星地链路中基于毫米波大规模MIMO的混合预编码算法研究

为了提升星地链路通信系统频谱效率,针对毫米波(millimeter Wave, mmWave)大规模多输入多输出(Massive Multiple Input Multiple Output, Massive MIMO)系统,在正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)算法的基础上,提出了一种改进的OMP (Improved-OMP)混合预编码算法。针对星地链路间通信的特定场景,引入了基于扩展的Saleh-Valenzuela (S-V)信道模型;针对OMP算法中求解模拟预编码矩阵时存在迭代次数过多的问题,在结合多步长思想的基础上,从天线阵列响应集合中选取与射频链路(Radio Frequency Chains, RF Chains)相等的前多列作为模拟预编码矩阵;为了克服OMP算法中的伪逆运算复杂度较高的问题,结合矩阵分解和H9lder不等式简化了数字预编码的求解。仿真结果表明,在理想的信道状态信道条件下,当RF Chains的数量和数据流的数量之间的差距较小时,Improved-OMP算法可以获得更优的性能。Improved-OMP方案有效地降...     

基于约束多目标免疫算法的多载波卫星通信系统链路支持性优化

毫米波通信系统因为带宽宽和易于小型化的特点被广泛应用于卫星通信中,基于提高多载波卫星毫米波通信系统容量的链路支持性优化面临诸多性能指标权衡的难题,如:降低上行EIRP需求,提高转发器功率利用率,增强链路稳健性等,将多目标优化思想引入到毫米波卫星通信系统的支持性优化模型,提出一种约束多目标免疫算法(Constrained Nondominated Neighbor Immune Algorithm,C-NNIA),并进行了相应的建模、仿真和优化.表明该算法可获得优于传统直接求解(Direct Search,DS)算法和基于单目标可变邻域搜索(Variable Neighbourhood Search,VNS)算法的Pareto最优解,且算法具有更好的约束处理能力、多样性保持能力以及快速收敛特性.最后,通过对最优解集的设计变量以及性能度量参数的统计和分析,获得了具有指导性的设计参考.     

MIMO下行链路中的多用户调度算法

针对采用随机波束成形的MIMO下行链路,提出了一种多用户调度算法。在接收端利用每个用户在各个波束方向上的比例公平性参数来得到容量门限。仿真结果显示,这种调度算法相比其他门限调度算法,在系统性能无明显损失的情况下,有效地减小了反馈量。     

超密集组网下基于链路效率的多连接小区选择算法

在5G超密集网络场景下,通过用户双/多连接技术可提高用户吞吐量,降低频繁切换带来的链路失效率。但是,随着链接数的增加,链路管理和资源分配带来的控制信令开销将增加,多链路带来的边际效益递减。为此,提出了多连接链路效率的概念,据此设计了基于链路效率的小区选择算法。该算法基于最大化用户和平均链路速率问题,在基站端及用户端采用变量松弛和拉格朗日对偶分解法来求解。仿真结果表明,多连接的小区选择问题能提高系统吞吐量,在获得更大的用户和速率的同时,也带来链路使用效率的提升。     

基于列生成的云平台资源约束项目调度研究

随着云计算技术的不断发展,越来越多的实验室以及办公环境都采用云平台来获取计算资源。但是,在对云平台相关技术的研究过程中,发现对于云平台资源约束项目的调度问题一直都是一个比较大的挑战。主要原因就是,对资源约束项目进行调度需要考虑资源利用率以及调度的时间成本。根据问题建立了资源约束项目资源库调度模型和一种基于列生成算法的云平台资源约束项目算法。通过与拉格朗日技术、数字优化技术及自适应遗传算法等进行实验对比。结果表明,该方法在问题的解决上是具有明显优势的,也验证了该方法的有效性。     

基于IAFS算法的毫米波大规模MIMO混合预编码方法

毫米波大规模多输入多输出系统可以通过部分连接混合预编码方法克服其信号路径损耗带来的不利影响,具有硬件实现复杂度低、能量效率高的优点,当输入的数据流数与射频链路数相等时,可以采用基于串行干扰消除的混合预编码方法。当输入的数据流数与射频链路数不相等时,提出了一种基于改进人工鱼群（IAFS）算法的混合预编码方法。其核心思想是基于频谱效率最优化准则和部分连接结构的特点,将针对模拟预编码矩阵变量的频谱效率优化问题转化为基于矢量变量的频谱效率最优化问题,利用IAFS算法进行寻优求解完成预编码矩阵设计。仿真结果表明,所提方法在低信噪比条件下具有较好的频谱效率与能量效率性能,有望在现实场景中得到应用。     

