无人机全双工双向中继的资源及轨迹优化设计

无人机具有按需部署、高移动性和灵活性的优点，基于无人机的全双工双向中继网络能够进一步提升中继的覆盖范围，增强通信性能。为此，考虑利用无人机辅助多对地面用户进行双向中继通信，通过对无人机的轨迹、用户调度和功率分配的联合优化，实现用户对之间的平均最小可达速率最大化，提出了基于块坐标下降和连续凸近似的迭代求解算法。仿真结果表明，所提算法有效地提高了系统性能。     

无人机信息采集系统的端到端吞吐量最大化研究

无人机具有按需快速部署、移动性高、可与地面用户建立起高质量的视距通信链路的优点,能在无线通信和物联网中得到重要的应用。本文研究了一个无人机信息采集系统,在该系统中无人机负责收集多个地面传感器的信息,并将信息回传至信息融合中心。为了最大化信息采集系统的端到端吞吐量,制定了一个联合优化传感器的发射功率、可用带宽的分配、无人机的传输功率和飞行轨迹的优化问题。该优化问题需满足最小信息传输量约束、信息−因果约束、平均和峰值传输功率约束、带宽分配约束和无人机机动性约束,是一个难以直接求解的非凸优化问题。为解决这个问题,本文基于块坐标下降法和连续凸优化方法提出了一个高效的交替优化算法,将问题分解为优化功率带宽和优化无人机飞行轨迹两个子问题,并通过引入松弛变量和一阶泰勒展开的方法将每个子问题变成易于求解的凸优化问题,从而进行交替迭代求解。计算机仿真结果显示所提出的优化算法能够权衡数据收集和数据转发这两段链路,显著提高了系统的端到端吞吐量。同时,通过与另外3种基准方案的性能对比,显示了联合优化功率、带宽和飞行轨迹的必要性。     

全双工无人机中继轨迹优化和资源分配

为了解决城市场景中无线通信易受障碍物阻挡的问题,提出了一种全双工无人机辅助通信系统的轨迹优化和资源分配算法。通过联合优化用户调度、无人机飞行轨迹、波束成形、基站和无人机发射功率,来实现用户最小速率最大化。为了解决此复杂的非凸优化问题,利用块坐标下降法将原问题分解为4个子问题,使用松弛变量、连续凸近似和交替干扰抑制等方法,分别对子问题进行转换求解。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性,并且能有效地提高最小用户传输速率。     

无人机辅助NOMA下行的用户分簇与功率分配算法

针对用户非均匀分布的无人机辅助非正交多址接入(NOMA)下行通信系统,提出了最大化和速率的用户分簇与功率分配算法。考虑用户服务质量,建立了最大化和速率的功率分配优化问题,为了解决该问题,提出了三步策略降低求解复杂度。首先,确定了无人机的最佳部署位置;其次,基于无人机位置,提出了角度密度的噪声空间聚类算法;最后,使用连续凸逼近方法获得功率分配问题的次优解。仿真结果显示,所提算法的分簇效果与通信性能优于相同场景中的传统算法。     

喷气式无人机总体参数优化方法研究

提出了喷气式无人机总体参数优化方法，并建立了用于喷气式无人机总体设计的综合模型及相应的计算机软件，该方法能够以无人机的起飞质量最小为目标，以最大速度、盘旋过载、单位剩余功率、最大航 设计约束，对机翼面积、机翼展弦比、机翼尖削比、机翼后掠角及机翼平均相对厚度等参数进行优化并可进行参数敏感性分析。     

基于RIS-UAV协作的车载通信系统安全传输研究

针对城市复杂的交通环境导致车载通网络信息传输安全性低、数据速率缓慢以及地面中继受限等问题,提出一种可重构智能表面(RIS)辅助无人机(UAV)中继协作的车载通信系统安全传输方案。该方案首先根据系统平均传输速率最大化来设计无人机轨迹优化问题。接着,通过引入松弛变量的序列凸规划交替迭代算法解决无人机轨迹的非凸问题,得到平均速率最大化的UAV飞行轨迹。最后,通过适当调整RIS与窃听用户之间的位置来降低窃听信道容量,改善无线传输环境。数值分析表明,优化无人机轨迹,可以得到最优平均传输速率。在RIS技术辅助下通过合理设置参数,该传输方案能有效提高通信系统的传输速率,同时也能保证安全性能。     

电力线通信系统中基于动态规划的自适应资源分配

分析了电力线通信OFDM系统在多种约束下,多用户多业务在多子载波上自适应的比特和功率分配模型,提出了一种新的基于动态规划的速率和功率自适应相结合的动态资源分配算法,其先给实时用户分配资源以满足固定速率下总功率最小,再利用剩余功率和未用子载波给非实时用户分配资源以满足最小速率下总速率最大．在典型电力线信道环境下的仿真结果表明,该算法的性能优于已有的多用户资源分配优化算法,且其能更好的满足电力线通信系统中多用户资源分配的多目标要求．     

强化学习无人机通信系统中的信息年龄优化

针对6G移动通信系统中信息新鲜度表征和优化问题,提出基于信息年龄的信息新鲜度表征方法,并形成无人机能耗约束下的最小化信息年龄优化问题.而离散的信息年龄优化目标和复杂能耗约束使得非凸优化问题难以求解,因此提出基于强化学习(RL)的无人机轨迹方法.该方法构建与信息年龄相关的奖励函数以快速实现智能化的无人机轨迹决策,从而降低...     

