Exact Computation of the Topology and Geometric Invariants of the Voronoi Diagram of Spheres in 3D

In this paper, we are addressing the exact computation of the Delaunay graph (or quasi-triangulation) and the Voronoi diagram of spheres using Wu’s algorithm. Our main contributions are first a methodology for automated derivation of invariants of the Delaunay empty circumsphere predicate for spheres and the Voronoi vertex of four spheres, then the application of this methodology to get all geometrical invariants that intervene in this problem and the exact computation of the Delaunay graph and the Voronoi diagram of spheres. To the best of our knowledge, there does not exist a comprehensive treatment of the exact computation with geometrical invariants of the Delaunay graph and the Voronoi diagram of spheres. Starting from the system of equations defining the zero-dimensional algebraic set of the problem, we are applying Wu’s algorithm to transform the initial system into an equivalent Wu characteristic (triangular) set. In the corresponding system of algebraic equations, in each polynomial (except the first one), the variable with higher order from the preceding polynomial has been eliminated (by pseudo-remainder computations) and the last polynomial we obtain is a polynomial of a single variable. By regrouping all the formal coefficients for each monomial in each polynomial, we get polynomials that are invariants for the given problem. We rewrite the original system by replacing the invariant polynomials by new formal coefficients. We repeat the process until all the algebraic relationships (syzygies) between the invariants have been found by applying Wu’s algorithm on the invariants. Finally, we present an incremental algorithm for the construction of Voronoi diagrams and Delaunay graphs of spheres in 3D and its application to Geodesy.     

认知无线电非正交多址接入随机网络物理层安全性能分析

该文针对干扰源以及窃听节点均随机分布的通信场景,分析了认知无线电启发式非正交多址接入(CR-NOMA)网络中次用户通信对的安全通信性能。采用随机几何理论,将窃听节点和干扰节点建模为服从特定分布的齐次泊松点过程(PPP)。首先,在保证主用户通信对通信可靠性的前提下,得到了发端设定的功率分配系数,进一步得到了次用户通信对的连接中断概率和安全中断概率的闭式表达式。随后,得到了功率分配系数随主用户可靠性能约束的变化规律。最后,研究了次用户对的中断概率随着窃听节点密度、发端发送功率的变化情况,结果表明干扰信号的增强在降低网络可靠性能的同时,换来了安全性能的提高。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

采用天线选择的多用户MIMO-OFDM系统容量研究

对于采用线性预编码进行空分复用的多用户MIMO-OFDM系统的下行链路,分析了使用户间干扰完全消除的预编码矩阵设计实现过程,提出了用户端联合天线选择算法,以增大发送的数据流数,提高系统和容量,在此基础上提出了逐次递增确定用户天线的选择算法.仿真结果表明,本文所提的天线选择算法使系统和容量远高于未经天线选择时的和容量,并且次优的逐次选择算法在计算量可接受的情况下与最优联合选择算法相比获得的容量增益相差不大.     

基于伴随向量和的软值翻转LDPC译码算法

通过分析置信传播译码算法失败时错误比特位的软值分布,提出了一种基于伴随向量和的软值翻转译码算法,该算法将伴随向量和中校验方程错误次数转化为错误比特位分布参数,在某个迭代次数时通过一种选择准则将部分比特位软值仅仅翻转一次,对于存在较多相关行的LDPC码,在几乎不增加译码复杂度(仅为O(N))的同时,较大程度上降低了误帧率.     

OFDMA系统中的功率与比特高效分配算法

提出了一种于OFDMA系统中的功率与比特的高效分配算法,算法包括线性注水功率分配、比特分配和功率与比特调整3部分.采用这种算法能在用户间快速完成子载波的功率和比特分配,并且不会改变用户间的公平性能,仿真结果表明,与其他算法相比,该算法不需迭代运算,算法运算量明显下降:系统吞吐量略有下降,是一种可望应用在实际系统中的资源分配算法.     

一种联合中继节点选择的博弈功率控制算法

有效的资源分配在协同通信中占有举足轻重的地位,鉴于此,该文研究了其中的中继节点选择和功率控制问题,提出了一种联合中继节点选择的博弈功率控制算法。它的主要思想是从各节点信噪比的角度建立收益函数,并具体针对源节点和中继节点建立不同的代价函数。在认为每个节点都负责的前提下,通过调整各节点功率达到各自效用的最大化,并依据中继节点发送功率的策略空间,优化参与协同的中继节点集合。同时,该文还对纳什均衡的性能进行了数学分析。从仿真结果可以看出,所提算法在复杂度可接受的前提下,能使各节点间的功率得到合理有效的使用,确能改善系统性能。     

放大转发协同OFDM系统中的时域信道估计算法

考虑到在复杂街区环境中由于距离太远或者障碍物阻挡等原因,造成源节点和目的节点之间没有直接链路,而是利用多个中继进行协同传输的情景,该文针对放大转发协同OFDM系统,提出了一种时域信道估计算法。不同于传统的频域信道估计,该文利用一种特殊的梳状导频以及在中继节点上对导频做简单变换,通过时域的相关处理估计源节点经每一个中继节点到目的节点之间的等效信道冲激响应。在此基础上,为减小来自中继节点和目的节点的等效噪声对信道估计性能的影响,提出了时域LMMSE（Linear Minimum Mean Square Error）估计以及其简化形式,并推导了相应的Cramér-Rao界（CRB）。仿真结果表明,该文算法具有较好的均方误差性能;与直接时域信道估计相比,该文提出的简化时域LMMSE估计更接近于CRB。      

协同OFDM系统中继节点发送训练序列的功率分配算法

考虑到在复杂街区环境中由于距离太远或者障碍物阻挡等原因,造成源节点和目的节点之间没有直接链路,而是利用多个中继进行协同传输的情景,本文针对空间相关信道下的协同OFDM系统,提出了一种中继节点发送训练序列的功率分配算法,从窄带协同信道模型矩阵表示出发,推导得到了宽带协同OFDM信道模型。在已知信道协方差信息情况下,利用LMMSE（Linear Minimum Mean Square Error）准则对中继节点发送的训练序列进行了功率分配。仿真结果表明,该功率分配算法在空间相关信道下具有良好的均方误差性能;与未考虑空间相关性的功率分配算法相比,该算法的估计精度更接近于Cramér Rao界（CRB）。      

基于训练序列的发射分集OFDM系统的空时子空间幅度跟踪信道估计

该文将基于训练序列的发射分集正交频分复用(OFDM)系统视为一个多时隙系统,利用空时信道空间(波达方向)子空间和时延子空间慢变的特点,将空时信道多时隙估计技术应用到发射分集OFDM系统中,并根据衰落幅度快变的特点提出了使用自适应滤波技术的空时子空间幅度跟踪信道估计算法,明显提高了系统的信道估计精度。该文对各种算法的跟踪性能进行了仿真和分析比较。     

双选择性信道条件下OFDM系统的频域Turbo均衡

未来OFDM系统将工作在高载频、高容量、高移动速率的条件下,传统的单抽头频域均衡器将不再适用。该文基于双选择性信道的ICI分析,提出了一种用于OFDM系统的频域Turbo均衡(Frequency-domain Turbo Equalization, FTE)算法。仿真表明该算法具有BER性能好,计算复杂度低的优点,能够很好地抑制ICI。