面向密集热点区域的多层异构网络建模方案

针对5G/B5G网络热点通信场景中基站（BS）部署的异构性以及用户设备（UE）与BS之间的耦合问题,提出一种面向密集热点区域的三层异构网络建模方案。将宏BS （MBS）和微微BS （PBS）的位置建模为泊松点过程,将分散在热点中心的UE和低功耗毫微微BS （FBS）建模为泊松簇过程,将PBS覆盖范围之外的UE和FBS建模为两个独立的泊松洞过程。在此基础上,设计UE分类和级联准则,推导簇中心和簇边缘UE的级联概率与级联距离的统计表达式,并考虑有序FBS和非有序FBS的两种级联情况。实验结果表明,当目标UE与FBS级联时,非有序FBS情况下的级联概率优于有序FBS情况,当目标UE与MBS或PBS级联时,有序FBS情况下的级联概率优于非有序FBS情况。     

多层无人机毫米波异构网络的吞吐量研究

针对5G/B5G网络的热点场景中存在数据流量激增及基站与用户设备（UE）之间空间耦合的问题,构造一种基于泊松簇过程的无人机（UAV）协助的多层毫米波异构蜂窝网络模型。为提高该多层网络模型的平均区域吞吐量（AAT）,提出基于最大偏置接收功率（BRP）准则的4层级联方案。借助毫米波传输模型和随机几何数学工具,通过UE级联概率及各层基站对UE干扰的拉普拉斯变换,推导出系统条件覆盖概率和AAT的数学解析表达式。研究UAV基站投影在地面上的分布方差、地面基站的密度对级联概率的影响,比较不同级联方案可获取的系统AAT。仿真结果表明,基于最大BRP准则的4层级联方案能够显著提升系统AAT,增强系统性能。     

基于非最佳用户级联方案的异构网络物理层安全研究

基于非最佳用户级联(UC)方案,研究多层异构网络(HetNets)的物理层安全性能。利用随机几何运算将网络节点建模为齐次泊松点过程,并借助概率统计数学工具,推导出多层HetNets的系统安全概率表达式,分析发射功率、安全门限及窃听者密度对系统安全概率的影响。仿真结果表明,当基站发射功率较小时,非最佳UC方案的安全性能优于传统最佳UC方案,当基站发射功率较大时,两者安全性能趋于相同,且非最佳UC方案下的系统安全概率随着发射功率的增大先减小后增大,稳定性更高。     

基于泊松分布的无线传感器网络分簇协议性能优化

针对LEACH协议中网络能量效率低的问题,提出了一种基于节点泊松分布的WSNs分簇协议性能优化方法。基于对协议中簇头、成员节点能耗和协议总能耗的分析,推导出优化的分簇数目和网络生命周期。然后基于节点泊松分布密度对网络性能进行优化分析。理论分析和仿真实验表明:适当增大节点泊松分布密度,并选取优化的分簇个数,能够有效改善网络的能耗性能,并可延长网络的生命周期。     

基于Macro、Femto的双层网络的性能分析

主要研究在已有的宏基站网络的基础上部署"毫微微蜂窝(Femto)"基站,从而形成独特的双层网络结构下终端用户的接收信噪比(SIR)的分布。通过对宏基站、Femto基站分别进行Fluid Mod-el、空间泊松随机点过程进行建模,推导出用户的接收信噪比的分布函数。大量的蒙特卡洛仿真结果表明,所推导出的理论分析结果能十分准确地描述终端用户的接收信噪比,其理论分析方法可以方便地用于网络性能分析、设计与优化。     

基于Voronoi图和复合泊松过程的WSN覆盖算法设计

设计了一种基于Voronoi图和复合泊松过程的分布式算法。利用Voronoi图的性质,传感器节点能够同时进行冗余判定和感知半径调节来消除覆盖冗余;利用休眠节点的复合泊松探测过程,能够及时发现工作节点的失效并弥补网络的覆盖漏洞,使网络由单纯的完成监测任务变为动态调整拓扑以适应环境变化。仿真结果表明网络能准确调度节点状态,并且对工作节点失效具有很好的鲁棒性。     

基于能效的异构蜂窝网络微基站部署研究

针对齐次泊松点过程下异构蜂窝网络的能量效率进行了研究。首先,利用齐次泊松点过程对异构蜂窝网络进行建模;然后在瑞利信道环境下给出了系统的覆盖率和可达速率的表达式,并且推导了能量效率的闭合形式的表达式;最后,通过凸优化算法对微基站密度进行优化,使网络能量效率达到最大。仿真结果表明,微基站的密度对系统能量效率有显著的影响,通过合理的设置微基站密度能有效提高系统的能量效率。     