基于OFDM系统的下行链路调度算法

0引言 在新一代宽带无线通信系统中,正交频分多址接入（OFDMA）技术以其独特的魅力逐步取代了单载波扩频技术（如CDMA）而成为主流的基本发送技术。3GPP最终选择了OFDMA为长期演进计划（LTE）下行链路技术。OFDMA可以进行时域、频域和码域的灵活资源分配和调度,这在CDMA系统中是无法实现的。     

基于人工蜂群算法的毫米波大规模MIMO混合预编码设计

针对传统的毫米波大规模多输入多输出(Multiple-Input Multi-Output, MIMO)系统存在硬件成本高和系统开销大等问题,提出一种基于人工蜂群(Artificial Bee Colony, ABC)算法的部分连接结构的数字模拟混合预编码方案。数字域部分采用经典的迫零(Zero-Force, ZF)预编码,在此基础上,推算了实现系统可达和速率最大化时,其模拟预编码矩阵应满足的条件,并进一步利用ABC算法的思想,把混合预编码矩阵设计问题等效为随机搜索寻优问题,求得最优的预编码矩阵。针对传统的ABC算法探索与开发能力未能达到很好的平衡这一缺陷,又提出一种基于交叉操作的全局ABC算法的解决方案。通过理论分析和仿真结果表明,相比传统算法,所提出的算法在系统总速率与算法收敛速度等方面的性能都有所提升。     

基于TDMA的分布式全双工链路调度算法研究

为了解决无线Ad hoc网络在负载较重时网络性能差等问题,提出了一种将TDMA（Time Division Media Access）与CCFD（Co-time Co-frequency Full Duplex）相结合的分布式全双工MAC（Media Access Control）协议.数据传输前节点首先在链路共存准则的基础上进行抑制检查,随后主链路按一定的优先级筛选二级链路并发起调度请求,调度所需的四次握手过程在业务时隙头部完成.本协议在不影响传统TDMA半双工通信的条件下,增加同一时隙中可以共存的链路数,改善网络的吞吐量和时延性能.     

蜂窝网络下行链路单反馈干扰对齐算法研究

干扰是无线蜂窝网络面临的主要问题之一。蜂窝网络干扰对齐能消除干扰的影响从而提高系统信道容量。经典蜂窝网络下行链路干扰对齐算法仅优化单个用户自身信道容量,从而限制了蜂窝小区整体信道容量的提升。从提高蜂窝小区总信道容量出发,该文提出一种蜂窝网络下行链路单反馈干扰对齐算法。构建了蜂窝网络下行链路干扰对齐数学模型;在用户端以最大化用户SINR为目标构造接收矩阵;而在基站端以最大化小区总信道容量为目标构造预编码矩阵,并通过梯度投影算法来求解该优化问题。实验结果表明,相比于传统蜂窝小区下行链路干扰对齐算法,新算法可有效提高蜂窝网络下行链路信道容量。     

用于多信道无线网络的综合链路速率分配算法

This paper presents a link allocation and rate assignment algorithm for multi-channel wireless networks. The objective is to reduce network conflicts and guarantee the fairness among links. We first design a new network model. With this network model, the multi-channel wireless network is divided into several subnets according to the number of channels. Based on this, we present a link allocation algorithm with time complexity O(l2 ) to allocate all links to subnets. This link allocation algorithm adopts conflict matrix to minimize the network contention factor. After all links are allocated to subnets, the rate assignment algorithm to maximize a fairness utility in each subnet is presented. The rate assignment algorithm adopts a near-optimal algorithm based on dual decomposition and realizes in a distributed way. Simulation results demonstrate that, compared with IEEE 802. 11b and slotted seeded channel hopping algorithm, our algorithm decreases network conflicts and improves the network throughput significantly.     

