基于强化学习的应急无人机通信中继选择策略

在基站无法提供通信支撑区域,可引入无人机群作为中继节点来搭建无人机应急通信网络。针对无人机如何高效选择最优中继节点及保证系统吞吐量最大化问题,提出一种基于SA-SARSA强化学习算法的无人机中继选择策略。在所有的中继节点通过解码重传(DF)之后进行转发,得到用户端最大比合并后的平均吞吐量的表达式,通过设定SARSA算法的状态、动作、奖励函数,选择回报值最大的中继节点。同时,引入退火算法来使源节点探索到更多的中继节点,从而使无人机群通信网络性能达到最优状态。仿真结果表明,与改进前的SARSA中继选择策略相比,所提的SA-SARSA中继选择策略占理想算法比例提升10%。同时,在相同总功率条件下,所提策略所选的中继节点的吞吐量比Q-learning中继选择策略、SARSA中继选择策略分别提升了8%、13%。     

基于最优功率分配原则的无线网络D2D用户通信质量分析

构建了一种基于最优功率分配原则的D2D用户通信质量分析算法,能够促进通信网络吞吐量获得明显提高,从而为D2D用户提供最佳资源分配方案。研究结果表明:研究构建得到的资源分配算法实现了吞吐量的显著提高,表现出比其它两种算法更优的计算性能。当D2D用户不断变多后,所有算法都获得了更高的吞吐量。在同样的D2D用户数情况下,采用资源分配算法可以获得比其它算法更优的运算性能。当最大发射功率提高后,吞吐量也明显上升,显著改善了算法性能。当蜂窝用户在系统中的最小速率需求持续提高后,将会引起整个系统出现吞吐量持续减小的情况。     

中压配电网电力线载波通信组网优化方法*

为进一步完善中压配电网电力线载波通信(PLC)组网的灵活性和可靠性,在结合中压配电网的实际拓扑结构和信道环境的基础上,提出了一种基于遗传算法的PLC组网方法。该方法综合考虑了节点间实际距离、节点间链路衰耗、连接节点衰耗、节点自身价值及链路价值等因素,利用遗传算法计算网络的最大价值函数,确定网络的最佳链路集。在最佳链路集基础上,求取各通信节点的节点度,将节点度数值较大者作为网络的中继节点,进而完成配电网PLC的优化组网。与蚁群路由算法相比,文中算法考虑了配电网的实际拓扑结构与信道特性,中继节点和链路分配更为合理,使PLC网络具有更高的网络价值和网络传输效率。     

面向协作通信的忙音信道接入机制

与传统无线传输相比,虽然协作中继节点的参与可以大大提高无线网络性能,然而协作中继会带来严重的信道竞争问题,这给协作通信环境中的信道访问控制带来挑战。为了解决这个问题,提出一种RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)与忙音结合的MAC(media access control)信道接入方案。该方案使用3个忙音来标识信道的使用状态,并解决协作通信中的隐藏终端和暴露终端问题。基于忙音信号,还提出了一种带宽节俭的协作节点选择算法。通过侦听忙音信号,源节点可分布式地选择最优的协作节点。理论分析和仿真实验表明所提方案能有效地提高协作通信中的信道利用率,很好地解决了协作通信中的隐藏终端暴露终端问题。在数据包大小超过3 500 B时,本协议中暴露终端受传输节点阻塞的时间不到整个传输时间的10%。     

改进蚁群算法的无线传感器网络路由优化与路径恢复算法

无线传感器网络中的能耗问题一直是研究的热点之一。为了寻找网络中数据传输的最优路径,提出了一种新的基于蚁群算法的无线传感器网络路径寻优和恢复算法。通过改进的启发函数,综合考虑节点通信时的传输距离、传输方向和剩余能量,使得从源节点到目的节点能够找到一条最优的路径,以降低网络的能量消耗、延长网络的生存周期。同时提出了基于死亡节点的路径恢复策略,使得在最优路径上出现节点死亡的情况时,最优路径能够快速恢复,以减少路径再次寻优的时间。通过仿真实验,结果表明新的蚁群算法能够有效降低节点的能量消耗,延长网络生存周期,并在出现节点死亡时,能够对最优路径进行快速恢复。     

基于图着色的D2D资源分配算法研究

D2D通信是允许两个相邻用户在通过基站的控制下共享蜂窝用户的频谱资源来直接通信的技术。D2D用户与蜂窝用户共享资源而引入的额外干扰会降低系统的性能,因此资源分配成为D2D通信的一个重要问题。针对D2D用户密集场景下最大可接入数量问题提出了一种基于图着色的资源分配算法,其中将D2D用户对视为一个顶点,蜂窝用户的资源视为一个个簇,对顶点进行着色即对其分簇。仿真分析可以看出,所提出的方案能够增加网络最大可接入的D2D用户对的数量,有效提高了系统容量。     

无线传感器网络中分布式网络信道编码性能研究

智能电网的无线传感器网络中,多个源节点通过中继协作与一个目的节点进行通信,这种场景称为多址接入中继信道（MARC）。针对多个中继节点的MARC,分析了基于Turbo乘积码（TPC）的自适应分布式网络信道编码（ADNCC）。ADNCC中,每个源节点采用相同的线性系统分组码对自己的信息独立编码,广播发送到中继和目的节点。中继节点将所有源节点的码字作为行码,采用第二个线性系统分组码进行列编码,只将新产生的列校验元传送目的节点。目的节点接收到来自源节点的码字和中继节点的列校验元构成一个完整的乘积码,目的节点进行Turbo译码。研究了源-中继链路（S-R链路）对ADNCC性能的影响,提出了选择式编码协作（S-CC）和估计式编码协作（E-CC）2种解决方案,仿真结果表明,E-CC方案的性能比S-CC方案好,在加性高斯白噪声（AWGN）信道下,有超过3dB的编码增益。     