大规模无线传感网基于CFSFDP和泊松混合模型的分簇路由算法

针对无线传感网随规模的扩大其节点能量利用率较低的问题,提出了一种适用于大规模无线传感网的基于CFSFDP和泊松混合模型的分簇路由算法(CRCPMM).其核心思想是:在基站利用改进的CFSFDP算法自动估计簇的数目K值并选取聚类中心,然后运用泊松混合模型将节点合理聚类,以保证聚类效果最优;簇间采用多跳传输方式,综合考虑簇首等效剩余能量、簇首之间的距离以及多跳路径与理想最优路径之间的角度.仿真结果表明:与低功耗自适应集簇(LEACH)协议、分布式能量有效非均匀成簇(DEBUC)协议相比,CRCPMM协议在大规模网络中具有明显的优势,能够有效均衡节点能耗,延长网络生命周期.     

非泊松工件流CSPS系统的Q学习算法适用性仿真研究

研究工件非泊松到达情况下, 传送带给料加工站(CSPS)系统无法建立成半马尔可夫决策过程(SMDP)模型 时, Q学习算法的适用性问题. 首先, 以马尔可夫调制泊松过程(MMPP)和半马尔可夫调制泊松过程(SMMPP)来模拟 非泊松工件流, 并在相同的平均到达率下, 仿真评估其Q学习算法性能, 并分别与泊松工件流情况下的Q学习算法性 能进行比较: 其次, 在非泊松工件流情况下, 观测以实时统计平均到达率作为工件标准泊松到达率的理论优化情况: 最后讨论在MMPP和SMMPP叠加混合非泊松工件流情况下CSPS 系统的Q学习算法性能. 实验表明, 在工件非泊松 到达情况下Q学习算法依然能学到较好的控制策略, 从而说明了CSPS系统中Q学习算法的适用性.     

异构蜂窝网络中基于社区检测的跟踪区域规划方案

面向海量小蜂窝部署环境,在异构蜂窝网络跟踪区域(TA)规划过程中会出现位置更新信令不均匀和乒乓效应等现象。针对该问题,提出一种基于Newman快速社区检测算法的TA规划方案。将TA规划建模为复杂网络中的社区检测问题,并应用社区检测中的Newman算法得到网络中的社区划分结构。通过引入社区划分的模块度概念衡量方案性能,实验结果表明,与基于博弈的TA规划方案相比,该方案在小蜂窝数量和小蜂窝泊松分布期望值较高的情况下模块度平均提高0.107,规划性能较优。     

A clustering deployment scheme for base stations and relay stations in multi-hop relay networks

Suitable deployment for the base stations and the relay stations is one of the most important features for the portable devices to obtain a high data transmission rate in multi-hop relay networks. In this paper, a novel clustering algorithm is proposed to select the appropriate deployment locations for the base stations and relay stations from the candidate positions by accounting for the traffic demands and using the uniform cluster concepts. Based on the different candidate positions, the proposed scheme makes an adaptive decision for selecting the deployment sites of the base stations and relay stations. A reasonable network throughput and coverage ratio can be obtained by balancing the network load among the clusters. Our simulation results indicate the superior performance of our proposed deployment scheme in achieving the appropriate performance for the network throughput and coverage ratio. Additionally, a suitable deployment budget can be utilized in multi-hop relay network systems.     

Performance analysis for range expansion in heterogeneous networks

In this paper, the uplink and downlink performance of a two-tier heterogeneous network （HetNet） with range expansion （RE） is analyzed. Different from previous works, base stations （BSs） are modeled as a spatial Poisson point process. This model can not only capture the irregularity of the BS deployment but also lead to closed form expressions. With the analytical results, the impacts of several key parameters on the coverage and throughput performance are investigated. Our results justifies the effectiveness of RE and Pico deployment. Based on our analyses, certain attention should be made on the RE design to balance the uplink and downlink performance. Our analyses are corroborated by simulations and can thus serve as a flexible and quick guidance for system design without complicated and time-consuming system-level platform construction and simulation.     

