基于非线性能量收集的全双工认知中继网络的联合优化方法

针对信息传输过程的时间消耗和信道估计误差对网络能效的影响,提出了一种基于非线性能量收集的全双工认知中继网络的联合优化方法。所提方法是在中继采用非线性能量收集并考虑非完美信道状态信息（CSI）的情况下,首先通过将能效非凸优化问题转化为两个凸的子优化问题,从而求出次用户和中继的传输功率以及收集的能量;其次,在保证主用户干扰门限以及最优传输功率非负的情况下,求出传输的信道容量范围;最后,将传输功率代入表达式得到关于时间的目标函数,并利用海森矩阵证明该目标函数为凸函数,进而求出最优传输时间以及功率分割因子,最终得出能效最优解。实验结果表明,在相同条件下,所提联合优化方法的能效相较于仅优化传输功率的能效提升了约84.3%;同时验证了信道估计误差因子为0.01时,所提方法的网络能效降低了约1.9%。     

具有SWIPT和自能量回收的非分时全双工中继系统

应用无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)技术实现基于无线射频信号的信息与能量传输,提出在基于无线射频网络中采用SWIPT技术的具有自能量回收的非分时全双工中继系统.该系统利用网络中多个可供电无线设备作为能量接入点(energ...     

解码转发全双工能量收集最大的多认知中继网络能效谱效权衡

在无线携能（SWIPT）支持下的全双工多认知中继网络中,为使能效谱效最大,选择能量收集最大的中继进行解码转发,以此形成一个能效谱效权衡最优化问题,采用变量变换和凹凸过程优化方法将该问题转换为凸优化问题。当权衡因子为0时,该优化问题等价于使谱效（SE）最大的优化问题;当权衡因子为1时,该优化问题等价于使系统消耗的能量最小问题。为求解该优化问题,提出一种可以直接得到使能效（EE）最大的权衡因子的改进算法,通过联合源节点发射功率和功率分割因子进行优化。所提算法分为两步：首先固定功率分割因子,得到使EE最优的源节点发射功率和权衡因子;其次,固定最优的源节点发射功率,利用能效谱效与功率分割因子之间的关系,求得最优的功率分割因子。仿真实验结果表明,相较于剩余其他中继组成的网络,能量收集最大的中继网络在EE和SE上都更优。在能效谱效方面,与只优化发射功率的方法相比,所提算法的EE提高了63%以上,SE提高了30%以上;所提算法EE和SE与穷举法相差不大,同时算法收敛较快。     

认知中继网络的物理层安全

对认知中继网络中主用户和认知用户的中断概率和窃听概率进行了研究,提出了一种根据窃听行为改变传输方式（CTMEB）的方案,即主用户和认知用户会根据是否被窃听用户窃听而采用不同的信号传输方式。若E只窃听CS,主用户采用直接传输的方式传递信号;若E窃听CS和PS,主用户根据信道状态选择信噪比较高的路线传输信号。分析推导出了窃听CS与窃听CS和PS时主用户和认知用户的中断概率和窃听概率。通过MATLAB验证了采用CTMEB方案对提高主用户和认知用户的窃听概率和中断概率的有效性。     

基于时频资源分配的认知无线中继网络物理层安全研究

提出了一种在认知无线中继网络物理层安全意义下的最优时频资源分配方案。在该方案中,主用户通过次用户的协作进行通信;作为回馈,允许次用户接入该频段传输信息。在次用户网络中,选择两个最优次用户,一个用作协作转发,一个用作协作干扰,同时在保证次用户网络传输速率的条件下,通过寻求系统的最优带宽分配因子、时隙分配因子以及次用户的协作功率,来最大化主用户的安全容量。仿真结果表明,提出的方案切实可行,能够显著提高主用户的安全容量。     

安全能量效率优化的传感器网络传输研究

研究了射频无线充能传感器网络通信系统的安全传输及能量效率问题,针对传感器网络能量受限而无线通信容易被窃听的问题,利用物理层安全技术,提出了一种两阶段的安全传输协议。通过联合优化发送功率、射频能量协方差矩阵、敏感信息波束成型以及协作干扰协方差矩阵,使得传感器网络的安全能量效率达到最大。针对所提出的非凸问题,利用Dinkelbach方法将包含分式形式的目标函数简化,利用连续参数凸近似方法将非凸问题转化为可解形式,进而使用收敛迭代算法得到原问题的近似最优解。仿真结果表明,与对比方案相比,提出的传输方案可以在保证安全通信的基础上有效提高安全能量效率。     

一种面向全双工多中继协作SWIPT网络的功率消耗方案

在全双工多中继协作无线携能通信网络中,传统的中继选择算法未考虑到未被选择中继的闲置利用问题,导致中继数量增加时网络的性能浪费愈加严重,如何开发未被选择中继的剩余潜能成为提升网络性能的关键。对此,设计了一种新的HTT(Harvest then Transmit)功率消耗方案,在中继配备电池的情形下,通过充分利用中继处的能量收集模块增加了被选择中继处的发射功率,从而进一步提升了系统容量。此外,针对提出的新的HTT功率消耗方案,考虑了BIKT(Battery Information Known at Transmitter)和BIUT(Battery Information Unknown at Transmitter)两种应用场景。仿真实验的结果表明,3种中继选择算法,即单中继选择算法、贪婪中继选择算法和穷竭搜索算法,在采用提出的新的HTT功率消耗方案后,无论是应用于BIKT场景还是BIUT场景均能有效提升系统容量并降低中断概率。     

