Multi-radio无线网络中基于协议冲突模型的功率分配算法研究

为了提高无线Ad hoc网络中的Multi-radio Multi-channel利用率,最大化全网吞吐量,提出了一种基于协议冲突模型的功率分配算法-LPCA。LPCA首先利用整数线性规划方法得到了最小功率下所有链路并行传送数据所需的最小信道数,然后又分别估计了相同功率和混合功率下Multi-radio Multi-channel网络的吞吐量上界。实验结果表明,LPCA算法能较好的利用多信道资源,有效地提高网络的吞吐量等性能。

基于Multi-Radio Multi-Channel传感器网络无冲突信道分配算法的研究

为降低通信冲突和信道干扰,对Mult-i Radio Mult-i Channel传感器网络无冲突信道进行研究,结果证实在网络通信半径大于3倍的网络最大功率通信半径的前提下,Sensor节点规模满足2倍网络功率级数加1的环境下,网络无冲突信道分配的信道数达到网络信道冲突图的最大值。文章通过对无冲突信道算法的运用,最终证实其可以有效地提高传感器网络的工作效率,大幅度提升网络的吞吐量。

一种通用的Beyond 3G Multi-Radio接入架构

下一代移动通信网(Beyond 3G)是多种无线接入(Multi-Radio)共存的融合网络.如何有效集成异构无线网络,优化使用全部的无线资源是B3G研究领域内关键课题之一.在分析目前多种异构无线网络整合方案的基础上,借鉴欧洲IST 6th框架中Multi-Radio接入架构的基本思想,考虑在链路层实现异构无线网络之间的整合,从而提出一种通用B3G Multi-Radio接入架构模型,该模型可以无缝融合多种无线接入技术、有效利用全网无线资源.

Multi-Power Multi-Radio传感器网络跨层优化的路由方法研究

针对Multi-Power Multi-Radio无线传感器网络的特性,研究了跨层优化的最小传输时延路由问题,利用线性规划方程设计了该问题的最优问题模型,并设计了有效的多项式时间解决方案.实验结果表明,提出的联合优化的路由方案能有效地减小端到端的传输时延.

Multi-Radio传感器网络MAC协议可靠性的研究

研究了Multi-Radio传感器网络MAC协议的可靠性问题,建立Multi-Radio传感器网络MAC协议可靠性的概率模型,并分了协议的可靠性,同时比较了Multi-Radio传感器网络与现有传感器网络的差别。实验结果表明,对MAC协议可靠性的分析与实验结果相一致,从而验证了本理论分析的正确性。

Multi-Radio无线Ad Hoc网络中基于协议冲突模型的功率分配方案研究

为了提高无线Ad Hoc网络中的Multi-Radio Multi-Channel利用率,最大化全网吞吐量,提出了一种基于协议冲突模型的功率分配算法———LPCA.LPCA首先利用整数线性规划方法得到了最小功率下所有链路并行传送数据所需的最小信道数.然后又分别估计了相同功率和混合功率下Multi-Radio Multi-Channel网络的吞吐量上界.实验结果表明,LPCA算法能较好地利用多信道资源,有效地提高网络的吞吐量等性能.

Intelligent Network Selection for Data Offloading in 5G Multi-Radio Heterogeneous Networks

In next generation networks, multiradio networks are emerging in order to deal with exponential data traffic increasing. Integrated Femto-WiFi(IFW) small cells have been introduced by 3GPP to offload data from cellular networks recently. These IFW cells are multi-mode capable(i.e., both licensed bands via cellular interface and unlicensed bands via WiFi interface). Therefore how to offload data effectively has become one of the most significant discussions in 5G Multi-Radio Heterogeneous Network. So far, most researches mainly focus on the generality of UEs, few attention has been paid to UEs' individual requirements. Considering UE's preference vary from individual to individual, in this paper, we present an UE preference-aware network selection scheme for mobile data offloading. It intelligently supports the distribution of heterogeneous classes of services, considers different types of UEs and delay-tolerant flows, and handles the mobility of UEs. The simulation results show the superiority of the proposed algorithm in user fairness, enhanced capacity and energy saving maximization.