超密集网络中基于Stackelberg博弈的非统一定价功率控制

针对超密集网小区同频部署中产生的区间干扰问题,提出基于Stackelberg博弈的非统一定价功率控制方案。首先,建立基于Stackelberg博弈的非统一定价功率控制模型,并通过该模型求解出基于价格的最优发射功率,此发射功率是关于干扰价格的函数;接着通过引入拉格朗日函数求解出相应基站的最优干扰价格,由控制器把干扰价格发送给相应的基站,并由基站调整自己的发射功率值去减弱对当前用户的干扰。仿真结果表明,与基于Stackelberg博弈的统一定价功率控制方案相比,所提方案在系统平均中断概率上平均下降了3个百分点。与基于基站权重的功率控制方案相比,在基站数量低于105时,所提方案在平均中断概率平均上上升了1.4个百分点;而当基站数超过105时,所提方案在平均中断概率上平均下降了1.6个百分点。此外,与这两个方案相比,所提方案在系统平均吞吐量上分别提升了12个百分点和10.5个百分点;在系统平均频谱效率上分别提升了9个百分点和8.5个百分点;在系统平均功率效率上分别提升了13个百分点和12个百分点。实验结果表明所提方案能够在部署更多基站情况下更好地提高蜂窝系统的性能。     

基于随机几何的无线中继网络上行链路精细化性能分析

无线网络用户呈现数量剧增、分布灵活多变的趋势,而传统蜂窝网络的拓扑结构已不能满足所有用户的服务需求。为改善小区边缘区域的上行覆盖率,构建了一种基于随机几何的无线中继网络模型,其中基站服从泊松点过程分布,中继节点围绕基站服从截断式聚类过程分布。在此网络中,中继节点通过放大转发策略将小区边缘用户的数据上传至基站。为了精细化分析网络模型的性能,文中基于信干比理论推导出每跳链路的条件覆盖率的矩,从而获得信干比meta分布的解析表达式,即条件覆盖率的分布。相比传统的针对覆盖率期望值的性能分析,基于信干比meta分布的分析能够揭示出条件覆盖率大于一定阈值的网络用户比例。实验仿真结果验证了所推导出的理论表达式的正确性。另外,通过调整中继节点分布的半径以及方差参数等,研究了中继节点的分布参数对信干比meta分布的影响。最后,通过比较上行功率控制的功率补偿因子对网络覆盖率的影响,为后期研究网络性能优化提供了帮助。     

Extraction of material parameters of a bi-layer structure using Terahertz time-domain spectroscopy

For a bi-layer structure consisting of a film deposited on a substrate,a new extraction method is proposed using which we can extract both the material parameters of the film and the thickness of the substrate from the measured Terahertz transmission through it,so long as the complex refractive index of the substrate is known beforehand.This method is applicable to a range of refractive indices of the film less than the refractive index of the substrate and a very wide range of layer thicknesses from 20μm to at least 200μm.It is very useful in some cases where the thickness of the substrate cannot be determined using conventional methods such as a Vernier caliper or micrometer screw.     

基于非泊松点过程建模的微基站部署研究

为了提升实际基站部署时的合理性,针对异构蜂窝网络(HetNet)的基站部署,同时考虑了宏基站(mac-ro base station,MBS)与宏基站、宏基站与微基站(pico base station,PBS)部署的相关排斥性,采用蜂窝网络渐进增益分析法推导出两层非泊松网络的覆盖率,并针对网络能效进行分析,推导出系统吞吐量和网络总能效.最后,提出了一种针对微基站发射功率的能效优化算法,通过优化PBS发射功率使网络能效最大化.仿真结果表明,提出的模型覆盖率优于两层HPPP模型,能效优化算法最高可使系统能效提高约30％,在实际基站部署时应调整合适的基站间距和发射功率.     

Coverage probability driven dynamic spectrum allocation in heterogeneous wireless networks

In this paper,we design a dynamic spectrum allocation(DSA) scheme for heterogeneous cellular wireless networks with special interest on guaranteeing the cell coverage probability.To this end,considering users spatial distribution,we propose a new interference control(IC) model,which guarantees SINR(signal to interference plus noise ratio) requirements of different services and ensures the coverage performance of base stations(BSs).Under such an IC model,we formulate the DSA scheme as a combinatorial optimization problem.Since the problem is computationally intractable,we design an algorithm for its solution based on graph coloring.Simulation results indicate that the proposed DSA scheme can increase the total spectrum utility while effectively controlling the interference among BSs and meeting SINR requirements of users.     

基于微基站功率分配的异构蜂窝网络能效优化

针对异构蜂窝网络中微基站密集部署带来能耗不断攀升的问题,对二层异构蜂窝网络能量效率进行了分析,提出一种通过调整微基站发射功率来最大化网络能量效率的方法。首先,利用齐次泊松点过程对异构蜂窝网络进行建模,推导出各层基站的覆盖率;其次,根据能量效率定义,分别推导出网络总功耗和总吞吐量,并给出能量效率的闭式表达式;最后,分析了微基站发射功率对网络能量效率的影响,提出一种能够最大化能量效率的微基站功率优化算法。仿真结果表明,微基站的发射功率对异构蜂窝网络能量效率有显著影响,通过优化微基站发射功率能有效提升异构蜂窝网络能量效率。