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。     

异构认知网中基于能效的协作技术研究

针对异构认知网络场景,提出了一种主次系统“双赢”的高能效协作通信机制。在满足主次系统“双重”速率QoS要求下,该机制允许次级用户在接入主系统协助主用户传输数据的同时,换取一部分授权频谱资源来实现自身数据在异构网中的传输分流,以此提升次级能效。本文研究了该机制的次级加权能效最大化非凸资源优化问题,结合参数化的分式规划算法和黄金分割法提出了一种资源分配的迭代算法。仿真结果表明,所提机制在不降低主用户通信性能的情况下,提升了次级系统传输能效,实现了主次系统传输“双赢”的目的。     

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。     

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。     

多天线无人机通信系统中的安全波束成形方案

针对第6代移动通信系统中多天线无人机通信下行链路传输系统,在有多个合法用户和单个窃听者的场景以及已知窃听者统计信道状态信息的情况下,提出了2种安全波束成形方案：一种是基于迫零算法的波束成形方案,在系统传输总功率受限条件下最大化系统可达安全速率,得到了波束成形权矢量和功率分配因子的闭合解;另一种是基于增强信漏噪比算法的波束成形方案,采用一种分式规划和交替方向乘子法（ADMM）相结合的迭代算法,实现波束成形权矢量和功率分配因子的设计.仿真结果表明,相比较于迫零算法,基于ADMM的增强信漏噪比算法能够有效地提升系统的安全性能.     

保密MIMO无线携能系统的鲁棒能效优化

针对多输入多输出无线携能系统,研究了在多个窃听者存在且其信道状态信息不准确情况下的保密能量效率优化问题．在最大发射功率和最小收获能量的约束条件下,通过联合设计波束成形矩阵、辅助噪声方差矩阵和功率分配比,最大化系统最差情况的保密能量效率．基于分式理论,将原来的非凸分式问题转换成易处理的减式形式．通过S-procedure和一阶泰勒级数展开,将难于处理的非凸问题转化为凸问题．在此基础上提出了基于Dinkelbach方法的两级优化迭代算法,仿真结果验证了该算法的有效性和收敛性．     

拉格朗日对偶在大规模MIMO通信系统中的应用

给出了大规模多输入多输出(massive multiple input multiple output,MIMO)多用户通信系统下行波束形成最小化问题转化凸优化问题的一种方法。利用拉格朗日对偶方法,通过引入参数,将大规模MIMO多用户通信系统下行多用户波束形成的一般优化问题表述为拉格朗日方程,再通过其对偶方程的最优化分析,将该问题转换为凸优化问题,为大规模MIMO多用户通信系统提升系统能效提供了一种方法。     

考虑硬件损耗的智能反射面辅助无线携能通信系统

为验证收发器硬件损耗对通信系统性能的影响，在考虑收发器硬件损耗的情况下，对智能反射面（intelligent reflecting surface,IRS）辅助的携能通信（simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）系统的鲁棒性传输设计进行研究．在考虑基站的最大发射功率、能量收集器的最小接收能量和IRS无源波束成形的约束下，将优化目标设为最大化所有信息接收者的加权和速率，并使用块坐标下降（block coordinate descent,BCD）算法将优化问题分解成多个优化子问题，交替优化．对于基站有源波束成形和IRS无源波束成形的优化问题，分别采用拉格朗日对偶方法和最优化最大化（majorization minimization,MM）算法来解决．仿真结果验证了收发器硬件损耗对系统性能的影响，也证实了信息接收端的硬件损耗要比基站发射端的硬件损耗对系统造成的性能下降更明显．     

基于统计信道状态信息的多波束卫星系统安全波束成形设计

由于卫星通信的广域覆盖特性和信道的广播特性,使得通信过程存在被窃听的风险。为增强多窃听场景下多波束卫星通信系统的安全性,在已知统计信道状态信息条件下,本文分别针对总发射功率最小化和安全速率最大化问题,提出了相应的波束成形（Beamforming, BF）方案。首先,以安全速率为约束建立总发射功率最小化问题,通过拉格朗日乘子法推导出最优BF权矢量的解析表达式;然后,以安全速率最大化为准则,分别建立了以总发射功率受限和单波束发射功率受限的优化问题。针对总功率约束下的优化问题,根据广义瑞利商方法求出最优BF权矢量的解析表达式;针对单波束发射功率约束下的优化问题,通过引用辅助变量将非凸优化问题转换为凸优化问题,进而提出了一种基于黄金分割法的BF算法计算出最优BF权矢量。最后,通过计算机仿真验证了所提方案的有效性与正确性,并进一步分析了系统参数对安全性能的影响。与传统的BF方案相比,所提BF方案能更好地抑制窃听过程,从而获得更高的安全性能。     

