无线认知自组网报文多播问题: 随机网络编码方法

基于随机网络编码技术研究了无线认知自组网的报文多播传输技术.首先提出报文多播传输的核心问题,称作多信道单跳报文多播问题(multi-channel single-hop wireless multicast problem,MCSHWMP),并且给出多信道单跳报文多播问题的定义,基于此提出其四元模型;然后提出基于网络编码技术的无线认知自组网报文多播传输算法框架,并根据该框架提出几种候选算法.所提算法通过网络编码技术充分利用无线通信的广播性质,显著节省了无线认知自组网报文多播传输报文传输数量;综合考虑无线认知自组网传输网络节点间不同信道的访问权限及报文的传输质量,使上游网络节点的每次报文传输都能使后续节点的报文收益得到最大化;从而有效节省多播传输组合报文中用于解码的附加信息,同时降低无线认知自组网传输报文的长度.仿真测试与分析结果表明,针对多信道单跳报文多播问题基于网络编码技术的算法相对于非网络编码算法明显节省报文传输数量,且在链路报文传输成功率较高但小于1时优势较大,节省报文数量可达50%.     

信息感知的分层加权干扰消除编码缓存

为了消除多中继系统未请求子文件的干扰，提高系统传输总自由度，提出了信息感知的分层加权干扰消除编码缓存方案。该方案根据用户、中继的缓存容量、用户和文件数量将系统划分为两个子系统，联合设计加权干扰消除、正交单播和去中心化编码多播来最小化链路负载和提高系统总自由度。对于子系统Ⅰ,在单次无干扰传输子文件数大于用户数时引入单播，相对传统干扰消除，可获得的额外总自由度增益。在子系统Ⅱ中，提出了多中继协作编码传输，极大地降低了传输次数，提高系统总自由度。仿真表明，在单次无干扰传输子文件数小于用户数时，所提方案获得的总自由度优于传统未编码缓存方案，可实现最低1.3倍的总自由度增益；与传统干扰消除方案相比，所提方案可获约10.6%的总自由度增益。     

协同无线网络中基于能量价格的信道与功率分配联合优化

针对协同无线网络中多终端协作通信的信道分配和功率优化问题,在源节点和目的节点之间实现了基于多种传输方式(直接传输、复用传输和中继传输)的并行数据传输,并通过将终端节点建模为能量卖家,提出了基于能量价格的信道分配与功率控制联合的优化方案. 仿真结果表明,并行传输方式下采用新方案所消耗的系统能耗成本和所获得的网络生存时间明显优于单一传输方式. 此外,通过引入能量价格激励机制,证明了在相同并行传输方式下最优速率分配比平均速率分配在系统性能上有显著改善.     

基于组间公平的多天线多播系统资源分配

提出一种多天线多播系统中最大化多播系统容量的资源分配算法．考虑一个包含多个多播组的多天线无线多播场景,针对资源分配与下行链路预编码展开研究,给出资源受限且各多播组遵循最少子载波数限制时多天线多播系统资源分配的目标函数．为降低运算复杂度,提出一个3阶段的次优解法,将多播预编码、子载波分配和功率分配分别实现．仿真结果表明,无论是在单播系统还是组播系统中,所提算法都能够在保证组间公平的同时显著提高系统的吞吐量．     

X信道中新的空时码传输方案

对于每个用户均配置两根天线的X信道,提出了一种新的空时码传输方案. 每个用户采用速率为2的空时分组码（R2-STBC）,通过合理地设计R2-STBC的发送方式和预编码,使接收端对接收信号进行线性处理后消除了多用户干扰. 与相同场景中已有的空时码传输方案相比,所提方案不但节省了反馈量,还提高了传输效率. 仿真结果显示,所提方案的可靠性显著优于相同场景中的已有方案.     

无线协作多播系统中基于中断概率的资源优化算法

在基于OFDMA的无线协作多播系统中,当只有用户的平均信道信息可利用时,由于信道瞬时衰落的影响,不能保证所有多播数据成功传输。因此为了达到有效可靠传输的目的,本文采用协作分集技术,创新点在于,提出了在最小化多播传输中断概率时的联合子载波和功率分配优化算法。在子载波分配阶段采用了比例协作子载波分配算法,来实现吞吐量和公平性的折中。在功率分配阶段采用迭代功率分配算法来有效利用有限的功率。仿真结果显示本文提出的协作算法的中断概率明显小于传统非协作算法;在协作算法中有功率分配算法的中断概率小于没有功率分配算法的。因此说本文提出的资源优化算法能很好的克服信道瞬时衰落的影响,保证多播数据的成功传输。     

