基于计算吞吐量最大化的能量采集边缘计算系统在线资源优化配置

在基于可再生能量收集技术的移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)系统中,可再生能量到达和计算卸载无线信道呈现较强的时空变化特性,因此该系统的无线及计算资源管理与用户任务计算之间存在着动态适配的挑战。针对此类问题,本文研究多时隙多用户的能量采集边缘计算系统,建立可再生能量随机到达和无线信道模型以及预测误差模型,以系统总计算吞吐量最大化为准则,通过逐时隙联合优化用户本地计算和计算卸载模块,提出了一种在线滑动窗设计方案, 需要通过调整滑动窗长度M来实现。该方案逐时隙求解凸优化问题,基于离线资源动态管控的最优结构,实时制定资源管理策略,具有较低的计算复杂度。仿真实验结果表明,提出的在线滑动窗设计方案在系统计算吞吐量性能方面优于已有的基准方案,并在对抗信道/能量状态信息预测误差方面有较好的鲁棒性能。     

一种超高速无线局域网多用户多业务调度算法

针对超高速无线局域网的系统性能要求,提出了一种新的超高速无线局域网多用户多业务MUMS(Multi-user and Multi-service)调度算法.基于对不同业务的服务质量QoS(Quality of Service)要求、用户信道状态信息CSI(Channel State Information)及服务队列信息的综合分析,此算法对业务和用户进行分层调度.仿真结果表明,在满足不同业务QoS需求且保证用户公平性的同时,提出的调度算法能有效地降低丢包率,提高系统吞吐量.     

认知无线电中预测性频谱探测时间的优化

在具有时隙模式信道的认知无线电（CR）网络中,为使认知用户尽快找到可用信道,基于频率维相关性的预测,提出了一种表征1组信道可用性信息的全新概念,即信道可用性矢量(CAV) ;并将如何使认知用户在最短时间内找到可用信道的问题规划成马尔可夫决策过程(MDP),从而找到根据当前信道可用性矢量的最佳频谱探测策略. 通过在广东省实际测量得到的频谱占用性数据,验证了该方法相比简单的随机频谱探测及顺序频谱探测能使认知用户更快地找到可用信道,不失为低速率业务应用在高占用度频谱中的一种较好解决方案.     

基于POMDP强化学习的动态频谱分配算法

提出基于VCG机制的动态频谱分配博弈模型,解决了认知无线网络环境存在的信息约束限制、分布式特性和频谱分配动态、复杂性问题;提出一种基于动态频谱分配的部分可观察马尔可夫决策过程（POMDP）强化学习算法. 认知用户通过对历史信息的观察、统计,为提高竞拍策略的奖赏值而进行不断的学习获取最优竞拍策略. 将POMDP强化学习转变为信度状态马尔可夫决策过程 (belief MDP)最优策略学习. 采用值迭代算法求解信度状态MDP模型的解. 仿真结果表明,基于POMDP强化学习算法可显著改善认知用户的行为,提高动态频谱分配性能.     

MC-CDMA粒子群多用户检测在井下带状空间的性能分析

矿井巷道无线传输系统中基站检测用户信息的准确度对井下安全监测和安全作业至关重要,为此提出上行链路多载波码分多址(MC-CDMA)多用户检测方案来改善信息传输的可靠性.矿井巷道MC-CDMA系统中当多个用户同时向基站发送信息时,用户不同符号在不同子载波上经历相互独立的衰落,破坏了用户间扩频码的正交性,引起多址干扰.针对矿井巷道带状结构的特点,提出了一种矿井巷道MC-CDMA粒子群多用户检测(PSO-MUD)算法.PSO-MUD将常规的正交恢复合并检测(ORC)或解相关多用户检测(D-MUD)的输出作为第一次迭代第一个粒子的输入,通过迭代更新每个粒子位置,从而找到使目标函数取得最大值时对应的最佳粒子的位置作为检测结果.结果表明:相比于MC-CDMA常规ORC和D-MUD,采用所提出的MC-CDMA粒子群多用户检测显著地改善了矿井巷道MC-CDMA系统的无线传输性能,检测效果接近于最佳多用户检测.同时,相比于最佳多用户检测(O-MUD)所提出的粒子群多用户检测算法具有收敛速度快、复杂度低的特点,有利于矿井巷道MC-CDMA高效、实时的无线传输.     

MIMO-OFDMA系统下行链路的一种自适应资源分配方案

为了在MIMO-OFDMA系统中利用延时的信道状态信息极大化系统吞吐量,提出了一种结合正交空时分组码与特征波束形成的传输方案,并在上述传输方案中提出一种低复杂度的两步子载波分配算法.首先根据用户平均信道质量与速率需求分配带宽,然后遵循标定星座距离最小的准则依次将各子载波指派给用户,获得多用户分集增益.最后在子载波间分配功率确保达到用户速率要求.仿真结果表明,该方案能充分利用具有时延的信道状态信息和多个发射天线有效提高系统吞吐量.     

