基于能效的D2D通信系统中资源复用策略研究

针对D2D通信(device-to-device communication)与传统蜂窝通信共存下的能效资源复用问题,联合考虑蜂窝用户和D2D用户对的QoS约束,结合电路消耗功率,提出一种基于能效的D2D用户对与蜂窝用户最优匹配的资源复用和功率分配策略,分析了D2D用户对复用蜂窝用户资源的最优功率的存在性,并用分式规划理论求解了该最优功率的闭合表达式.仿真结果表明,相比已有算法,所提的能效资源复用策略的D2D用户的总能效最优,并且该总能效在低QoS要求下相比最大化和速率算法提高36.25%,高QoS要求下略高于基于节能的功率分配算法,同时还具有1.7~3 Mbit/s的和速率.      

基于负载均衡的OFDMA双跳中继网络资源分配策略

为适应蜂窝小区内不同的用户分布,针对基于正交频分多址接入技术的双跳中继网络,提出了一种基于负载均衡的资源分配策略.考虑难以得到联合分配的最优解,在降低计算复杂度的前提下,采用分步式次优化分配.采用比例公平算法对子载波进行分配,并用数学建模的方法解决功率分配问题;根据凸规划和注水算法确定功率分配最优解需满足的条件,在逼近最优解的目标下,求得基站和中继站的发射功率.仿真分析结果表明,与传统的静态资源分配策略相比,提出的基于负载均衡的资源分配策略可以适应不同的用户分布和信道条件,系统吞吐率提高7.8%以上.      

基于OFDM的DF中继网络能效最优路径选择策略

针对三节点解码转发(DF)中继OFDM (orthogonal frequency division multiplexing)网络,提出一种能效最优路径选择策略.通过将中继链路衰落值和直传链路衰落值转化为等效路径损耗值,给出了一种基于等效路径损耗指数的能效最优路径选择准则,并分析了电路功率消耗、带宽、速率需求以及信道条件等因素在路径选择时对系统能效的影响.仿真结果表明,能效最优路径与链路速率需求、传输带宽以及信道条件有关,并满足能效最优路径判决准则,当基站(BS)和用户(MS)间距离为610 m,速率等于5和6 Mbit/s时,本文方案的能效比最大调和信道增益路径选择方案分别提高11.8%和40.5%.      

基于QoS的LTE下行链路调度算法

针对LTE下行资源调度算法中速率自适应优化问题,提出了一种基于服务质量(QoS)的下行链路调度算法,该算法由子载波调度和功率分配两部分构成.为了提高性能和降低算法复杂度,将子载波调度算法和功率分配算法分开讨论,对于基于QoS的子载波分配算法,根据用户的信道质量,合理地分配子载波.在功率分配算法中,根据用户当前时刻的信道状态信息设计各用户的注水线,也即注水因子,使基站动态地为各用户分配功率.最后,通过仿真分析对比改进算法在传输速率、公平性、小区吞吐量以及用户SINR方面的性能,结果表明:改进算法可以很好地降低复杂度,改善用户公平性,降低误码率.     

OFDMA无线多跳蜂窝网中的节能型资源分配策略

为在基于正交频分多址接入技术的无线多跳蜂窝网中实现节能型资源分配,将无线多跳蜂窝网描述为树形分层拓扑结构,规定了该结构中的奇数层和偶数层节点在系统奇时隙和偶时隙中的发送-接收关系,建立了可同时适用于奇时隙和偶时隙的基于系统总发射功率的优化目标函数,并确定了包括链路比例公平因子等限制条件.考虑到难以得到实际系统最优解,在尽量减少计算复杂度的前提下,提出了一种次优化分配策略,使系统总发射功率最小化.仿真结果表明,与基于正交频分复用的时分多址接入等传统固定资源分配方法相比,运用本文提出的资源分配策略可使系统的总发射功率减少约1.5 dB,并能保持各条链路的比例公平性.     

数据链中基于动态博弈的联合功率与速率控制

为了满足机间数据链多种业务功能的需求以及大数据量战场信息传输需求,需要对各节点传输速率和发射功率进行联合控制,提出了一种基于动态博弈的联合功率与速率控制算法.在速率与功率控制中同时引入动态博弈,解决了传输速率与发射功率的最优化问题,证明了该算法纳什均衡点的存在性和唯一性.通过算法仿真表明,提出的动态博弈算法与固定速率功率分配算法、传统的静态博弈联合控制算法相比,各节点的传输速率值至少提升了约50.92%,收敛速度提升了约50%,发射功率收敛速度提升了80%,使系统具备更强的稳定性和公平性.      