加权分数傅里叶辅助的上行NOMA隐蔽通信

针对一个具有两阶段检测器的上行非正交多址接入系统，提出了随机功率分配和加权分数傅里叶变换来实现隐蔽通信。在该非正交多址接入系统中，存在一个可靠用户和隐蔽用户传输信息给基站，同时存在一个监听者企图侦察隐蔽用户的通信行为。设计了一种两阶段检测器，包括能量检测阶段和相似度检测阶段。通过相似度检测阶段为能量检测阶段提供先验概率，降低检错概率。针对所设计的两阶段检测器，提出了一种随机功率分配和加权分数傅里叶变换方案去掩盖隐蔽用户的传输，其中可靠用户采用随机功率分配而隐蔽用户采用加权分数傅里叶变换。给出了期望最小检错概率、可靠用户及隐蔽用户的中断概率的闭合表达式，并进行了仿真。在隐蔽约束和可靠约束下研究了最大期望隐蔽速率，以优化可靠用户的功率分配。研究表明，所设计的检测器有更低的期望最小检错概率，并改进了系统的隐蔽性能。     

基于强化学习的无人机安全通信轨迹在线优化策略

物理层安全是无线通信实现安全通信的一种有效手段, 无人机基站在存在地面窃听者的情况下向地面合法用户传输机密信息时, 已有研究一般采用离线方法对无人机基站的飞行轨迹进行优化, 得到的轨迹是固定的, 保密传输缺乏应对通信环境变化的能力。针对该问题, 本文研究无人机飞行轨迹的在线优化策略, 使机密信息被安全传输的同时实现通信平均保密率最大化。文中采用了更符合实际的视距/非视距混合信道模型对空地通信链路进行建模, 提出一种基于Q-learning算法的保障无人机通信系统安全的飞行轨迹在线优化方法。仿真结果表明, 与两种基准算法相比, 本文提出的算法能够有效提高无人机通信的平均保密率。     

基于伪谱法的小型超音速无人机轨迹优化

为了提高小型超音速无人机的经济性能,针对配备加力燃烧室导致设计复杂、油耗过大的问题,提出小型无加力燃烧室的超音速无人机. 利用马赫俯冲机动突破音障,基于hp自适应伪谱法的最优控制轨迹规划方法,求解达到超音速巡航飞行的最小油耗和最小时间2种轨迹最优化问题. 该方法将控制与状态变量离散化,结合无人机飞行的物理过程,将多约束最优控制问题转化为非线性规划问题. 将本文与传统飞行方案所得的结果进行比较,分析重要设计参数对最优轨迹的影响. 仿真结果表明,利用该方法能够有效地规划出无人机从高亚音速到超音速飞行过程中的可行轨迹,得到的最小油耗、最小爬升时间均优于传统飞行方案,最小油耗降低约11%,最小爬升时间降低约46%.     

多小区下行NOMA系统中最大公平的功率分配方案

对于多小区多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入（NOMA）系统,提出了一种最大公平的功率分配方案.首先构建了最大公平的功率分配优化问题;推导了单簇内以最大公平为准则的分配功率时,该簇内每个用户的速率与每个簇的总功率之间的关系,并基于该结论,将优化问题中用户间的功率分配转化为簇间功率分配;最后给出了一种基于迭代的簇间功率分配算法,为每个簇平均分配功率并计算单簇内最大公平准则下用户的速率.通过多次调整最大速率所在小区簇的功率和最小速率所在小区簇的功率,得到该系统中最大公平的功率分配.仿真结果显示,所提方案的公平性优于相同场景中已有的功率分配方案.     

D2D中基于风驱动的功率控制算法研究

D2D通信用户通过复用信道大幅提升蜂窝网络频谱利用率,同时也带来了速率、干扰等问题.针对D2D功率控制问题,提出一种基于风驱动的功率控制算法,在干扰可控的范围内最大化系统整体吞吐量.首先为每个D2D用户以匈牙利算法分配最优频谱资源,然后利用风驱动算法优化蜂窝用户及D2D用户的发射功率,提升小区吞吐量.仿真结果表明,在保证用户最小速率要求的基础上,相比于随机接入算法、常规风驱动算法系统吞吐量分别平均提升了16％和7％,并保证了蜂窝用户的服务质量.     