基于人工噪声的中继网络物理层安全传输机制

针对无线自组织网的不可信中继节点会带来严重安全威胁的问题,提出利用干扰节点保障通信的物理层安全机制。其信息传输分为两个阶段:中继节点获得来自发送端和干扰节点的含人工噪声的信号;目的接收端在干扰节点的协助消噪后还原出原始信息。由于中继节点和窃听者的接收信号始终伴随严重的噪声干扰,系统具有较高的安全性。仿真结果表明,窃听者和干扰节点在处于不同地理位置时,系统均具有较大的安全传输速率。     

Research challenges towards the Future Internet

The convergence of computer-communication networks towards an all-IP integrated network has transformed Internet in a commercial commodity that has stimulated an un-precedent offer of novel communication services that are pushing the Internet architecture and protocols well beyond their original design. This calls for extraordinary research efforts at all levels of the protocol stack to address the challenges of existing and future networked applications and services in terms of scalability, mobility, flexibility, security, etc. In this article we focus on some hot research areas and discuss the research issues that need to be tackled for addressing the multiple challenges of the Future Internet. Far from being a comprehensive analysis of all the challenges faced by the Future Internet, this article tries to call the attention of Computer Communications readers to new and promising research areas, identified by members of the journal editorial board to stimulate further research activities in these areas. The survey of these research areas is then complemented with a brief review of the on-going activities in the other important research areas towards the Future Internet.     

基于物理层网络编码的两跳中继改进方案

根据物理层网络编码可以提高无线通信系统通信效率的特点,提出一种提高无线通信系统通信效率的改进方案。该方案在物理层网络编码方案的第2阶段将PCMA思想与物理层网络编码相结合,达到通信双方不间断地交换信息的目标,使得两跳中继模型在3个单位时隙内完成2个数据帧的交换。实验结果表明,与物理层网络编码方案相比,该方案能减少信息交换的时间,通信效率提高60%。     

基于天线选择的全双工中继干扰抑制

在全双工中继协作通信系统中,中继发送端和接收端之间的干扰严重影响了系统的传输性能,因此干扰抑制是全双工模式下的关键问题。与引入权重矩阵的抑制方法不同,介绍了一种在中继发送端和接收端同时进行天线选择的干扰抑制方法。在多天线中继衰落信道系统中,基于最小化干扰信道的信道容量准则,中继发送端和接收端均选择合适的天线子集。在该抑制方法的基础上,理论分析了系统信道容量的闭式表达。仿真结果表明,天线选择方案改善了系统的信道容量和误码率性能,干扰抑制效果明显,同时降低了系统的复杂性。     

基于CPLD的全双工并口设计

从介绍典型的双向并行接口入手，给出基于CPLD的全双工并口的设计实例，并讨论了通信过程中握手信号的变化，通过对调试过程中遇到问题的分析，给出改进后的设计，提出了一个切实可行的高效的全双工并口的设计方案。     

On the effectiveness of single and multiple base station sleep modes in cellular networks

In this paper we study base station sleep modes that, by reducing power consumption in periods of low traffic, improve the energy efficiency of cellular access networks. We assume that when some base stations enter sleep mode, radio coverage and service provisioning are provided by the base stations that remain active, so as to guarantee that service is available over the whole area at all times. This may be an optimistic assumption in the case of the sparse base station layouts typical of rural areas, but is, on the contrary, a realistic hypothesis for the dense layouts of urban areas, which consume most of the network energy.     

一种真正的全双工电话保密通信技术

几乎所有的电话保密系统都使用回波抵消技术来实现全双工通信。不幸的是,由于受实际电话信道特性的影响,该技术至今尚未完全解决这一全双工难题。本文在此介绍一种改进方法,实验表明,使用该方法,可获得类似明话的全双工通信效果。     

一种基于主从机制的认知Ad Hoc网络可靠路由方法

为了解决认知Ad Hoc网络中节点和链接失效问题,提出一种基于主从机制的认知Ad Hoc网络可靠路由构造方法MSMRC。该协议考虑了网络中主用户活动规律,引入链路可靠时长和信道可靠时长的度量来设计主路由和备份路由。当现有路由失效时,通过预先构造的备份路由快速恢复认知用户之间的通信。实验表明,MSMRC协议能够显著降低平均路由开销,而且可以提高网络的数据包投递率和链路修复率,保证了网络端到端通信的服务质量。     

基于电子认证的高校教务管理系统的设计

电子认证是近几年发展起来的用于保证网络数据传输安全的一项实用技术。通过分析目前高校教务管理的实际需求,提出了一个基于电子认证的高校教务管理系统的设计思想和总体框架,并结合C／S、加密、数字签名、Socket通信和多线程等技术对如何实现网络实时通信与数据安全传输进行了详细的阐述。     

无线传感器网络覆盖控制技术研究

无线传感器网络具有广泛的应用背景,目前已经发展成为一个重要的计算平台。但是,由于无线传感器网络自身的特点,使其也面临许多问题,如何有效地进行覆盖控制,在保证网络覆盖质量的前提下,减少能量消耗,延长网络寿命是其中最重要的问题之一。覆盖控制可以使无线传感器网络的资源得到优化分配,更好地完成环境监测、信息获取和数据传输等任务。本文总结了近年来提出的各种覆盖控制问题的、具有代表性的研究成果,并对相关覆盖控制协议与算法进行了分析比较,最后指出了目前覆盖控制技术存在的问题,对全文进行总结。