X信道中一种新的空时编码传输方案

针对每个用户均配置四根天线的X信道,提出了一种新的空时编码传输方案．每个用户采用速率为2的空时分组码(R2-STBC),首先对编码矩阵进行预编码,然后将预编码后的编码矩阵进行加减组合后分两次发送．通过对接收信号进行加减操作减少相互干扰的编码矩阵的数量,再通过合理地设计预编码以及接收端的线性处理消除多用户干扰．与已有方案相比,所提方案在保持传输效率不变的情况下,不仅极大地减少了反馈信息,而且性能显著优于相同场景中的已有方案．     

提高D2D多播能效的一种方案

在内容分发场景下,将簇头选择与资源分配相结合以降低基站负载,提高直连(Device-to-Device,D2D)通信多播簇的能效值。基于系统能效最大准则,从接收到数据的多播用户中选择合适的用户作为簇头形成多播簇;借助启发式算法,为每个D2D多播簇分配合适的资源块,以提高D2D链路的通信质量。仿真实验结果显示,与已有方案相比,所给方案比可以得到更高的D2D多播簇能效值。     

大规模天线下能量广播方法

为了提高大规模天线能量广播系统的平均用户能量收获效用,在采用最大比传输预编码下,利用大规模天线的性质推导了单能量源场景的最优功率分配方案,利用小区间干扰提出了多能量源协作传输方法,并给出了协作能量传输的最优功率分配方案.仿真结果表明,在单能量源中,所提功率分配方案的性能好于等功率分配方案的性能,协作能量传输方案的性能优于非协作能量传输方案的性能.     

两小区多用户蜂窝干扰网络的回溯干扰中和方案

针对具有反馈时延的上行两小区多输入多输出蜂窝干扰网络,提出一种基于发射端混合信道状态信息（CSIT）反馈的回溯干扰中和（RIN）方案.首先,通过用户发送机制设计使基站完成边信息的获取;其次,用户利用CSIT完成预编码并传输至基站;最后,基站利用预编码信息将多个时隙的干扰叠加为零,从而完成小区间干扰的消除.给出了所提RIN方案的适用条件、系统和速率、可达自由度和仿真验证,并将所提方案与时分多址方案和回溯干扰对齐方案进行分析和仿真.仿真结果表明,所提方案能获得更多的系统自由度.     

减少反馈策略和联合编码策略下的多播资源分配

针对传统的多播策略中,系统吞吐量受限于多播组中最差用户的信道增益的问题,提出一种基于减少反馈策略和联合编码策略下的多播资源分配算法.采用分层编码与里所(RS)码的联合编码策略,进行数据的分层和补偿丢失的数据包.对传输的不同层的数据采用不同的反馈策略来降低上行反馈负载,并且将资源分配问题建模为最优化问题,为了减轻计算复杂度,又提出了次优化的能保证多播组服务质量的比例公平子载波分配算法与注水功率分配算法(WF-Q).为进一步降低复杂度,采用新的增加固定功率的分配算法(IFP-Q).仿真结果表明,提出的反馈策略明显减少了上行反馈负载,并且联合的编码策略能进一步提高系统性能.     

LTE中适用于MBSFN的自适应资源分配机制

提出了一种适用于长期演进(LTE)系统多播广播单频网传输方式的自适应资源分配机制,考虑多播业务的资源需求和信道情况决定每个子帧上传输的业务类型.在每个资源分配周期内,通过估计系统内多播业务所需的子帧比例,选定相应的信干噪比门限;通过门限判决并考虑多播业务所需资源分配情况,自适应地实现多播业务和单播业务间的子帧分配.仿真结果表明,所提机制在保证多播业务速率的同时,可以提高单播业务吞吐量,优化了系统无线资源的利用率。     

AACP：可靠多播网络中的自适应主动缓存管理协议

缓存管理是影响可靠多播协议性能的重要因素.在可靠多播领域,现有大多数缓存管理机制的设计目标限于单多播组的网络环境.在缓存资源被多个多播组所共享的Internet环境中采用单组缓存管理方案无法获得预期目标.为了解决该问题,基于主动式网络中路由器能够执行预设计算并缓存数据的特点,提出并实现了一种全新的多播网络缓存管理协议(Adaptive and Active Cache Pool,简称AACP).AACP提出全局动态分配,Borrow-In和Return3种核心策略,首次提出采用全局加权移动平均计算缓存配额,并设计出分级,TTL缓存替换算法.NS2模拟实验的结果数据表明,AACP能为多播网络在恢复延迟,带宽消耗和网络吞吐等方面带来显著的性能提升.这同时也意味着AACP将为对数据完整性和实时性要求极高的多播应用,如金融电子化实时系统和电子白板等,提供高质量的基础支撑.     

