基于带内回程的全双工大规模MIMO异构网覆盖分析

在大规模多输入多输出(MIMO)系统中,带内全双工无线回程方案能够有效复用无线电接入频谱,大幅提高网络性能。为此,基于该方案构建大规模MIMO异构蜂窝网络模型,并假设网络元素分别服从独立齐次泊松点过程,利用随机几何理论分别研究宏蜂窝下行和小蜂窝上行链路信号干扰噪声比(SINR)的覆盖概率,分析不同参数对覆盖性能的影响。仿真结果表明,带内全双工无线回程方案能够有效提高系统频谱效率,但不能改善宏蜂窝和小蜂窝网络的SINR覆盖概率。     

面向5 G无线通信系统的关键技术综述

对未来无线通信系统的几种潜在的关键通信技术,如异构网络、大规模多输入多输出(MIMO)通信、绿色通信和毫米波通信,给出了较详尽的论述与讨论。首先简要介绍了未来无线通信网络结构的异构化变化所引起的复杂干扰信号的出现及能源消耗增加问题。介绍了大规模MIMO通信技术的优点,大规模MIMO通信的研究现状与研究难点。详尽叙述了分别以频谱效率、能源效率和资源效率最大化为目标的绿色无线通信传输优化问题的解决方案。最后,给出了进一步解决频谱稀缺问题的毫米波无线通信系统的混合波束成形的方案。     

基于内容中心性的概率缓存内容放置方法

为减少信息中心网络的缓存冗余,改善缓存命中率和利用率,提出了一种基于内容中心性的概率缓存内容放置方法(content-centrality-based probabilistic caching content placement method, CCPCP).与传统网络中仅用来刻画网络拓扑结构的中心性指标不同,采用的内容中心性指标,不仅能刻画缓存节点的位置中心属性,而且能刻画信息内容本身属性.该方法中,沿途各缓存节点综合考虑内容中心性和内容获取时延自适应地计算各自缓存概率,即内容所在节点位置越居于中心,内容热度越高,内容获取时延节省越优的内容被缓存的概率就越高.仿真实验表明:与现有基于概率缓存内容放置方法相比较,CCPCP方法缓存内容副本数目较少,减少率可达到32%以上,CCPCP方法显著地减少了缓存冗余,降低了内容获取时延,提高了缓存命中率和缓存内容利用率.     

多缓存容量场景下的D2D内容缓存布设优化方案

在终端直传（D2D）缓存网络中,用户有限且各异的缓存能力是制约缓存效率的一个关键参数,然而现有文献大多考虑不同用户具有相同的缓存能力,针对这一不足有必要进行用户具有不同缓存容量下的D2D内容缓存布设方案优化。首先,鉴于用户终端的移动性和随机分布特性,利用随机几何理论将网络中不同缓存容量的用户节点建模为相互独立的齐次泊松点过程;其次,考虑本地卸载和邻近D2D链路卸载两种内容卸载方式,推导得到网络缓存命中率;最后,将最大化缓存命中率作为优化目标函数,提出了基于坐标梯度的联合缓存布设（JCP）算法,从而得到多用户多缓存容量场景下的内容缓存布设方案。仿真结果表明,与现有的缓存布设方案相比,由JCP得到的缓存布设方案可以有效提高缓存命中率。     

毫米波回程网络中的路由与QoS调度算法

毫米波通信拥有较大带宽,能实现千兆的传输速率,将成为5G移动通信回程的主要方式。研究超密集网络毫米波无线回程,以最大化网络吞吐量与满足QoS要求的链路数为目标,优化回程网络中的路由选择和链路调度。对该优化问题进行数学建模,用线性规划方式求得传输路径。在此基础上,提出一种基于最大QoS传输集的调度算法。仿真结果表明,相比TDMA、STDMA算法,该算法的系统吞吐量与成功调度链路数均较高。     

基于黎曼拟牛顿的毫米波MIMO混合预编码算法

针对毫米波MIMO系统混合预编码算法的非凸单位模约束、矩阵耦合问题,文章提出了一种基于黎曼拟牛顿的交替最小化混合预编码（RLBFGS-AltMin）算法。该算法首先引入交替最小化框架（AltMin）,有效解决了混合预编码矩阵联合优化困难的问题;其次,利用黎曼流形将模拟预编码部分中的非凸单位模约束转化为搜索空间无约束优化求解;最后,通过改进的梯度计算方式和黎曼梯度下降理论求解出最优数字预编码和模拟预编码矩阵。仿真实验结果表明,所提算法可以获得更接近全数字预编码的频谱效率。     

