具有时延QoS保证的OFDM中继系统子载波配对与功率分配算法

 本文研究具有直接通信链路的OFDM解码转发(Decode-and-Forward,DF)中继系统的子载波配对与功率分配算法,目标是在满足业务时延QoS要求的前提下最大化系统容量.利用有效容量模型,首先把OFDM DF中继系统的子载波配对与功率分配问题形成为混合整数规划问题,然后把其转化为连续松弛凸规划问题,利用凸优化方法得到原问题的最优解,从而提出了一种联合最优的子载波配对与功率分配迭代算法.理论推导结果和仿真结果表明,最优子载波配对与功率分配不仅取决于子载波的信道增益,还取决于业务的时延QoS要求.与已有算法相比,本文算法获得的有效容量最大.     

无线供能协作计算网络中的时延最小化资源分配方案

在单专用能量站为多个用户无线供能的场景下,为缩短任务处理时延,设计了一种新型多用户协作计算方案。建立了关于匹配决策和资源分配的优化问题,在用户间一对一匹配情况下提出了一种基于交替优化和匈牙利算法的高性能求解方案和一种基于重构线性化方法的低复杂度求解方案;针对一对多匹配情况提出了一种改进的贪婪算法。实验结果表明,在用户间一对一匹配时所提方案能够较对比方案降低最多12.6%的任务处理时延;一对多匹配情况下所提方案节省了5%的任务处理时延,即所提方案能有效保障用户端的时延需求。     

基于智能反射面辅助与无线中继的无人机协作通信系统优化算法

针对采用智能反射面（RIS）辅助与解码转发中继的无人机协作通信系统,研究了RIS反射相位、无人机部署位置和无线中继传输时隙联合优化算法。首先根据协作系统传输协议,建立了以最大化系统端到端信息传输可达速率为目标的资源分配联合优化问题。该问题非凸,为此提出一个交替优化算法,将该非凸问题分解为分别对RIS反射相位、无人机部署位置和协作中继传输时隙进行优化的三个子问题。其中RIS反射相位优化子问题和无人机部署位置优化子问题仍非凸,为此,分别采用半定松弛方法和提出一种基于连续凸逼近的局部区域优化方法进行求解,通过三个子问题的交替和迭代优化得到原问题的次优解。仿真结果验证了提出的联合优化算法获得的系统端到端信息传输可达速率优于其他的基准方案,并发现无人机应部署靠近中继或RIS的上方,其结果与系统的信噪比、RIS的反射元件数量以及RIS和中继所处地理位置等因素有关。     

反向散射辅助的无线供能通信中的信息年龄最小化

信息年龄（AoI）是一种从目的端的角度衡量所捕获数据新鲜度的性能指标。在能量受限的实时感知物联网场景中,为了提高系统的AoI性能,提出了联合采样和混合反向散射通信更新的策略。该策略通过允许源端选择状态采样动作以及更新过程的传输模式来最小化系统的长期平均AoI。具体来说,首先将该优化问题建模为一个平均成本马尔可夫决策过程（MDP）;然后在已知环境动态信息的情况下,通过相关值迭代算法获取最优策略;在缺乏环境动态信息的情况下,采用Q学习算法和探索利用方法,通过与环境的试错交互来学习最优策略。仿真结果表明,与两种参考策略相比,所提出的策略明显提高了系统AoI性能,同时发现系统的AoI性能随更新包尺寸的减小或者电池容量的增大而提升。     

非理想CSI下MIMO MRC系统多用户分集性能分析*

针对在无线多输入—多输出（MIMO）通信系统的发射端采用波束成形、接收端采用最大比合并的MIMO MRC系统,考虑收发端仅能获得存在信道估计误差的非理想信道信息（CSI）且系统受到共信道干扰这一条件,分析系统的多用户分集性能。导出封闭形式的信号干扰噪声比的概率分布函数表达式和以平均容量的形式给出的系统多用户分集性能表达式。数值仿真证实了理论分析的结果。研究表明,信道估计误差和共信道干扰均会降低系统的多用户分集性能,而信道估计的精度是影响系统多用户分集性能的关键因素。     

无线携能OFDM中继系统的联合资源分配研究

在能量受限的中继系统中,无线携能通信技术是一种有效地延长其使用寿命的方法. 本文研究具有大规模天线阵列结构的正交频分复用（OFDM）解码转发中继系统的无线携能通信,其发送端配备了大规模天线阵列. 传输过程分为3个时隙,在第一个时隙,发送端运用基于最大比传输的波束成形向中继传输能量;在第二个时隙,发送端向中继发送信息;在第三个时隙,中继使用之前收获的能量向接收端转发信息. 讨论了信息和能量传输的功率在各子载波间的分配以及3个时隙的时长分配问题,提出了一种最大化传输信息速率的时间和功率联合分配最优算法. 仿真结果表明,该算法明显优于已有功率和时间分配算法.     

一种基于混合NOMA的IRS-MEC系统能量效率优化方案

在移动边缘计算系统（MEC）中结合智能反射面（IRS）和资源分配策略以提高系统能量效率是当前国内外研究的热点。基于混合非正交多址（NOMA）传输模式,通过对用户的本地运算频率、传输功率、传输时间和智能反射面离散相移的联合优化,实现智能反射面辅助的移动边缘计算系统能量效率最大化。由于优化过程涉及难以求解的非凸分式规划问题,提出了Dinkelbach-SCA的两步迭代算法：首先利用Dinkelbach方法将初始问题转换成易于求解的形式,通过分离变量对智能反射面离散相移进行优化;其次为了解耦传输功率与时间之间的耦合关系,引入辅助变量,并结合逐次凸逼近（SCA）方法将非凸问题转换成凸问题,求出优化解。仿真结果表明采用的系统方案的能量效率优于其他对比方案,并发现系统的能量效率随用户2的最小计算数据量减少而提升。     

隧道衬砌台车模板结构优化分析

隧道衬砌台车的模板是直接与混凝土接触的工作部件,其结构强度和刚度决定了使用过程的安全性和衬砌质量。本文应用有限元计算分析的方法对隧道衬砌台车模板的2种加筋方案进行受力分析和计算,得到最优的加筋方案,为衬砌台车模板结构优化提供理论参考。     

多用户空间分集合并系统的鲁棒性研究

分析了MIMO-MRC和最优合并系统在非理想信状态信息条件下多用户分集性能的鲁棒性。考虑存在多个共信道干扰,采用多用户平均容量差（RMUD）分析了瑞利平衰落信道中两种分集合并系统的多用户分集性能对信道估计误差的鲁棒性。研究结果表明,当不存在共信道干扰时OC系统的鲁棒性优于MIMO-MRC系统,而当存在CCI时则MIMO-MRC系统优于OC系统。