一种面向电力物联网的认知D2D网络能效资源分配算法

在电力物联网中为了提高D2D(device-to-device)网络的频谱效率和系统能效,考虑不完美信道状态信息(channel state information, CSI)的影响,提出了一种鲁棒能效最大的资源分配算法。考虑D2D用户最大发射功率约束、蜂窝用户功率约束和共道干扰功率约束,建立下垫式频谱共享模式下混合蜂窝/D2D通信的上行传输资源分配模型;考虑蜂窝用户干扰中断约束,基于最小最大概率机和辅助变量法,将原非凸优化问题转换为凸优化求解。基于凸优化理论,获得鲁棒资源分配问题的解析解。仿真结果表明所提算法的有效性。     

网络编码协作中继系统的功率优化分配研究

研究了基于网络编码的协作中继功率分配问题.在系统的总能量一定的前提下,使用传统的两用户单中继模型对源节点和中继节点的功率进行优化分配.假设模型中源节点与中继节点之间能进行无误传输,其他链路存在噪声,最后用系统中断概率来衡量系统的性能.分析得出当能量分配比例取某一固定值时,系统的中断概率达到最小,系统的性能也最好.     

基于人工神经网络的联合中继和干扰选择策略研究

针对多中继通信网络,中继选择算法效率低及潜在窃听节点的安全威胁问题。提出一种基于人工神经网络的联合中继和干扰节点选择策略。首先,采用解码转发(decode-and-forward, DF)中继协议,构建存在窃听节点的多中继协作通信网络,结合协作干扰策略,推导得到系统安全中断概率的闭合表达式;然后,对神经网络进行训练,将相关节点的信道状态信息(channel state information, CSI)作为输入对模型进行训练,获得最优模型参数;最后,利用部分数据集验证模型,仿真结果表明对最优节点选择的正确率能够达到93%以上。与传统选择方案相比,所提方案实现复杂度降低且计算时间明显减少,并且有效改善了系统的安全性能。     

协作通信中的发射功率分配

对于无线通信系统来说,特别是对单天线节点的无线通信系统,采用协作通信技术可以有效地提高系统性能.发射功率的分配会影响系统的性能,故合理分配源节点与目的节点的功率将提高功率的利用率.基于简单的三点DF中继协作模式,研究了源节点与中继节点的功率分配问题.     

网络模式下配电物联网载波通信匹配组网方法

为进一步完善电力线载波通信技术在配电网中组网的灵活性及可靠性,结合拓扑实例,提出网络模式下配电物联网载波通信系统自适应匹配组网方法.构建配电网络链路通信质量矩阵,根据矩阵元素对网络中各通信节点进行区域网的划分及中继节点的选取,完成网络各通信节点的初步组网;在网络模式下采用混沌粒子群优化算法,依次对各区域网内部节点进行节...     

大容量远距离输电网暂态稳定控制方法的探讨

大容量远距离输电系统在远距离联络线发生故障时，往往需要在送端切机、受端切负荷以维持系统稳定。考虑到这类系统的特点，按照负荷节点与联络线接入点的电气距离建立“缓冲层”，同时考虑负荷供电可靠性，提出了一种由近及远分层切负荷的方法。这种方法既能简化控制策略表，又易于装置的配置，对于大容量远距离输电系统而言是一种有效的暂态稳定控制策略。基于分层的思想，文中还提出了保护稳定控制一体化的实现方案。     

用于电力系统信息综合传输的改进加权公平队列调度算法

为保证电力系统信息综合传输中各种信息业务的服务质量,提出一种改进的最坏情况下公平的加权公平队列(improved worst-case fair weighted fair queueing plus,IWF2Q)调度算法。该算法通过在WF2Q算法的虚拟开始时间和虚拟完成时间计算公式中引入"虚拟延迟时间",解决了电力系统信息综合传输中由WF2Q算法导致的推迟传输高优先级信息业务分组的问题。以NS2为工具,建立了基于区分服务体系结构模型的IEEE 14母线系统信息综合传输网络仿真模型,运用网络仿真方法定量评估了以IWF2Q算法实现基于区分服务体系结构模型的电力系统信息综合传输时各类信息业务的实时性和公平性。仿真结果表明,IWF2Q算法降低了高优先级信息业务分组延时,同时兼顾综合传输的各类信息业务间的公平性,证明了IWF2Q算法的有效性和可行性。     

多跳AF中继中的动态混合携能通信

考虑从信源到信宿经过m跳的多跳AF中继传输,给出了混合时间分配和功率切割的无线携能通信协议的帧结构构建过程。在每个中继的总传输功率和吞吐量一定的约束条件下,评估了功率传输效率和信息传输性能之间的权衡关系。导出了双参数混合的非闭合形式表达式,计算出在给定节点吞吐量下的最大可实现跳数。数值仿真结果表明,为了扩展网络覆盖范围和保证能源效率,可以通过不同的中继跳数动态调整两个参数,以实现最佳的无线携能通信性能。     

不同功率分配与中继位置下协同通信SER性能分析

在中继端运动与静止两种情况下分析了一个两用户放大转发协同通信系统的误码率(symbol-error-rate,SER)性能。首先得到M-PSK调制下的SER封闭表达式与相应上界,以此提出一个最优功率分配方案(optimum power allocation,OPA),目的是使得SER最小,然后讨论了在最优与等功率分配(equal power allocation,EPA)两种方案下中继按照椭圆拓扑运动时对SER的影响。EPA方案下,精确最优中继位置恰在源端与目的端的中点处,但是在OPA方案下最优位置却离目的端更近,并且,无论中继端运动还是静止,OPA方案都能得到比EPA更好的SER性能。