智能反射面和协作干扰的无人机安全通信算法

为了进一步增强无人机通信系统的保密率,提出了基于智能反射面和协作干扰的无人机安全通信系统。通过利用智能反射面动态地加强回传链路以及通过协作无人机引入人工噪声干扰非法窃听者,从物理层提高无人机通信系统的安全性。考虑源无人机轨迹、干扰无人机轨迹、功率控制和智能反射面相移,以最大化系统的保密率为目标提出联合优化问题。提出了一种交替优化算法,将原问题变为4个子问题,并通过连续凸逼近、半定松弛将原始的非凸问题转换为近似凸性子问题,使其可通过凸优化工具直接求解。仿真结果表明,所提优化算法能够快速收敛,相比于传统的非智能反射面辅助的通信网络,所提算法能显著地提高系统的安全保密率。     

基于不同时延业务的中继正交频分复用系统资源分配算法

针对同时包含有时延约束(DC)用户和没有时延约束(NDC)用户的异构系统资源分配问题,在基站和中继站功率分别约束的条件下,为保证DC用户的固定数据速率,同时最大化NDC用户的总数据速率,提出了一种自适应资源分配算法。该算法在子载波分配过程中,考虑了两跳中继链路子载波配对和不配对两种情况,在功率分配过程中,实现了最优功率分配。仿真结果表明,本文提出的资源分配算法可以在较低计算复杂度下取得良好性能。     

联合功率分配的全双工MIMO中继最小速率优化

针对全双工多天线中继系统的端到端速率受到信道估计误差和发射机/接收机有限动态范围影响的问题,将中继端到端速率问题转换为加权总速率最优问题,提出一种联合功率分配算法．该算法通过联合优化源节点和中继节点的预编码矩阵,使系统能够根据信道状态信息联合分配源节点和中继节点的功率．仿真结果表明,联合功率分配算法相较于传统的单节点功率约束算法能够提升系统最小速率,抑制自干扰的影响．     

中继网络Max-Min和Min-Max公平性的功率分配

为了满足用户的公平性要求,研究了无线非再生中继网络中,基于多用户服务质量(QoS)保证的功率分配策略.首先在总功率受限条件下,提出了最小化最大( min-max)用户中断概率的功率分配方案;然后在中断概率和总功率受限条件下,提出了最大化最小(max-min )用户速率的功率分配方案.上述功率分配问题可转化为几何优化(GP)问题进行求解.仿真结果表明,所提功率分配策略能有效满足用户间的QoS要求.     

无人机移动边缘计算位置部署与资源分配方案

无人机辅助的移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)具有部署灵活和网络时延低的特点,是未来移动通信网络中一项非常有前景的技术.针对物联网场景中服务覆盖范围最大化问题,提出了一种无人机辅助的移动边缘计算无人机部署位置与资源分配优化算法.通过联合优化用户与无人机CPU时钟频率、用户卸载功率、地面用...     

下行NOMA系统中公平的功率分配方案

已有的非正交多址接入(NOMA)系统中最大化公平性的功率分配方案没有考虑到用户的最低速率需求。针对此问题,该文提出了NOMA系统中公平地提高用户速率的功率分配方案。首先根据信道条件以及每个用户的最低速率需求计算每个簇所需的最低功率,然后以每个簇所需的最低功率以及所有簇所需的最低总功率作为约束条件,建立满足所有用户最低速率需求的情况下公平地提高每个用户速率的功率分配优化问题,最后通过多次调整部分簇的功率得到既满足用户最低速率需求又公平地提高用户速率的功率分配方案。仿真结果显示,用户的最低速率需求不同时,所提方案中用户提高的速率和中断概率均优于相同场景中已有的功率分配方案。     

双功能雷达通信系统的多用户功率分配算法

为解决传统多用户双功能雷达通信系统因载波分配导致通信性能较差的问题,提高双功能雷达通信系统的资源利用率,提出了一种通信用户载波共享模型下的多用户功率分配方案,并通过构造合理的资源分配问题使得系统具有更优的通信性能。首先,建立双功能雷达通信系统的通信用户载波共享信号模型。其次,为保证双功能雷达通信系统性能,构造了以系统通信和速率最大并满足雷达信噪比下界、总功率和用户功率约束的优化问题,通过理论分析严格证明了优化问题的可行性。最后,为求解凸优化问题,提出一种多用户功率分配算法,通过引入辅助变量对目标函数进行二次转换,将其分解为两个优化子问题,继而通过交替迭代的方式进行求解。研究结果表明,相较于传统通信用户载波分配模型,优化后的通信用户载波共享模型通信和速率提高了约40%,从而验证了所提方案具有更优的通信性能,有效提高了系统资源利用率。本研究成果为提高多用户双功能雷达通信系统的通信性能提供了一种新思路和手段。