基于认知无线电的频谱感知及TCP跨层设计

目前针对认知无线电网络中TCP协议的研究大多假设次用户的感知是完美的,且未综合考虑TCP协议参数和感知时间等因素对TCP性能的影响。针对上述问题,在TCP Westwood协议的基础上,提出一种基于传输预判的改进TCP协议,建立基于认知无线电网络的TCP吞吐量跨层模型。采用部分可观测马尔可夫决策过程对有感知误差的次用户频谱感知和接入过程进行建模,将其转换为信念状态马尔可夫决策过程,使用Sarsa(λ)算法对其进行求解,以在最大化TCP吞吐量的同时得到最优感知时间。仿真结果表明,与TCP Reno和TCP Newreno协议相比,使用该方案所得的TCP拥塞窗口值分别提高约42%和27%,平均吞吐量分别提高约5.7%和5.5%,当感知时间为0.2s时,所得的TCP平均吞吐量为最大值。     

求解部分可观测马氏决策过程的强化学习算法

针对部分可观测马氏决策过程(POMDP)中，由于感知混淆现象的存在，利用Sarsa等算法得到的无记忆策略可能发生振荡的现象，研究了一种基于记忆的强化学习算法——CPnSarsa(λ)学习算法来解决该问题．它通过重新定义状态，Agent结合观测历史来识别混淆状态．将CPnSarsa(λ)算法应用到一些典型的POMDP，最后得到的是最优或近似最优策略，与以往算法相比，该算法的收敛速度有了很大提高．     

一种基于独立任务的POMDP问题的解决方法*

部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)是马尔可夫决策过程(MDP)的扩展。通常利用POMDPs来模拟在部分可观测的随机环境中决策的Agents。针对完整POMDP的求解方法扩展能力弱的问题,提出把一个多元的POMDP分解成一组受限制的POMDPs,然后分别独立地求解每个这样的模型,获得一个值函数并将这些受限制的POMDPs的值函数结合起来以便获得一个完整POMDP的策略。该方法主要阐述了识别与独立任务相关的状态变量的过程,以及如何构造一个被限制在一个单独任务上的模型。将该方法应用到两个不同规模的岩石采样问题中,实验结果表明,该方法能够获得很好的策略。     

基于POMDP的信道感知接入算法

在认知无线电中,为了最大化次用户的吞吐量,同时对主用户的干扰低于预定值,提出一种基于POMDP的信道感知接入算法。次用户将主用户信道在时间轴上细分成等间隔的时隙,在每个时隙开始时,次用户从频谱感知、以较高的功率接入信道和以较低的功率接入信道三种可选策略中选择最优的策略。将次用户的选择过程建模成一个POMDP问题,并采用一些相应的最优策略求解。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

基于依赖型任务和Sarsa(λ)算法的云计算任务调度

针对现有的云计算任务调度算法具有的任务调度时间长和系统负载不均衡的缺点,提出了一种基于依赖型任务和Sarsa(λ)算法结合的依赖型任务调度方法;首先对调度目标模型进行了定义,以最小化调度策略的最晚完成时间作为调度目标,然后将任务调度模型建模为马尔科夫决策过程MDP,在此基础上,基于MDP采用Sarsa算法实现对状态动作值的更新,为了加快算法的收敛速度,在状态动作值更新的过程中加入资格迹,给出了资格迹的更新方式;最后,定义了基于依赖型任务DAG图和Sarsa(λ)的云计算任务调度算法;在Cloudsim环境下进行仿真试验,结果表明文中方法能有效地实现依赖型任务调度,且较其它方法相比,具有任务调度时间短和负载均衡的优点,是一种适合云计算环境的可行任务调度方法。     

认知Ad hoc网络的频谱接入跨层设计方案*

为提高分布式认知Ad hoc网络的频谱感知精准性和能量有效性,提出了一种基于能量效率的频谱接入跨层设计方案。首先通过基于感知因子的完全二分图分解法对网络进行分簇,进而在簇内联合优化次用户的发射功率和接入概率,最终得到最优信道接入和功率分配方案。仿真结果表明,与传统算法相比该方案可通过合理分簇提高分布式认知网络的感知精度,在保证感知性能的条件下使系统能量效率得到有效提升。     