MIMO系统中基于加权公平队列的空间复用多用户接入调度算法

多入多出(MIMO)系统利用多个发射和接收天线可以取得空间复用的效果.传统的加权公平队列WFQ虽然给每个用户提供了公平的接入信道机会,但是并没有利用MIMO系统空间复用的优点,系统容量并没有得到改善.针对这个问题,提出了一种新的基于加权公平队列的空间复用多用户接入SMMA调度算法,将上层的公平调度策略和物理层的优化天线分配相结合.最后通过仿真,将传统的WFQ算法和基于WFQ的空间复用多用户接入调度算法进行比较.仿真结果证明SMMA-WFQ算法不但给每个用户提供了公平的接入信道机会,而且提高了系统容量.     

基于场景模型的联合信源信道编码的视频网络传输

提出了一种基于场景统计模型的联合信源信道编码和网络拥塞控制的无线视频网络传输系统．采用MPEG-4分级编码将所有的层划分成几类,由码流对网络拥塞和重建视频质量的影响将其分成几个传输优先级队列,并对其进行不等差错保护．在传输过程中,依据网络状态反馈信息进行自适应的联合信源信道码率分配优化．实验数据表明,该方案对不同特性码流提供较好的保护,针对不同无线网络条件具有较好的适应性,能够明显地提高重建视频质量．     

瑞利信道下的数据分组传输效率

根据GillbertElliott模型对瑞利衰落无线信道进行建模,利用该模型,研究了在无线信道内进行传输的数据分组的传输效率. 相应的研究表明,分组的传输效率与其长度和信道传输条件有关. 利用上述结果推导出了进行数据传输时分组所应设定的最佳帧长,并对推导结果通过仿真进行了验证. 此外,根据上述结论,提出了针对不同业务及信道条件的新的动态帧长调整机制.     

自适应无线传输系统中的公平分组调度算法

针对自适应传输系统中带宽随时隙不均匀分布（BUDTS）造成无线分组调度算法难以保证公平性的问题，提出了一种公平约束最大速率调度（MRSFC）算法。引入公平上限参数，在保证业务公平指数低于上限的前提下，让接收信噪比最大的用户使用信道，并选择合适的调制方式，从而达到较高的无线资源利用率和系统吞吐量。针对原有Gilbert-Elliot信道模型无法用于分析自适应调制系统的问题，利用有限状态马尔可夫过程建立信道模型并进行仿真。结果表明，MRSFC算法具有较高的系统吞吐量，并且能够在公平性和无线资源利用率之间进行灵活的折中     

基于决策树与脉冲神经膜系统的输电网故障诊断方法

为有效处理电网故障诊断过程的不确定和不完备信息,提出一种基于决策树与模糊推理脉冲神经膜系统的输电网故障诊断方法:首先采用权重网络分割法将电网分割为若干小型子网,再利用决策树算法对原始故障决策表进行训练,并约减故障信息,提取输电网故障产生式规则;然后利用模糊推理脉冲神经膜系统的强大知识并行推理和模糊信息处理能力,建立基于 FRSNPS 的故障诊断模型,实现输电网故障诊断;最后,以 IEEE14 节点标准系统为对象进行仿真实验和分析。实验结果表明,该方法在单类型和多类型故障信息丢失时,依然能够诊断出正确故障元件。     

基于Linux的心电监测系统设计与算法研究

面向社区和家庭医疗监护,以便满足人们检测心电方便、省时的需求.以便携、低功耗为目标,采用HKD-10B心电采集模块和S3C2440设计了无线心电监测系统,包括数据采集、数据处理、无线传输等模块;基于Linux2.6.32操作系统平台开发了终端软件.运用形态学滤波器对ECG信号作预处理,并提出了采用动态差分阈值和R-R间期自适应结合检测R波的方法,该方法克服了传统差分阈值法中存在漏检和多检问题,具有自检功能.最后通过实验,表明用户可通过该心电监测系统能准确获取ECG特征,且能在前端LCD上实时显示心电图.     

大坝廊道无线传感器网络节点铺设方法

为了满足灌浆工程中智能化监控的要求,了解无线传感器网络在复杂环境下灌浆数据传输的质量情况,对2.4 GHz无线信号在大坝灌浆廊道中的传播特性进行了研究.利用现场实验测试网络性能,指出廊道环境、数据传输时延、多跳跳数及采样率对节点能耗和无线传感器网络链路质量的影响,并提出基于信号强度的、动态n值的线性节点铺设方法.该方法在链路质量降低情况下可通过铺设冗余节点和测试丢包率等方法调整节点位置,使链路快速得到恢复.通过能耗分析、丢包率测试、定位误差测量等实验对动态n值相对于固定n值在数据传输网络中的性能进行了分析.实验证明:在恶劣施工条件下,基于信号强度、动态n值的线性节点铺设方法适用于灌浆廊道通信.     