内容中心网络中一种降低自治域内内容传输代价的缓存策略

内容中心网络(CCN)是未来互联网中一种有前景的网络架构。它通过网内缓存机制加强内容的传输减少网络传输代价或提高网络吞吐量。针对同一个自治域内的内容分布情况以及热门内容对网络的影响,提出一种以降低内容传输代价为目标的缓存机制——DCR策略。该策略能够将热门内容推向用户同时降低内容的冗余度。实验结果表明:该缓存策略能有效地降低自治域内内容的传输代价,提高了域内缓存命中率。     

MIMO链路ad hoc网络传输调度算法

针对MIMO链路ad hoc网络中已有传输调度算法未充分利用MIMO空间复用能力的问题,提出了一种新的传输调度算法.该算法通过考虑MIMO的多流接收能力而有效地减小了调度帧长,通过合理安排节点分配顺序使得节点分配的数据流比较平均,同时,该算法通过允许节点发送多个数据流而高效利用了MIMO的空间复用能力.推导分析了传输调度算法的通过量和时延性能,结果表明,与已有算法相比,采用文中算法可以提高网络的通过量,减小网络的平均时延和最大时延.     

异构网络下带内回程基站部署方案

针对异构密集蜂窝网络中小基站双工模式不同导致的网络干扰,设计一种带内全双工(IBFD)基站部署方案。建立IBFD基站部署的最优化模型,利用基于贪心算法的混合带内/外全双工模式选择算法近似求解该模型,并通过部署适当比例的带内回程基站以最大化系统容量。仿真结果表明,该方案能有效协调小基站对宏基站的跨层干扰与小区间干扰,提高系统频谱效率。     

无人机协助的多用户MIMO毫米波网络混合预编码方案

针对无人机(UAV)协助的毫米波网络下行链路多用户通信场景,设计一种混合预编码方案.在发射端和接收端分别使用混合预编码器和模拟合并器,并将多元联合优化问题分解为子问题进行求解.构建UAV与地面用户的三维位置模型,利用带外位置信息对波束导向向量进行优化,进而通过码本生成模拟预编码器和模拟合并器.以最小化接收数据和发送数据...     

基于缓存机制的能耗最小化电力线通信网络设计

针对智能电网系统中部署电力线通信(PLC)存在通信稳定性差、传输能耗高的问题,设计一种基于缓存机制的PLC网络。引入多输入多输出的PLC通信机制,使得多个网络接入节点可同时向一个用户发送数据,提高网络通信的稳定性。通过设计最优预编码算法解决回程链路上的数据重复传输问题,从而最小化用户从缓存节点和服务器下载文件的能耗。仿真结果表明,该PLC网络可有效提高通信可靠性,节约系统资源。     

基于贝叶斯压缩感知的毫米波MIMO信道估计

针对毫米波大规模多输入多输出(MIMO)通信系统中存在的硬件成本高、能耗大等问题,混合模拟-数字的收发机架构是一个很有前景的解决方案,然而系统的信道估计问题却成为一个挑战。在考虑正交频分复用和频率选择性衰落信道模型的前提下,提出了一种使用贝叶斯压缩感知理论来估计信道的方法。贝叶斯压缩感知算法可以在稀疏信道先验知识不完备的情况下,实现更高精度的信道估计。仿真结果验证了所提方法的有效性,与正交匹配追踪算法相比,在信噪比为30dB时,归一化均方误差降低了约25dB。     

MIMO OFDM系统联合时频同步算法

为了解决多输入多输入多输出(Multiple imput multiple output,MIMO)正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的时间和频率偏移估计问题,提出了一种基于恒幅零自相关(Constant amplitude zero auto correlation,CAZAC)序列的联合时频同步算法。同步前导包括两个相同长度的训练符号。在接收端,分别计算两个本地训练序列与接收信号的互相关,利用CAZAC序列的特性可以检测出所有收发天线对之间的时间偏移和整数频率偏移;然后对接收信号进行整数频偏补偿,利用两个训练符号之间的关系可以估计出小数频率偏移。分析和仿真结果表明,该算法与传统的同步算法相比,不但具有更高的同步概率,而且能够估计出所有收发天线对之间的频率偏移。     