基于深度强化学习的多小区NOMA能效优化功率分配算法

在下行多小区非正交多址接入系统中,功率分配是决定系统性能的关键因素之一。由于多小区系统间的功率优化问题的非凸性,获得最优功率分配在求解上非常困难。为此提出了一种基于深度强化学习最大化能效的功率分配算法,将深度Q网络作为动作?状态值函数,将系统能效直接设置为奖励函数,优化信道功率分配,使系统能量效率最大化。仿真结果表明,该算法比加权最小均方误差、分式规划、最大功率和随机功率算法等能够获得更高的系统能量效率,在算法计算复杂度、收敛速度和稳定性方面也有较好表现。     

非光滑多目标分式规划的最优性条件

本文利用方向导数对非光滑函数引入了伪凸，严格伪凸和拟凸等概念，给出了非光滑多目标分式规划解的Ｆｒｉｔｚ Ｊｏｈｎ型和Ｋｕｈｎ－Ｔｕｃｋｅｒ型的必要条件和充分条件。     

RIS辅助双功能雷达与隐蔽通信系统性能优化

针对智能超表面(RIS)辅助双功能雷达与通信(DFRC)系统的隐蔽传输问题，提出多策略交替优化(MSAO)算法.在隐蔽约束、雷达恒模约束和总功率约束的条件下，通过联合设计通信波束赋形向量、雷达信号协方差矩阵和RIS相位偏转矩阵，最大化合法用户Bob的隐蔽通信速率和目标探测功率，实现隐蔽通信和雷达感知功能的折中.在完美Willie信道状态信息和不完美Willie信道状态信息场景下，仿真结果表明，相对于传统单连接RIS和没有部署RIS系统，采用广义全连接模式部署RIS可以更好地传输波束方向图，提高Bob隐蔽通信速率上限，扩大可实现速率的范围，实现通信和感知功能更大的自由度.     

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.     

非光滑多目标分式规划的最优性条件

本文利用方向导数对非光滑函数引入了伪凸、严格伪凸和拟凸等概念,给出了非光滑多目标分式规划解的Fritz John型和Kuhn-Tucker型的必要条件和充分条件。     

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。     

超密集网络空域协同波束形成研究

为了降低超密集网络(UDN)小区微型化所带来的严重小区间干扰,提出一种基于空域协同波束形成的UDN干扰消除方法。首先建立超密集网络协同波束形成的多目标优化系统模型,然后利用凸优化方法求解得到原问题的最优解(协同波束形成器);针对最优波束形成器难以工程实现的局限,结合最优解结构特征,设计了由信号泄漏噪声比波束形成导向矢量和最优功率分配构成的线性次优波束形成器。仿真结果表明,该波束形成器能有效地抑制小区间干扰而提高系统容量。     

无线携能传输协同中继非正交多址接入系统的速率优化设计

研究了无线携能传输协同中继非正交多址接入系统中的强用户速率最大化问题。通过把非凸的优化问题转化为凸优化问题,并由MATLAB仿真得到强用户速率的优化结果。结果表明：此非正交多址接入系统的强用户速率随着源节点发射功率的增加而增加;在强用户速率性能方面,此非正交多址接入系统明显优于传统的时分多址接入系统。     

一类非光滑多目标广义分式规划的Kuhn-Tucker型充分条件

对一类非光滑多目标广义分式规划，给出了在广义(F，ρ)-凸性下的弱有效解、有效解、真有效解的Kuhn—Tucker型最优性充分条件，这些结果较文献中的相关条件有更广泛的适用性。     

多用户无线供电通信网络中基于最大加权和速率的优化方案

针对多用户无线供电通信网络系统中的交叉耦合干扰问题,提出了一种基于时间反演技术联合优化上、下行时间分配和功率分配方案,以最大化上行加权和速率.利用时间反演特有的空时聚焦性抑制交叉耦合干扰;然后建立优化模型,将难以求解的加权和速率问题转化为最小均方误差问题;最后通过分级逐次优化变量,分别求出功率和时间的最优解.仿真结果表明,在引入时间反演技术抑制系统的交叉耦合干扰后,系统的平均加权和速率明显提升.     

IRS辅助的边缘智能系统中基于数据重要性感知的资源分配

针对智能反射面（IRS）辅助的边缘智能系统中模型参数汇聚的问题,提出一种基于数据重要性感知的资源分配算法.利用凸优化和分支定界等方法交替优化用户的发射功率、传输次数和智能反射面的相移矩阵.仿真结果表明,所提算法能够基于本地数据的重要性差异有效汇聚分布式智能体的模型参数,并最大化加权和速率.