视频流多播系统的设计和实现

流模式是一种重要的多媒体数据传输和应用模式。针对数据广播平台等应用，设计并实现了一个视频流媒体多播系统。该系统采用B／S结构，由服务器端的节目编排子系统和节目播出服务子系统以及节目接收客户端的视频播放子系统三部分组成。服务器采用新视频编码标准H．264提高编码效率，后预测算法进行变码率流式传输的调度，以及智能化功能。客户端采用多播组技术、缓存管理技术、播放状态控制技术、COM组件嵌入技术。服务器和播放器均有支持数字权限管理的接口。系统的运行表明符合预期目标。     

MIMO干扰信道中新的干扰消除方法

对于3用户的多输入多输出干扰信道,提出了一种基于空时编码的干扰消除方法. 每个用户采用速率为2的空时分组码,通过在每个用户的发送信号中引入零矩阵,消除第3个接收端的多用户干扰;通过对空时码字进行预编码和接收端的单向协作链路,消除其余2个接收端的多用户干扰. 与相同场景中的已有方案相比,所提方案在保持相同传输效率的同时,减少了反馈量,还实现了全分集. 仿真结果显示,收发天线的个数相同时,所提方案的可靠性优于相同场景中的已有方案.     

MIMO干扰信道中新的空时编码传输方案

针对3用户的多输入多输出干扰信道,提出了一种新的空时编码传输方案,设计了一种速率为2的空时码字,通过对该码字进行干扰对齐预编码使得后2个接收端接收到的非期望接收码字对齐,然后进行非线性运算消除这2个接收端的非期望接收码字,再通过单向协作链路以及接收端的非线性运算消除另一个接收端的非期望接收码字。与相同场景中的已有方案相比,所提方案在保持相同分集增益的同时,提高了传输效率。仿真结果显示,传输速率相同时,所提方案有较高的可靠性。     

代理服务器视频对象缓存方法的研究

为屏蔽网络传输延时,减小核心内容服务器负载,同时最大限度利用本地带宽资源,介绍了使用代理服务器对视频对象进行缓存和转发的方法.提出将代理服务器缓存空间化分为静态存储和动态存储两部分,对静态存储空间使用线性规划的方法进行缓存数据初始化,对动态存储空间采用动态数据替换算法对缓存空间进行管理.仿真实验结果表明,该方法在有限的代理缓存空间下提供满意的用户点播成功率和缓存命中率,大大减小用户点播时延.     

结合功率分配的干扰对齐预编码优化算法

针对K用户多输入多输出干扰信道系统提出了一种基于功率分配预编码优化算法.首先通过信道的奇异值分解,基于矩阵弦距离,选出一组与最好的特征子信道最为匹配的预编码矩阵来传输信号,然后根据信道矩阵信息的强弱进行功率分配,从而对预编码矩阵进行优化,可最大化保证接收信号的强度.仿真结果表明,该算法未用迭代计算预编码矩阵和接收抑制矩阵,不仅使整个系统的复杂度大大降低,而且在系统和速率有微小损失的情况下,提高了系统的误码率性能.     

一种优化基站服务状态的C-RAN联合波束设计

为实现云无线接入网络（C-RAN）系统低时延数据传输,提出了一种基站缓存和前向链路组播传输模式,通过联合优化前向链路波束和接入链路波束,使系统传输时延最小.采用L0范数逼近、连续凸逼近和半正定松弛技术,将非凸的时延最小化问题转化为凸问题,并提出了一种有效的迭代算法以获得问题的解.不同于传统基于缓存的C-RAN组播传输方案,所提方案可根据基站缓存内容和前向链路信道质量,决定基站的服务状态,即暂停服务和继续服务.仿真结果表明,相比于传统方案,所提方案可有效地降低系统的传输时延.     

基于用户分簇的物理层增强安全多播算法

物理层安全技术是无线网络技术中一项重要的关键技术。在大量多播用户和窃听用户共存的场景中,针对传统物理层安全技术中在波束赋形下增加人工噪声时不能很好地应用于多播传输的问题,提出了一种基于多播用户分簇策略下的物理层增强安全多播算法。首先,具有相近信道矢量的多播用户被分为同一个多播簇,不同的多播簇分配不同的子载波传输多播数据;其次,基于多播用户分簇策略的结果,提出了通过采用联合功率分配和波束赋形设计算法,最大化整个多播系统的安全多播速率;最后,为了降低算法的计算复杂度,提出了新的搜索算法处理联合功率分配和波束赋形设计算法。仿真结果显示：与传统安全多播算法相比,基于多播用户分簇策略的物理层增强安全多播算法不但能够获得更高的多播安全传输速率,而且其计算复杂度也大大低于采用遍历搜索的传统安全多播算法。