿真器对UAMA协议进行了基于有限状态机(FSM)的建模和设计。仿真结果表明该协议能在水声环境下取得优良的吞吐性能和较低的分组传输时延。

基于隐马尔可夫模型的短波认知频率选择方法

针对短波频谱利用率低下及频率选择不够智能的局限性,提出一种基于隐马尔可夫模型(HMM)的短波认知频率选择方法。应用认知无线电原理,将短波传统用户作为主用户,将采用认知无线电技术的短波电台作为认知用户。首先,建立隐马尔可夫模型,结合频谱感知历史数据预测主用户信道状态;其次,在预测空闲的基础上估计信道参数;最后,根据估计的信道参数选择最优频率。仿真结果表明,所提方法能够准确预测传统短波用户信道状态,快速估计信道参数。在设定的仿真条件下,所提方法的成功传输率分别较HMM预测和能量感知随机信道选择方法有5.54%和10.56%的提升,能够选择最优信道。

基于马氏链的感知无线电信道状态预测及容量估计

针对感知无线电(cognitive radio,CR)信道的动态特性,对感知无线电频谱占有模型进行了研究,利用马尔可夫模型对频谱占用情况以及信道状态变化情况进行概率统计和估计,基于估计结果,进行实时预测频谱占用情况和实现信道容量估计,并给出了一个容量估计公式。仿真结果显示信道状态预测及容量估计准确性很高,为基于QoS的感知无线电动态选频提供了很好的参考依据。

基于纯不连续马尔可夫过程的频谱感知研究

为解决在连续时间观测条件下认知无线电(CR:Cognitive Radio)频谱感知的问题,提出一种在纯不连续马尔可夫过程中的频谱感知方法。信道状态在任意时刻可分为空闲和忙碌两种状态,同时借助纯不连续马尔可夫过程在任意时刻停留的时间服从指数分布性质和富克-普朗克方程,导出此类过程的状态转移矩阵,主用户的累计占用时间和主用户在时间域上的分布情况。仿真结果表明,该方法能较好地完成对信道状态进行预测和对主用户状态进行跟踪的任务。

三维射线跟踪和有限状态马尔可夫链的非空室内可见光信道表征参数

采用三维射线追踪对非空旷室内可见光传输环境中的信道冲击响应和光源位于天花板不同位置时的均方根(RMS)时延扩展进行估算。在此基础上采用有限状态马尔可夫链对室内可见光衰落信道进行建模,得到非空室内可见光信道冲击响应的分布。研究结果表明,随机分布反射物对非视距(NLOS)传输环境的信道冲击响应的影响相比视距(LOS)传输环境要大,光源位于天花板角落时均方根时延扩展比其他位置要大,多径效应也更为明显。

马尔可夫模型在会计中的应用

本文介绍有限维齐次马尔可夫模型,尤其引入几种在会计学上广泛使用的应用型马尔可夫模型,诸如估价、成本分配、计划和控制等问题,而该模型可能应用的范围不仅是本文中所列举的一些例子,还可广泛推广到物理学、生物学、工程科学及其他社会科学等领域。

衰落信道数据包传输跨层优化模型改进

在单输入单输出无线数据包传输系统中,普遍采用马尔可夫决策过程(MDP)模型求解最优发送速率控制策略以减小传输丢包率,但在现有模型中,忽略了队列溢出丢包的影响,造成模型求解的结果与实际相比误差较大。为此,提出一种改进的跨层优化MDP模型。在一步转移报酬函数中引入队列溢出丢包的计算因子,基于改进模型求解得到新的最优发送速率控制策略。仿真结果表明,与原来的MDP模型相比,该模型更准确,其偏离仿真值的平均误差由12%降低为3%,能获得较好的最优化目标值。

有限CSI反馈MIMO系统下的快速码字搜索

针对传统多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统下信道反馈开销大、发送端的最优预编码设计难以实现的问题,研究有限信道状态信息(Channel State Information,CSI)反馈下的联合预编码设计与码字搜索技术,提出一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)码本的快速码字搜索算法。该算法利用MIMO信道天然具有的信道硬化特性,将理论性能最优但是计算复杂度极高的遍历式码字搜索算法转化为求解多个简单优化问题的快速码字搜索算法。仿真结果显示,该算法能够在性能损失较小的情况下大幅度降低码字搜索的计算复杂度。

OFDM频域子信道FSMM

分析了正交频分复用技术(OFDM)频域信道统计特性,说明了Nakagami-m分布能更好地描述衰落信道;针对高速移动及OFDM信号传输的特点,采用状态持续时间相等法建立了OFDM频域信道有限状态马尔可夫模型(FSMM),分别给出了计算持续时间、状态门限及状态数、转移概率、状态差错率的一般方法以及m=0.5\1\2典型值的闭式解,该模型能为自适应模型控制(AMC)、混合自动重传请求(HARQ)、动态资源分配等技术提供良好的基础.理论计算结果与仿真符合较好,验证了模型的准确性.

基于信念状态空间的水声传感器网络MAC协议

为解决由水声传感器网络信道带宽小、传输延迟长等特性引起节点使用信道时出现的时—空不确定性问题,提出一种基于信念状态空间的水声传感器网络MAC协议(BSPMDP-MAC)。该协议将传感器的接收节点时间轴平均划分n个时隙,按照每个节点的链路质量和剩余能量的等级划分传感器发送节点的动作状态信息,接收节点依据信道占用的历史观测和动作信息的联合概率分布,得出传感器发送节点竞争信道使用权的决策策略序列;根据决策策略序列,发送节点在所分配时隙内依次向接收节点发送数据包,根据当前的信念状态和动作,接收节点对信道的占用进行预测,感知下一个周期的信念状态和接入动作。实验仿真结果表明,该协议可以降低数据包冲突率,提高网络吞吐量与数据包传输成功率,从而降低网络的能量开销。

基于OSTBC的有限反馈预编码设计

D.J.Love等在文献[7]中提出了基于正交空时码的有限反馈多天线系统,并且设计了至今保持最优性能的码本。这一系统已经被IEEE国际标准所采用。针对这一系统,本文基于文献[16]中的预编码设计准则,提出了新的预编码设计方案。相对于Love等在[7]中提出的码本,本文提出的新的码本在性能上有了提高。并且本文新的码本还具有快速选码方案,在其性能损失较小的情况下,有效降低了选码复杂度。