Joint channel assignment and cross-layer routing protocol for multi-radio multi-channel Ad Hoc networks

To study multi-radio multi-channel （MR-MC） Ad Hoc networks based on 802.11, an efficient cross-layer routing protocol with the function of joint channel assignment, called joint channel assignment and cross-layer routing （JCACR）, is presented. Firstly, this paper introduces a new concept called channel utilization percentage （CUP）, which is for measuring the contention level of different channels in a node’s neighborhood, and deduces its optimal value for determining whether a channel is overloaded or not. Then, a metric parameter named channel selection metric （CSM） is designed, which actually reffects not only the channel status but also corresponding node’s capacity to seize it. JCACR evaluates channel assignment by CSM, performs a local optimization by assigning each node a channel with the smaller CSM value, and changes the working channel dynamically when the channel is overloaded. Therefore, the network load balancing can be achieved. In addition, simulation shows that, when compared with the protocol of weighted cumulative expected transfer time （WCETT）, the new protocol can improve the network throughput and reduce the end-to-end average delay with fewer overheads.

Centralized Quasi-Static Channel Assignment for Multi-Radio Multi-Channel Wireless Mesh Networks

Employing multiple channels in wireless multihop networks is regarded as an effective approach to increas-ing network capacity. This paper presents a centralized quasi-static channel assignment for multi-radio multi-channel Wireless Mesh Networks (WMNs). The proposed channel assignment can efficiently utilize multiple channels with only 2 radios equipped on each mesh router. In the scheme, the network end-to-end traffics are first modeled by probing data at wireless access points, and then the traffic load between each pair of neighboring routers is further estimated using an interference-aware estimation algorithm. Having knowledge of the expected link load, the scheme assigns channels to each radio with the objective of mini-mizing network interference, which as a result greatly improves network capacity. The performance evalua-tion shows that the proposed scheme is highly responsive to varying traffic conditions, and the network per-formance under the channel assignment significantly outperforms the single-radio IEEE 802.11 network as well as the 2-radio WMN with static 2 channels.

A ROUTING PROTOCOL BASED ON INTERFERENCE-AWARE AND CHANNEL-LOAD IN MULTI-RADIO MULTI-CHANNEL AD HOC NETWORKS

Improving capacity and reducing delay are the most challenging topics in wireless ad hoc networks. Nodes that equip multiple radios working on different channels simultaneously permit ef-fective utility of frequency spectrum and can also reduce interference. In this paper, after analyzing several current protocols in Multi-Radio Multi-Channel (MR-MC) ad hoc networks, a new multi-channel routing metric called Integrative Route Metric (IRM) is designed. It takes channel load, inter-flow, and intra-flow interference into consideration. In addition, an MR-MC routing protocol based on Interference-Aware and Channel-Load (MR-IACL) is also presented. The MR-IACL can assign channels and routings for nodes according to channel load and interference degree of links, and optimize channel distribution dynamically to satisfy the features of topology changing and traffic frequent fluctuation during network running. The simulation results show that the new protocol outperforms others in terms of network throughput, end-to-end delay, routing overhead, and network lifetime.

Multi-Radio无线传感器网络中基于缓存和信道切换的数据查询算法的研究

针对Multi-Radio Multi-Channel传感器网络中链路服务质量和信道冲突等问题,提出并证明了基于缓存和信道切换的数据查询问题是一个NP完全问题.根据数据流守恒和链路-信道等约束条件,建立线性规划方程,得到该问题的最优解模型,并提出了一个多项式时间的近似算法——贪心新覆盖数据算法.该算法采用动态规划策略最小化缓存节点将单位数据包传输到查询节点所需要的路径时延,再贪心选择其具有最小路径时延的缓存节点,收集其新覆盖数据.理论分析和实验结果表明,提出的方案能有效地减少数据收集时延,提高数据查询效率.

Parallel-Transmission: A New Usage of Multi-Radio Diversity in Wireless Mesh Network

To fully utilize the diversity of multi-radio, a new parallel transmission method for wireless mesh network is proposed. Compared with conventional packet transmission which follows “one flow on one radio”, it uses the radio diversity to transmit the packets on different radios simultaneously. Three components are presented to achieve parallel-transmission, which are control module, selection module and schedule module. A localized selecting algorithm selects the right radios based on the quality of wireless links. Two kinds of distributed scheduling algorithms are implemented to transmit packets on the selected radios. Finally, a parallel-adaptive routing metric is presented. Simulation results by NS2 show that this parallel-transmission scheme could enhance the average throughput of network by more than 10%.

