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作者：张云飞北京邮电大学

学位级别：硕士

大规模机器类通信(massive Machine Type Communication,mMTC)作为第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统的三大应用场景之一,其接入终端具有功能相对简单、大规模并发接入、低功耗、低算力、低存储等特点,导致其更容易受到恶意... 详细信息

大规模机器类通信(massive Machine Type Communication,mMTC)作为第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统的三大应用场景之一,其接入终端具有功能相对简单、大规模并发接入、低功耗、低算力、低存储等特点,导致其更容易受到恶意攻击,因此保障mMTC网络安全尤为重要。认证技术可以保障接入终端的接入安全性、身份合法性和传输安全性等,是保障mMTC通信安全的关键。传统的基于密码学的上层认证技术的安全性依赖于密钥本身的计算复杂度,应用于mMTC存在着诸多局限性。首先,mMTC网络海量“低能力”终端中难以应用高复杂度的加解密算法,防护能力普遍较弱;其次,海量终端的并发接入带来的信令风暴问题导致网络拥塞;最后,无线信道的广播性和开放性以及传输链路的不稳定性使得其容易遭受信号窃听、恶意干扰、非法接入等物理层攻击。物理层认证方法被认为是实现轻量级认证、降低认证能耗、加强物理层到应用层安全性的强有力解决方案。物理层认证具有低开销、低计算复杂度的特点,可以抵御来自多层次的攻击,满足mMTC网络低能耗、大规模接入和高安全性的需求。本文以mMTC场景下的物理层认证为研究对象,以降低信令开销和时间复杂度、提高认证安全性为目标,完成了以下三部分的工作:(1)针对mMTC网络中的点对点认证带来的信令开销大的问题,提出了一种基于非正交多址接入(Non Othogonal Multiple Access,NOMA)的物理层群组认证方案。首先利用NOMA将多个用户的信号生成叠加信号同时发送的优势,一次为多个用户终端提供群组认证服务;为了克服传统物理层认证的挑战响应机制中密钥容易泄露的问题,进一步利用单向哈希算法,将上层密钥嵌入到接收信号的频率响应中。仿真发现,该方案可以显著降低多终端同时认证场景下的信令开销,当终端数等于15时,与传统物理层认证方案相比,信令开销可降低约38%。(2)针对大规模多天线系统中信道特征矩阵维度过大带来的认证计算复杂度过高的问题,提出了一种基于压缩感知的物理层认证方案。首先利用了多天线系统不同天线接收信号之间的相关性,采用高斯随机矩阵对接收信号进行采样和压缩,接着基于相干时间内前后两个时隙压缩后的信道矩阵构建检验统计量,并对不同接收天线下该方案的计算复杂度进行了分析。仿真发现,该方案可以显著降低多天线场景下的认证复杂度,当接收天线数等于30时,与无压缩的认证方案相比,计算复杂度可降低约95%。(3)针对上层认证时延较高的问题,提出了一种跨层认证方法。该方案首先在用户首次进入mMTC认证服务器覆盖范围时,使用5G-AKA或EAP-AKA'对用户的身份进行认证,并将首个数据包的认证交由基于对称密钥的消息认证完成,记录信道状态信息后,接着将后续数据包的认证利用时延较低的基于压缩感知的物理层认证完成,当终端移动或者物理层特征变化太大导致物理层认证失败时,再次启用基于对称密钥的消息认证。仿真发现,该方案可以显著降低连续认证多个数据帧的认证时延,当连续认证的数据帧个数为10时,与上层认证方案相比,时延可降低约81%。

关键词： mMTC网络物理层认证群组认证压缩感知跨层认证

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基于微分博弈的网络攻防竞争研究

基于微分博弈的网络攻防竞争研究

作者：高秋悦北京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线网络规模的骤增以及无线终端之间的广泛互连,无线网络边界日益模糊,安全挑战日益严峻。网络攻击日益复杂多样化的表现形式,如联盟交互、资源竞争、风险传播等,对目前无线网络系统中的传统防御方法提出了更高的要求。抓住网络安... 详细信息