虚实映射误差条件下数字孪生辅助的无人机网络计算任务卸载及资源自适应优化机制

为了解决动态时变的无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）网络环境下,智能终端设备有限的计算和存储资源不能满足资源密集型任务需求,以及高传输时延和低可靠连接的问题,本文使用数字孪生技术在地面基站（Base Station, BS）构建无人机、智能终端以及无线网络环境的孪生网络模型,以对无人机网络运行状态进行模拟和仿真。进而,基于构建的孪生网络模型设计智能终端设备计算任务卸载机制。在满足智能终端设备计算任务最大容忍延迟的条件下,智能终端设备选择将计算任务全部卸载到无人机,或者在本地进行计算。然后,将计算卸载问题建模为马尔科夫决策过程,建立联合无人机悬停点、计算任务卸载决策、无人机计算资源分配的自适应资源优化模型,实现最大化无人机效用函数的目标。考虑孪生网络模型与真实无人机网络的虚实映射误差,提出近端策略优化算法（Proximal Policy Optimization,PPO）,求解自适应资源优化模型。仿真结果表明,与已有方案对比,所提算法可以有效提高无人机的效用。同时,在适应虚实映射误差方面优于传统深度强化学习算法。     

基于Boosting算法的Pegasis路由协议在无线传感器网络中的应用

一种基于Boosting算法的新无线传感器网络节点数据处理方法在文章中被提出,以提高使用Pegasis路由协议的无线传感器网络目标辩识率并降低系统能耗。文章对无线传感器网络中从簇头到汇聚节点的数据处理过程进行了重新设计,在簇头使用数据融合技术以减少数据信息冗余和系统能耗,在汇聚节点采用Gentle Boosting算法提高信息准确度并实现最优决策簇的选取。基于Boosting算法的数据处理方法在保持Pegasis路由协议优点基础上,在系统辩识率与系统能耗两者之间寻找到一个较为理想的平衡点。最后实验结果显示,与传统方法相比文章中的数据处理方法在提高辩识率与降低系统能耗方面拥有更好的性能。     

基于多目标决策的异构无线网络接入选择算法

针对异构无线网络基于负载均衡的接入选择算法判决因素不够全面的问题,提出了一种基于多目标决策(Multi-objective decision making,MODM)的接入选择算法。该算法在满足多因素判决、动态适用性的基础上,采用五级标度法和信息熵法确定接入判决指标的主、客观权重,并通过最小二乘法对主、客观权重进行折中选择,判决过程兼顾了网络状态和用户偏好,提高了判决准确性和实用性。仿真结果表明:该算法相对于负载均衡算法,降低了分组业务阻塞率和丢包率,提高了用户满意度。     

基于SMS的远程监控系统中的中文信息传输新方法研究

随着无线数据传输技术在远程监控系统中的应用需求不断增强,作为一种重要的技术手段,基于SMS的无线数据传输技术扮演了越来越重要的角色．介绍了传统中文SMS信息收发方法的实现过程,分析了其中存在的主要困难,并在研究GSMModem中文信息发送与接收格式以及相关AT指令的基础上,提出了一种新的中文SMS传输方法,同时给出了该方法关于进行中文信息传输的测试结果．实践证明,该方法简单有效,能大幅度降低常规中文sMs发送与接收的编码难度,可以在实际应用中发挥积极作用．     

基于物理层信息加密的卫星隐蔽通信研究

为了增强卫星通信信号的隐蔽性和安全性,提出一种基于物理层信息加密的加权分数傅里叶变换（WFRFT）调制方式。结合WFRFT的低概率截获特性以及无线信道状态信息（CSI）的动态唯一性,在WFRFT系统中构造一个具有加密性质的酉矩阵,克服了传统WFRFT方法的不足,增加了信号处理的多样性。加密酉矩阵的生成利用了卫星通信系统的物理层信道特征,合法通信双方通过约定方式将合法信道的CSI转化为相位旋转因子,并以此为密钥完成对传输信号的加密和解调。仿真结果表明,经酉矩阵加密后的卫星信号在保持原WFRFT信号统计特性的基础上具有更复杂的星座分布,窃听者的误码率始终保持在0.5左右,有效保证了信息的安全传输。     

基于CACO的WSN中QoS组播路由优化研究

随着无线传感器网络的广泛使用,提出了如何在无线传感网络中实现QoS效率的问题。针对无线传感器网络的动态网络环境和能量约束的问题,在优化网络动态结构的基础上,提出用混沌蚁群算法求解无线传感器网络的QoS组播路由的方法。该算法采用混沌初始化进行改善个体质量和利用混沌扰动避免搜索过程陷入局部极值,求解QoS组播路由速度快,延长了网络寿命。仿真结果表明混沌蚁群算法求解无线传感器网络的QoS组播路由的可行性和有效性。     

混合供电发射机的能量调度和自适应功率算法

针对混合供电的点到点无线通信链路,讨论了能量收集过程、数据到达过程以及衰落信道统计分布均未知情况下发射机的能量调度和自适应发送功率问题,目的是在保证通信系统一定性能的要求下最小化传统电网的能耗,即有效利用可再生能源的能量.基于Lyapunov优化提出一种低复杂度动态算法,理论证明了该算法可使优化目标无限趋于最优,同时保证最大数据时延不超过用户要求.仿真结果表明,提出的算法在性能和数据时延上都优于其他2种贪婪算法.