电大山区地物环境中电波传播的电磁计算

在无人驾驶与无人机等新兴行业中,信号覆盖范围的要求较高,不仅仅在城市,在人迹罕至的山地、沙漠、森林中也需要无线信号的覆盖才能真正完成远程操控,这些地区更多需要考虑的是地势变化对电磁传播所带来的影响。计算电磁学中的一致性几何绕射理论方法是分析电大环境电磁问题的有效方法,使用计算电磁学的方法研究电磁波在山区地物环境中的传播规律。给出了一种建立不规则地形模型的新方法,可以通过数字高程的网格数据生成电磁算法可用的三次多项式曲面,使用多个立方曲面对不规则地形进行拼接,使用平均均方根误差验证模型数据的准确性。基于所得的地形数据,完成了并行的几何光学算法,并对区域电磁场的分布进行了仿真计算。选取了实际山区地物环境进行了实地测量,测量结果与仿真结果对比趋势一致,验证了该方法在非规则地形中电磁波传播分析中的有效性。考虑环境电磁计算的规模,建立了相应的并行策略,100核测试的并行效率可以保持在80%以上。

快速射电暴观测数据干扰缓解方法研究

从海量的天文观测数据中快速搜寻罕见的快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)事件,干扰缓解是其中一项关键而具有挑战的工作.射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)会淹没真实的天文事件,还会导致搜寻管线输出大量的假阳性候选体.由于干扰来源及其种类的复杂性,目前并没有一种通用的方法可以解决这个问题.为了降低干扰对FRB观测搜寻的影响,分析和研究了南山26m射电望远镜L波段观测数据中的干扰情况,针对主要的窄带干扰和宽带干扰建立了3层次的干扰缓解处理流程,从而有效缓解了观测数据的干扰污染情况.将该流程嵌入到FRB色散动态谱搜寻(Dispersed Dynamic Spectra Search,DDSS)管线中,实验结果表明,搜寻管线的检测率和检测精度得到了进一步的提高.该方法为FRB观测数据干扰缓解处理提供了有价值的参考.

融媒体时代广播剧对乡村文化的传承与发展--以丝路之声系列广播剧为例

21世纪以来,随着市场化的推进、传媒技术的发展及互联网的普及,特别是听觉文化研究的兴起,以声音传播为物质载体的广播剧借助各种社交媒体及网络音频客户端快速融入普通百姓的精神消费中,在文化宣传、价值引领、道德塑造、审美教育等方面发挥着积极的作用。特别是在乡村文化振兴过程中,广播剧利用其声音叙事的特点,占领了乡村文化的高地。首先,丝路之声出品的系列广播剧,或取材于百姓身边的人或事,或讲述非遗民俗文化,或讴歌红色革命精神,深受百姓喜爱,大大拓展了乡村的听觉文化空间;其次,广播剧将传统乡土价值与时代核心价值观融入故事和人物形象中,激发了广大民众向善向美向真的价值追求,有效地发挥了社会主义核心价值观在乡村文化振兴中的价值引领作用;最后,广播剧借助传统的声音叙事优势,以声塑形、以声传情、以声铸魂,引导民众在艺术的审美熏陶中体悟生活的真善美,提升其艺术鉴赏水平和精神修养。

IRS辅助的感知增强认知无线电网络资源分配方案

在过去的几十年里,大部分可用频谱已被用于高速通信服务。这导致了无线通信系统中的频谱资源稀缺问题。另一方面,大量可用频谱的利用率并不高。为提升通信系统的频谱利用率,学界提出了基于共享的认知无线电技术。认知无线电允许次用户与主用户共享频谱资源,对于提升无线通信网络的频谱效率十分重要,然而目前基于认知无线电的通信网络存在着低信噪比情况下感知性能低下、严苛干扰条件下性能提升受限等缺点。最近,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)被广泛应用在无线通信的各个领域,可以智能调控无线传输环境以满足频谱和能效的高要求。为了进一步提升认知无线电感知性能与频谱效率,提出了一种新颖的IRS辅助的感知增强频谱共享认知无线电网络。针对此网络,建立了次用户和速率最大化优化问题,联合优化次基站波束赋形向量、智能反射面相移矩阵、感知时间。因存在变量耦合,所构建的优化问题是非凸的,提出一种基于块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)的迭代算法以交替优化波束形成和智能反射面相位以及感知时间。以逐次凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)求解非凸目标和约束函数,并利用半正定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)解决秩一条件约束,采用一维搜索来寻找最佳感知时间。通过仿真结果证明提出的方法能够快速收敛且对认知无线电网络的感知性能以及频谱效率有较大提升作用。