随着无线网络规模的骤增以及无线终端之间的广泛互连,无线网络边界日益模糊,安全挑战日益严峻。网络攻击日益复杂多样化的表现形式,如联盟交互、资源竞争、风险传播等,对目前无线网络系统中的传统防御方法提出了更高的要求。抓住网络安全本质、分析网络攻击特征、结合攻防双方关系来制定防御策略对于保障网络安全具有重要意义。本文面向大规模广连接无线网络,开展了基于微分博弈的网络攻防竞争基础博弈模型研究,为动态网络攻防建模和实时防御策略选择提供理论指导。具体研究成果归纳如下:(1)考虑未来网络中安全攻防的联盟交互特征,提出了一种基于微分博弈的多攻-多防模型,分析多个攻击节点组成的攻击联盟和多个防御节点组成的防御联盟的交互过程。采用攻击/防御态节点数量建模攻/防联盟力量,攻/防联盟通过唤醒沉睡态节点或撤退攻/防态节点来调整联盟力量,从而造成弱势联盟节点转移为瘫痪节点。为减少攻防瘫痪中产生的乒乓效应,引入瘫痪阈值来约束瘫痪结果。通过构建状态转移微分方程来刻画联盟力量演化。在此基础上,建立了微分博弈模型来分析攻/防联盟的连续实时博弈状态。基于汉密尔顿最优控制方法求解博弈均衡策略,并提出了一种多攻-多防最优策略选择算法来求解博弈均衡下的最优攻防策略。仿真结果展示了攻/防联盟力量和最优攻/防策略的演化轨迹,表明攻/防联盟倾向于在博弈开始时增强力量,然后逐渐减弱力量以获得理想的成本-收益比。此外,增大防御瘫痪阈值可提高防御效能。(2)考虑攻/防双方对网络设备的竞争问题,提出了一种基于微分博弈的攻防资源竞争模型。将网络设备视为攻/防双方的竞争目标,即网络资源。攻/防双方通过调整对设备注入的竞争力量来获得对设备的控制权,导致了设备在不同状态之间转移。通过分析单个设备的状态转移过程,建立了微分方程来描述网络整体安全状态的演化。在构建零和微分博弈模型基础上,基于最优控制论来解决博弈双方的优化问题,并提出了一种基于类高斯-赛德尔隐式有限差分法的最优策略选择方法获得鞍点策略。仿真结果展示了攻防资源竞争中的网络安全状态变化,表明所提博弈模型在提升系统安全上优于非博弈方案。(3)考虑大规模广连接网络中海量节点的近邻强连接所带来的攻防行为传播问题,提出了一种面向传播行为的网络攻防资源竞争模型,对网络资源竞争和攻防策略交互进行建模和分析。网络中沉睡设备的安全状态不仅受集中的攻防竞争力量的直接影响,也受邻居设备攻防传播的间接感染。通过将攻防双方的竞争力量建模为博弈策略,建立了基于微分博弈的攻防资源竞争模型,并基于汉密尔顿最优控制方法来优化博弈目标、分析鞍点策略和实现策略选择。仿真结果展示了在传播行为影响下的网络设备安全状态演化过程,表明了与单攻防传播模型和单集中控制模型相比,所提模型能够降低系统安全损失,在攻防对抗极限下表现出更优的系统安全状态。综上,本文针对无线网络安全中的联盟交互、资源竞争、传播行为三种攻防问题,建立了具有时间连续性、竞争动态性、策略实时性特征的微分博弈攻防模型,为网络攻防行为预测和设计有效的安全防御机制提供了理论依据。

关键词：无线网络安全攻防建模微分博弈最优控制均衡策略选择

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卫星地面综合通信系统中的传输技术

卫星地面综合通信系统中的传输技术

作者：王凯栋北京邮电大学

学位级别：硕士

移动通信的飞速发展对通信网络带宽提出了越来越高的要求,而现有的陆地通信网络不能满足用户的需求。陆地移动通信网络面临覆盖面窄、基站建设成本高等严峻问题,由于卫星通信具有天然的广播、多播和覆盖面广的特性,并且卫星通信在成本... 详细信息