基于深度学习的RCF-mm MIMO系统信道估计算法

针对无蜂窝毫米波大规模多输入多输出(CF-mmMIMO)系统信道估计存在的计算复杂度高、导频开销大等问题,提出一种基于深度学习的可重构智能表面(RIS)辅助CF-mmMIMO(RCF-mmMIMO)系统的信道估计算法。该算法引入RIS替代一部分毫米波接入点(AP),增大CF-mmMIMO下的毫米波覆盖范围和信号强度,在一定程度上解决无蜂窝架构下毫米波AP数量众多硬件成本高的问题。对同一AP上不同组天线的RIS级联信道映射关系的存在性进行证明,并通过FCNN神经网络对该信道映射进行建模,显著降低无蜂窝系统中央处理单元处理信道估计时高计算量和高导频开销。仿真实验表明,信道估计算法能够在低计算复杂度、低导频开销下有效提高信道估计的准确性,显著提高系统传输效率。     

内容分发网络中基于相关内容吸引的缓存算法

内容分发网络中基于内容名的缓存算法会导致路由表规模随网络增长而膨胀,将严重影响网络路由效率和性能。针对该问题,提出一种基于相关内容吸引的节点缓存算法。利用本地缓存算法,通过节点已缓存内容对其他内容的吸引作用吸引主要特征内容,排斥具有次要特征内容,将缓存中不同特征内容的数量差异进行放大,使缓存内容表现出明显稳定的内容特征。同时设计相关内容生存时间相互增强的缓存策略,以减少路由通告信息量,提高内容分发网络的路由能力。实验结果表明,该算法在有效解决路由问题的同时,能增强缓存内容稳定性,提高路由可信度。     

基于MIMO模式的无线传感器网络数据传输协议

在对分簇无线传感器网络在簇群内和簇群之间数据传输能耗进行分析的基础上,提出了一种在簇群间采用MIMO模式进行数据传输的方法。该方法以HEED协议为基础,将MIMO模式引入到簇群间的数据传输过程中,极大地降低了传输能耗,并且创建了一种基于MIMO技术的分簇传感器网络能耗模型,推导出实现网络能耗最小化时系统参数的最优值。实验结果显示,与HEED协议相比,该方法更显著地降低了网络的总体能耗,使网络具有更长的生存期。     

MIMO网络控制系统的指数稳定性

研究具有时延和数据包丢失的多输入多输出网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题.对在传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失的网络控制系统结构进行了简化,建立了动态输出反馈网络控制系统模型.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法导出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和动态输出反馈控制律设计方法.数值算例说明结果是可行的.     

NDMANET中基于内容优先级的缓存策略研究

多数NDMANET缓存策略研究未考虑内容的优先级,从而降低了重要内容在节点移动环境下的可用性.针对该问题,提出一种基于内容优先级的缓存替换策略PFC.根据节点内容对可用性的不同需求划分内容优先级,将其作为缓存替换的参考因子进行缓存替换决策,以提高重要内容的命中率和可用性.在ndnSIM仿真平台上的测试结果表明,相比LR...     

基于非线性能量收集的多用户MIMO认知无线供电通讯网络

能量收集网络能够延长能量受限型网络的生命周期,然而目前的研究大多针对单一天线的网络系统,同时线性的能量收集模型无法准确刻画系统能量收集过程.为此,针对能量收集多用户多输入多输出认知无线供电通讯网络系统,基于非线性能量收集模型分别建立overlay和underlay场景下的系统吞吐量优化模型;由于系统模型的参数耦合和非线性约束特性导致问题为联合凹的,利用等效代换将系统模型转化为等效凸问题,使用拉格朗日对偶方法求解;继而分别给出能量与信息协方差矩阵最优解形式及最优时间分配系数的求解方法,并使用数学方法证明其最优性.最后,基于实际的风电能量收集数据,验证算法的有效性及性能.仿真结果表明,与平均功率分配算法相比,最优求解算法能够实现更好的平均系统吞吐量,同时所述算法均在有限次迭代后达到稳定收敛.     

DCS:一种实现NDN内容缓存的新方法

随着互联网内容分发效能要求的不断提高,内容中心网络研究已成为近年互联网体系结构研究的热点.针对现有路由器扩展支持内容中心网络路由引擎时缓存资源有限以及缓存管理操作困难等问题,提出一种新的内容缓存扩展方案DCS.该方案旨在不改变现有路由器硬件的前提下,利用用户终端空闲内存空间,通过软件升级的方式来支持NDN路由器的缓存功能.详细描述了DCS数据存取的算法流程,还对用户可提供出来作为网络缓存资源的空闲内存空间进行了统计和分析.