Dual-Radio传感器网络中一种多功率多信道数据收集调度策略

MMDC首先为每个节点构造数据收集的能量消耗最优路径;然后考虑网内通信冲突、数据收集时延等因素,构建MPST,使数据收集能耗小、冲突少、时延低;最后在MPST的基础上运用CALS完成数据收集,CALS借助较少的Radio和信道,消除链路间的通信冲突与干扰,实现多条链路无冲突并行收发数据,从而优化数据收集效率.实验结果表明,MMDC可有效降低数据转发时延,缩短数据收集时间,减少网络能量消耗,提高网络吞吐量.     

一种基于幅度补偿的毫米波近场成像算法

毫米波近场全息成像中通常忽略幅度因子影响成像质量,且成像效率较低。针对以上问题,提出一种基于幅度补偿的近场成像算法。该算法首先对雷达回波信号进行幅度补偿,然后采用降维操作降低算法复杂度。实验结果表明,相对于全息成像,所提近场成像算法不仅可以提高图像重构质量,还能加快成像处理速度。     

一种新的基于压缩感知的毫米波信道估计算法

针对传统稀疏重构算法需要信道稀疏度先验信息、复杂度高、不利于实际应用的问题,提出了一种新的基于波束空间分解的稀疏度自适应毫米波信道估计算法。该算法利用毫米波信道稀疏性的特点对信道进行波束空间分解,构造基于码本的感知矩阵,获得l1范数约束问题模型;其次结合分段弱匹配追踪算法,采用弱阈值从感知矩阵筛选原子,再通过分组选择机制对选择的原子进行二次优化;最后根据最小二乘法估计出毫米波信道。仿真结果表明,所提算法的估计精度和复杂度在低信噪比和低训练长度情况下明显优于传统匹配追踪算法。     

基于链路选择因子的高速无线个域网自适应时隙调度算法

本文提出了一种基于链路选择因子的高速无线个域网自适应时隙调度算法.在利用服务曲线对网络QoS需求进行建模的基础上,结合由链路质量获得的实时最优帧长,算法可以得出各个链路的选择因子.同时,选择因子的控制参数k能够决定调度算法的偏重点是链路质量还是业务QoS.仿真结果表明,该算法能在保证网络公平性的基础上有效地提高系统吞吐量.     

一种用于前向分组数据业务的新调度算法

该文通过分析前向分组数据业务中应用的各种调度算法的性能,指出调度算法的吞吐量和公平性之间必然存在着折衷关系.在满足给定的公平性要求的情况下,吞吐量累积分布函数曲线越靠近公平性准则,吞吐量越高.基于这个认识,该文提出一种新的调度算法,它可以通过调节参数来改变吞吐量和公平性曲线的关系.而且,从吞吐量和公平性曲线折衷的角度出发,可以比较容易地找出一种近似最优解.     

基于子树丢包模式的链路丢包率快速推断算法

为提高网络链路丢包率的测量速度,本文提出一种基于子树丢包模式的链路丢包率推断算法.该算法通过选择合理的链路丢包率初始值以减少迭代次数;根据端到端测量结果将网络拓扑划分为传输状态确定性区域和非确定性区域,避免确定性区域冗余分解造成的时间开销;通过对非确定性区域子树丢包模式按层分解,以子树丢包模式为基本计算单元,减少非确定性区域链路丢包的重复分解过程,提高链路丢包率计算速度.仿真结果表明,该算法能在不损失测量精度的前提下,减少链路丢包率测量总时间,提高测量速度.     

基于预留的802.16MAC层资源调度算法

提出了一种IEEE802.16系统中基于预留的MAC层资源调度方法,可以有效的解决IEEE802.16系统中高优先级业务过多占用优先级业务带宽而带来的不公平性问题。仿真结果表明,与原有资源调度算法相比,这种算法能够在满足各种业务对QoS要求的同时,具有更好的公平性和更高的带宽利用率。     

一种基于OFDMA的无线多播比例公平调度方案

为了在无线多播网络中提高系统吞吐量,该文提出了一种新型的多播组间公平的无线资源分配方案。方案在保证公平分配无线资源的基础之上,运用设置平均误块率门限的方法,在系统的多用户分集增益和多播增益之间找到了最佳平衡,从而提高了系统的吞吐量。理论和仿真分析表明,与已有的传统多播方案相比,该方案在保证误块率不超过用户忍受的最高限度时,系统能够提供更高的吞吐量。该方案在实际应用中,具有一定的可行性和可操作性。