移动通信的飞速发展对通信网络带宽提出了越来越高的要求,而现有的陆地通信网络不能满足用户的需求。陆地移动通信网络面临覆盖面窄、基站建设成本高等严峻问题,由于卫星通信具有天然的广播、多播和覆盖面广的特性,并且卫星通信在成本和技术等方面具有高利用率和高性价比等优势。因此,可靠的、快速的、稳定的宽带卫星通信网络是目前研究的热点。卫星地面综合通信系统允许卫星网络、地面网络的无缝互联以及相互补充。结合卫星和地面无网络的一个最大优势是有效地扩大网络覆盖范围,从而为非城市地区以及移动的火车、轮船、飞机等提供通信服务。本文的重点是如何设计卫星地面综合通信系统,使得卫星、地面网络可以有效的协作。论文针对基于卫星地面综合通信系统中的几个关键问题进行了研究,主要贡献如下：1、讨论了卫星综合通信系统中移动信道的建模仿真,总结了同步卫星移动信道的特点和目前常用的卫星移动信道传播模型,如Loo模型、Fontan模型、二状态模型、双极化MIMO信道模型。对双极化MIMO信道模型在乡村、郊区和城区三种不同环境进行了仿真,并得到的双极化2x2MIMO同步卫星移动信道的容量。2、针对卫星地面综合通信系统中的数字广播业务提出了改进的分集技术。考虑到系统中存在的时间分集、空间分集、极化分集以及频率分集,提出了空时编码、空时频编码结构的LSTBC码的发送方式并使用成对差错概率分析系统系统性能。通过构造合理的空时码、空时频码,卫星、地面站的协作传输使得整体分集增益为8。空时频码可以利用信道的频率选择性,提供额外的编码增益。3、针对卫星地面综合通信系统中单播业务提出部分预编码方案。地面站通过获得用户的反馈,及时的根据信道状态信息优化得到最优预编码矩阵,从而获得比分集发送方案更好的系统性能。提出了优化问题、解决算法的方法。考虑到理想的信道状态信息在现实应用中往往不能实现,又提供了针对非理想信道状态信息的部分预编码方案。

关键词：卫星移动通信空时编码空时频编码部分预编码双极化MIMO

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Massive MIMO信号检测算法研究

Massive MIMO信号检测算法研究

作者：秦志恒北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来随着移动互联网的快速发展,移动终端数量呈爆炸式增长,人们对无线数据业务的追求也随之不断提高。为迎接未来的挑战,大规模天线(Massive MIMO)系统的概念作为5G的关键技术之一被提出来。Massive MIMO相对于现有MIMO技术不仅可以... 详细信息

近年来随着移动互联网的快速发展,移动终端数量呈爆炸式增长,人们对无线数据业务的追求也随之不断提高。为迎接未来的挑战,大规模天线(Massive MIMO)系统的概念作为5G的关键技术之一被提出来。Massive MIMO相对于现有MIMO技术不仅可以显著提高分集和复用增益,而且还能大幅度提高信道容量和频谱效率。在Massive MIMO多项技术中,接收端信号检测技术对于系统性能起着十分重要的作用。然而传统信号检测算法对于数十上百根天线的Massive MIMO难以在检测性能和复杂度取得合理的折衷。论文在讨论传统算法的基础上,对不同的Massive MIMO信号检测算法进行研究和分析,并探究性能和复杂度适中的检测算法。论文主要研究内容如下:1.针对传统信号检测算法在Massive MIMO中应用的问题,将传统信号检测算法分为非树搜索检测和树搜索检测做了详细的介绍,着重研究树搜索检测算法,针对传统树搜索检测算法冗余搜索的缺点,提出了改进的深度优先搜索球译码(IDFS),并进行了仿真。仿真结果表明IDFS相对于固定复杂度球译码(FSD)能以较低的复杂度接近最大似然检测性能;FSD和K-best球译码具有Massive MIMO特性即在相同的信噪比下检测性能随着天线数目的增多而增强。2.针对似然上升搜索(LAS)在Massive MIMO系统中容易陷入局部最优的特点,结合多初值并行似然上升搜索(MIVAS)和多搜索集并行似然上升搜索(MSCSAS)提出了改进的多搜索集并行似然上升搜索算法(IMSCSAS),该算法结合了 FSD检测的思想利用固定数目的幸存向量进行下一轮迭代,并与禁忌搜索(TS)类算法进行了对比。仿真结果表明LAS和TS算法均具有Massive MIMO特性,天线数目为128根,达到误比特率为10-4时,SISO相对于LAS和TS仅有0.6dB和0.4dB的信噪比增益;提出的IMSC-LAS检测性能接近FSD,且在16QAM调制达到10-2误比特率的复杂度和所需信噪比均较小。3.针对基于Gibbs采样的马尔可夫蒙特卡洛(MCMC)检测算法容易产生熄火的问题,详细介绍了两种改进的MCMC检测算法:混合抽样MCMC算法(MGS-MCMC)和重检算法(MGS-MCMCR)。针对MGS-MCMC在高阶调制性能较差的问题和MGS-MCMCR时延较长的问题通过构造多条马尔可夫链提出了改进的并行MGS-MCMC(RMGS-MCMC)算法。仿真结果表明MGS-MCMC检测具有较好的Massive MIMO特性,在天线数目仅为64根、误比特率为10-4时,SISO相对于MGS-MCMC的信噪比增益仅为0.6dB;提出的RMGS-MCMC能以不太高的复杂度接近FSD且易于并行实现。论文从上述三个方面对Massive MIMO系统的接收端信号检测算法进行了研究,着重研究了启发式搜索和MCMC算法,在已有的检测算法基础上提出了改进的算法,并进行了仿真验证。