工作面内地质异常无线电磁波透视规律研究

为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时,电磁波能量损耗较大,曲线内凹;充填其他介质时,电磁波损耗介于两者之间,可通过实测场强曲线、等值线变化,判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同,磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时,磁场强度在异常体内产生畸变,远离异常体后逐渐恢复正常分布,识别较为困难;故异常体直径越小,离接收点越远,识别越困难;当异常区为条状断层分布时,断层走向与巷道交角越小,受影响的测点较多,识别较容易;若断层走向与巷道交角变大,受影响的测点变少,则识别较困难,据此可大致判断断层走向。正常情况下,场强曲线呈左右对称的抛物线形态,中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同,曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时,曲线呈对称或不对称的“M”形。因此,在数据处理初期,由于场强曲线获取较快,可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性,但无法准确定位射线上不同区段的异常特征,可进一步结合层析成像分析,得到正确合理的认识。

面向GPU的5G新型无线电的高吞吐率LDPC译码器

提出了一种基于图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的5G软件无线电准循环低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码译码器,为了节省片上和片下带宽,采用码字缩短和打孔技术、两级量化和数据打包方案,以提升数据带宽的利用率。实验基于Nvidia RTX 2080Ti GPU平台实现了高码率情况下的最小和近似译码算法的并行译码,通过分析GPU上的最优线程设置,将码率为5/6的(2080,1760)LDPC算法的译码吞吐率提升至1.38 Gbit/s,译码吞吐率性能优于现有其他基于GPU的LDPC译码器。

基于流量感知的无线接入网智能切片资源分配方法研究

为保障业务服务等级协议(Service Level Agreements, SLA)需求,使不同应用间差异化的服务质量需求同时得到良好满足,无线接入网(Radio Access Network, RAN)的动态网络资源配置十分关键。本文针对网络流量波动、网络状态快速变化的场景,提出一种结合时间序列预测和深度强化学习的智能化带宽分配策略,通过合理利用长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络和Dueling深度Q网络(Dueling Deep Q Network, Dueling DQN)以最大限度提高无线接入网切片的频谱效率和SLA满意度。通过使用LSTM网络对切片中数据流量进行预测,可以将深度强化学习算法的计算周期与实际切片配置周期有效解耦。同时为了在保障LSTM性能的同时降低其计算复杂度,以适应RAN中有限的计算资源,本文采用控制神经元连接比例的随机连接长短期记忆(Randomly Connected LSTM, RCLSTM)网络。此外,Dueling DQN与传统DQN相比,能够提高切片策略学习过程的Q值估计精度,以提升收敛速度。仿真结果表明:与原始DQN、优势Actor-Critic(Advantage Actor Critic, A2C)和硬切片方法相比,所提RCLSTM-Dueling DQN方案可以通过提前感知网络性能变化,有效降低网络环境波动对密集流量场景下无线切片资源管理的影响,在具有三种不同流量波动模式及服务质量需求的RAN切片场景中,可以获得收敛速度、频谱效率和切片SLA满意率的明显提升。同时,10%连接比例的RCLSTM网络能在保持极低性能损失的前提下,将原始LSTM的计算时间降低约11%。

射频消融针热损伤区域研究和分析

针对射频消融针消融过程中热损伤区域控制偏离预期以及肿瘤消融不彻底的问题,利用COMSOL仿真软件,研究不同属性的电极材料、冷却循环水、电极结构射频消融针对组织消融效果的影响。研究结果表明,高电导率和热导率材料的消融针,升温更快,可以更加有效的加热组织;靠近针尖的位置,温升由焦耳热决定,而远离针尖位置处的温升,主要由热传导决定;消融针中的冷却循环水,不会改变焦耳热和热传导,但会控制消融针表面温度,降低表面组织吸附量,让组织温升更均匀,从而扩大消融区域;多级针和单极针比,相当于有多个单极针加热源;多个加热源形成的消融区域随时间增大,在组织中相互重叠,可以形成更接近肿瘤形状的消融区域;消融针的弯曲程度趋近180°时,会导致消融区域横向直径增加。