多信道无线通信功率分配的最优化决策

研究了基于有损Gilbert-Elliott信道的多信道无线通信功率分配的最优化决策问题,利用部分可观测的马尔可夫决策过程（POMDP）和数学语言建立并描述理论模型,提出了具有一般性的功率分配方案,并给出问题的最优决策的各项性质和特征。在三维信道的通信系统上,进一步给出最优决策的空间结构,利用线性规划仿真验证了其正确性,并分析了最优决策随信道转移概率的变化趋势。     

支持发射功率控制的多信道自组网MAC协议

无线自组网的介质访问控制(MAC)协议是与物理层密切相关的,大多数MAC协议都要求物理层具备载波感知能力.但在一些以小型手持设备为终端的自组网应用系统中物理层无法提供载波感知.为此,在MACA和DCA-PC的基础上,提出了一种不需要载波感知的支持功率控制的自组网多信道MAC协议,通过调整发射功率实现节能,并在一定程度上支持实时传输.     

一种基于认知频谱共享的资源分配算法

认知MIMO系统存在着两种接入机制:一是认知用户(CR)侦测主用户(PR)上的频谱空洞并伺机接入的机会频谱接入(OSA)机制;二是频谱共享(SS)机制,即只要选取合适的约束条件,将CR传输对PR通信造成的影响控制在一定范围内,那么就可以允许主从用户同时在授权频段上进行传输。本论文重点对后者展开研究,利用瑞利衰落信道的统计特性,在PR均值干扰功率(AIP)约束和CR发送功率约束下,求解实现CR遍历容量最大化的认知MIMO系统资源分配方案。与传统的利用PR峰值干扰功率约束(PIP)的方案相比,这种方法不仅可以消除感知时间不确定度的影响,易于工程实践的应用,而且通过仿真证明了它还能够同时提高PR和CR系统的遍历容量,使系统获得更好的性能。     

MAC Protocols for Cognitive Radio Networks

由于认知无线网络(cognitive radio network,简称CRN)固有“二次利用”的特性,使其日益得到重视.而作为CRN核心构成的MAC(medium access control)协议,业已成为当前各研究机构的一个热点.主要对频谱感测技术、信道接入技术等MAC层核心设计问题进行了探讨,并针对认知无线网络MAC的特性及需求进行了分析,然后对设计MAC频谱感知技术、信道接入技术、频谱共享技术等相关研究进展进行了归类总结.最后指出了当前面临的主要研究难点及挑战,并提出了一些方向性建议.     

基于最小均方误差的串扰消除多用户检测算法

在存在强多址干扰的直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)系统中对传统串行干扰消除检测器的优点及缺陷进行分析,提出一种基于最小均方误差的串行干扰消除多用户检测算法。该算法能够对时变信道环境进行有效跟踪,避免判决误差扩散。仿真结果表明,在加性高斯白噪声环境中一个同步DS-CDMA系统中对于信号功率弱的用户,该算法相比传统串行干扰消除算法及迫零算法的检测性能有较大的改善,在消除原有检测算法检测精度不稳定的同时能提高算法的误码性能。     

一种改进的复杂宽带接入网拓扑发现算法

针对运营商复杂宽带接入网(BAN)的网元(NE)管理问题,提出一种改进的通用拓扑发现算法。后台以多线程的Telnet模式获取全部BAN网元相应的配置文本信息,解析并存储入数据库,然后从作为叶子节点的接入交换机等发起,由上行路径的唯一性确定一条由叶子节点直达根节点的拓扑链路。由于该算法单独在汇聚层与宽带接入服务器层执行,因此解决了业务拓扑数据的“双挂”问题。并提出一种利用用户拨号清单对生成的拓扑数据进行校验的方法。     

基于OFDM的认知无线电用户频谱分配策略

结合正交频分复用(OFDM)技术,研究认知无线电场景中的多用户频谱分配策略,提出最优与次优2种算法。最优算法通过授权用户的SIR下限得到认知无线电的发射总功率,采用拉格朗日定理为每个认知用户分配子载波和功率。次优算法引入分配比例因子来体现用户分配的公平原则,通过限制SIR得到频谱分配结果。仿真结果表明,2种算法的性能优于现有基于FDMA的静态频谱分配算法,能从不同层面满足认知无线电的需求。     