T2T和T2G混合网络中的功率分配算法

现有功率分配算法大多基于理想信道状态信息(CSI)实现性能优化，在列车对列车(T2T)双移动端通信场景中并不适用.针对城市轨道交通系统T2T和车地(T2G)混合网络场景，引入CSI反馈延时，研究非理想状态时仍可保障通信质量的功率分配算法.考虑单蜂窝用户复用单T2T用户对情况，以T2G用户传输速率总和最大化为优化目标，构建多约束条件下的功率分配模型.首先，根据分步思想将非凸模型简化为最优分配功率计算和最佳复用用户匹配2个子模型；其次，利用线性规划分析可行域内目标函数的最优解及最优值，并通过二分法求解最优分配功率；最后，筛选出可行复用对集合后，利用匈牙利算法进行二分图匹配.仿真结果表明：该算法兼顾城市轨道交通系统中T2T通信中断概率约束和T2G用户传输速率，且可实现1.0 ms内的CSI反馈延时.     

基于QoS升降级的无线单播多播混合带宽资源分配方法

在单播与多播混合服务的OFDM蜂窝系统中,因负载较重而使带宽资源被完全占用时,为接纳更多的多播用户,在单播多媒体用户可接受的范围内提出：基于信道容量平滑的QoS升降级带宽借用方法.通过建立QoS升降级的子载波借用模型和CUpDown-QoS算法,达到最大化多播用户数和减小多播切换呼叫中断率;提出了GoS保证下,限制新呼叫的动态带宽借用阈值,给出基于Markov模型的CBP（Call Blocking Probability）与HDP（Handoff Dropping Probability）最优折中的阈值确定方法,以及多播优先的动态带宽借用策略对阈值确定的影响.     

基于OFDM的DFT加扰矢量码分多址接入技术

为解决基于多载波的多址系统在出现子载波深度衰落时系统性能下降的问题,根据矩阵置换原理,提出了一种DFT加扰矢量多载波码分多址接入系统(DFT-VMC-CDMA).该系统利用张量积(Kronecker积)的矩阵分解性,引入矢量正交频分复用(V-OFDM)技术对发射信号进行组合排列,通过对张量积的矩阵向量求解获得分集增益抑制单一子载波上的衰落,并基于r循环信道矩阵的分解特性,加入DFT扩展和加扰前缀,减小系统复杂度和峰平比.通过仿真验证可知,该系统性能与传统的多载波系统相比,在20 d B高信噪比条件下,比上行链路的多载波直接序列码分多址(MC-DS-CDMA)平均提升6 d B,比下行链路的多载波码分多址(MC-CDMA)平均提升0.5 d B,达到了理论上的多径信道分集增益界;此外,新系统还降低了峰平比,提升了频谱效率,如当载波数为64,块长为8,保护间隔为12时,峰平比降低了2 d B,频谱效率提升了10%.     

安全双向中继通信中友好干扰节点的功率分配

研究了具有一组友好干扰节点辅助的双向中继网络中的安全传输问题,考虑了中继节点不可信为窃听节点和中继节点可信而存在其他窃听节点的两种情况下,友好干扰节点的功率分配问题.目的是设计友好干扰的最优功率分配方案,在友好干扰节点的功率消耗最小的情况下,达到双向中继系统的通信质量和通信安全性要求.本文为两种情形下的友好干扰节点功率分配问题分别建立了最优化模型,并证明了两个问题均属于线性规划问题.仿真结果表明,本文所设计友好干扰节点功率分配方案,能够在保证双向中继系统的通信质量和通信安全性前提下,使得友好干扰节点的总功率最小.     

计及需求侧的风-光-氢多能互补微电网优化配置

针对多能互补微电网经济成本最优问题,提出一种计及需求侧响应的风-光-氢多能互补微电网优化配置方法. 首先,在相关功率约束和控制原则下制定运行控制策略;接着,为最大化直接消纳风光发电,引入激励型需求侧响应,利用混合整数规划优化负荷曲线;进而,建立考虑需求侧响应的优化配置模型,基于等年值成本最小的优化目标,综合考虑系统的必要约束条件,利用粒子群算法迭代寻优求解最优配置. 为验证有效性,结合某一地区的历史数据,求解优化配置方案,并开展微电网不同运营方式、自平衡率约束与建设成本影响因素下的技术经济分析. 分析结果表明:引入氢能发电系统和考虑需求侧响应后,当自平衡率为81.64%时,达到等年值成本最低为314.37万元;将自平衡率控制在合理水平,随着科技发展建设成本的降低均有助于提高微电网经济效益.      