LTE系统ARQ重传资源重分配

针对长期演进（LTE）无线链路控制（RLC）层重传协议数据单元（PDU）只允许重分段不允许级联,当媒体接入控制（MAC）层复用模块向RLC层某个业务指示值大于RLC层重传PDU长度时将造成资源的浪费,提出了一种新的复用方案。新方案在获得封装该业务重传PDU需要的资源大小后,指示剩余资源分配给其他业务。这种剩余资源重分配机制中,优先考虑其他重传业务,其次考虑优先级最高的实时业务。对不同复用与调度方法进行仿真,仿真结果表明,新方案有效地提高了资源利用率,大大提高了高优先级的实时业务的吞吐量,明显降低了丢包率。     

长期演进系统中随机接入信号的产生方法

提出一种适用于长期演进系统的物理层随机接入信号产生方法。基于ZC序列、SC-FDMA原理和基带信号产生等随机接入的主要技术,利用基于上采样和低通滤波的实用方法产生随机接入信号。复杂度分析和仿真结果表明,该方法能够降低信号产生的复杂度,其产生的信号与直接使用快速反傅里叶变换产生的信号非常接近,可以直接应用于实际系统。     

无线网络中物理层网络编码策略研究

无线网络通信中的电磁波在传输过程中会互相干扰,物理层网络编码通过一种恰当的调制解调技术来降低节点间通信的相互影响。但常见的物理层调制技术相移键控PSK因存在“倒 现象”及连“0”连“1”问题,会导致接收差错。为此,提出一种基于差分相移键控调制技术的物理层网络编码(PNC-DPSK)方案,并将其推广至多进制的差分相移键控(MDPSK),该方案解决了PSK存在的问题,并在中继节点节省约50%的能量。     

一种新的竞争与分配相结合的MAC协议

针对IEEE 802.11在高竞争下吞吐量低,以及TDMA协议在低负载下吞吐量低的问题,提出了一种新的TDMA MAC协议：Q-TDMA。结合TDMA协议可以保证节点在每个周期内有一个发送机会,而同步CSMA/CA机制可以解决隐藏终端和暴露终端的问题,Q-TDMA协议要求节点根据本身的队列长度来竞争复用时隙。仿真实验结果表明,Q-TDMA提高了网络吞吐量,降低了端到端的延迟。     

DVB-RCS网络中的跨层协议优化研究

由于DVB-RCS网络长传播延迟以及高误码率的特点,会造成所承载TCP业务的性能下降。传统的分层协议设计方式已经不适合这种动态变化的网络特点。采用跨层协议设计方式优化TCP协议性能。跨层设计方式结合了传输层上TCP协议的工作特点,MAC层的接入策略以及物理层上的自适应调制编码策略。仿真结果显示了跨层协议设计相对于传统协议设计方式性能上的优势。     

WLAN中基于接入点的快速切换方案

移动终端在接入点(AP)之间切换产生的时延和抖动严重影响实时业务的质量。为解决该问题,提出一种基于接入点的快速切换方案,采用两级触发机制减轻移动终端和AP的工作量,利用改进的先应式邻居缓存机制避免频繁切换导致的AP缓存溢出问题,通过邻居AP信息表和切换决策算法找到最佳目标AP。实验结果表明,该方案具有较高的安全性及较低的网络吞吐量和功耗,可以减少77.1%的切换时延。     

基于相关性分析的MVC比特分配算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码（Multi—view Video Coding,MVC）码率控制的问题,提出了一种基于相关性分析的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据多视点视频相关性分析在各个视点之间进行合理的码率分配,将码率控制分成4层结构进行多视点视频编码的码率控制。其中,帧层码率控制考虑分层B帧等因素分配码率,基本单元层码率控制根据宏块的内容复杂度采用不同的量化参数。实验结果表明该码率控制算法实际码率与目标码率平均误差能控制0．6％。