Switching between antenna subset selection and quasi-orthogonal space-time block code in presence of correlation

We address the problem of adaptive modulation and coding scheme (AMCS) for a multi-input multioutput (MIMO) system in presence of time-varying transmitting correlation. Antenna subset selection and quasiorthogonal space-time block code (QOSTBC) have different error performances with different signal-to-noise ratios (SNRs) and in different spatial correlation scenarios. The error performance can be improved by selecting an appropriate transmission scheme to adapt to various channel conditions. The maximum distance criterion is the simplest and very effective algorithm for the antenna subset selection without needs of complex calculation and channel state information at transmitter (CSIT). The minimum error performance criteria and the simplified linear decision strategy are developed for constant transmission rate traffic to select the optimal transmission scheme. It can dramatically decrease algorithm complexity for obtaining error probability according to the known quantities comparing with using instant CSIT. Simulation results show that, remarkable performances including low SNR and weak spatial correlation at the expense of simple calculation and almost no bandwidth loss by adopting AMCS can be achieved. The proposed AMCS improves robustness of slowly varying spatial correlated channels.     

Stochastic optimization in cooperative relay networks for revenue maximization

In cellular networks, cooperative relaying is an economic and promising way to enlarge the network capacity and coverage. In the case that multiple users and multiple relays are taken into account, efficient resource allocation is important in such networks. In this paper, we consider the joint relay power control with amplify- and-forward （AF） strategy and dynamic pricing for uplink cellular networks in order to maximize the network administrator＇s system revenue. The system revenue is associated with pricing strategies and mobile users＇ random data request, which is supported by the relay assisted transmission. To deal with the problem of the coupling in pricing and relay resource allocation, we utilize Lyapunov optimization techniques to design online pricing and relay power control without any statistic information of random events in networks. Theoretical analysis shows that the proposed algorithm can achieve a near-optimal performance and simulation results also validate its effectiveness and robustness.     

一种改进的GSM/GPRS网络信道分配策略

在对GSM／GPRS(global system for mobile communications／general packet radio service)蜂窝系统现有典型信道分配策略FRA(fixed resource allocation)和DRA(dynamical resource allocation)及其排队策略进行分析的基础上，提出了基于DRA的改进策略DMC—DRA(dynamical minimum channels of packets for DRA)．新策略能动态改变GPRS包下限信道数，在FRA和DRA之间折衷，提高信道利用率、包传输时间、呼叫阻塞率等综合性能．     

Research on a Task Planning Method for Multi-Ship Cooperative Driving

A new method for a cooperative multi-task allocation problem(CMTAP) is proposed in this paper,taking into account the multi-ship, multi-target, multi-task and multi-constraint characteristics in a multi-ship cooperative driving(MCD) system. On the basis of the general CMTAP model, an MCD task assignment model is established. Furthermore, a genetic ant colony hybrid algorithm(GACHA) is proposed for this model using constraints, including timing constraints, multi-ship collaboration constraints and ship capacity constraints. This algorithm uses a genetic algorithm(GA) based on a task sequence, while the crossover and mutation operators are based on similar tasks. In order to reduce the dependence of the GA on the initial population, an ant colony algorithm(ACA) is used to produce the initial population. In order to meet the environmental constraints of ship navigation, the results of the task allocation and path planning are combined to generate an MCD task planning scheme. The results of a simulated experiment using simulated data show that the proposed method can make the assignment more optimized on the basis of satisfying the task assignment constraints and the ship navigation environment constraints. Moreover, the experimental results using real data also indicate that the proposed method can find the optimal solution rapidly, and thus improve the task allocation efficiency.     

多约束条件下城市道路环卫车优化配置与路径规划

为有效解决当前城市环卫车调度决策过度依赖人工主观经验造成的车辆配置不合理和作业效率低下问题,本文提出一种多约束条件下的城市道路环卫车优化配置与路径规划方法。通过综合考虑环卫车在现实作业中的作业时限、服务次数、行驶速度和车辆退出节点等多种约束条件,将物理道路网络拓展为时空网络,刻画车辆在路网上的时空运行轨迹,进而将环卫车优化配置与路径规划问题从数学上描述为带多类约束条件的弧路径问题(Arc Routing Problem, ARP)。 在此基础上,构建以车辆配置与出行总成本最小化为目标函数的环卫车优化配置与路径规划模型,并通过设计分支定价算法精确求解模型。将所提方法应用于苏州工业园区19个区域路网的环卫车辆配置与调度管理,从经济成本、作业效率和环保效益这3方面评估所提方法的可行性和有效性。结果表明：本文所提方法能够显著节约环卫运营成本,提升环卫车辆作业效率;同时,可有效降低环卫车辆碳排放量,形成良好的经济和社会效益,为智慧环卫提供了行之有效的新方案。