关键词： Massive MIMO 树搜索 LAS TS MCMC

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大规模MIMO系统的信号检测算法研究

大规模MIMO系统的信号检测算法研究

作者：金炳丞北京邮电大学

学位级别：硕士

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术通过多根天线并行发送和接收数据显著提高了系统的频谱效率和传输可靠性,因此一直以来都是通信领域的研究热点之一。随着数据流量的指数型增长,目前天线端口数为8的LTE-Advance... 详细信息

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术通过多根天线并行发送和接收数据显著提高了系统的频谱效率和传输可靠性,因此一直以来都是通信领域的研究热点之一。随着数据流量的指数型增长,目前天线端口数为8的LTE-Advanced系统(3GPPRelease 13将天线端口数量扩展为12/16)将难以满足爆炸式增长的移动数据业务。大规模MIMO技术,作为下一代通信系统的关键使能技术之一,利用上百根天线能够进一步提高系统频谱和能量效率,而不需要增加额外的频谱资源。然而,随着天线数量的增加,空间信道的环境将会变得愈发复杂,这对接收端信号的高效恢复构成了巨大的挑战。基于此,本文主要研究大规模MIMO系统中的信号检测算法。首先,本文介绍了三种基站侧信号接收处理结构:独立的信号检测与信道译码,Turbo迭代的信号检测与信道译码以及联合的信号检测与信道译码。其中,Turbo迭代的信号接收结构通过迭代信号处理可以取得优异的检测性能,但同时伴随着较大的处理时延,因此本文将针对软输入软输出(Soft-Input Soft-output, SISO)的球译码检测提出了一种低复杂度的混合树节点枚举策略,它可以自适应地选择候选节点的数量。同时,QAM星座图根据不同半径的同心圆划分为若干个子集,利用这种极度对称的几何特点,可以在不计算信道度量的情况下得到所有星座点的搜索序列。仿真结果表明所提方案在保证原有的算法性能的前提下,实现了更低的计算复杂度。其次,本文分析讨论了大规模MIMO系统中的线性检测理论,介绍了基于Neumann级数展开以及各种基于迭代的信号检测算法。利用大规模MIMO中的信道硬化特性,可以将传统的线性检测算法,如匹配滤波(MF)检测、迫零(ZF)检测和最小均方误差(MMSE)检测,应用于大规模多天线系统中并保证一定的算法性能。但是线性检测需要面临的一大挑战是信道相关矩阵的求逆问题,这主要是因为较大维度的矩阵的求逆运算在硬件中难以实现。本文提出了一种改进的基于Jacobi迭代的线性检测算法,避免了矩阵求逆的过程,对于迭代的初始向量通过基于截断Neumann级数展开得到,这样有助于迭代算法以更快的速率收敛至最优解向量。最后,本文分析大规模空间调制(Spatial Modulation,SM) MIMO系统中的信号检测算法,并针对广义的空间调制方案,提出了一种新型的低复杂度的基于HCD的球译码检测算法(HCD-SD),它可以联合检测TAC向量和MQAM符号。该方案首先提出了一种新型的混合星座图,基于这种混合星座图,对接收信号进行MMSE准则的信号估计,最后再对估计结果进行球译码校准。

关键词：信号检测球译码节点枚举矩阵求逆空间调制

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基于效用理论的动态频谱管理策略

基于效用理论的动态频谱管理策略

作者：张忠起北京邮电大学

学位级别：硕士

近几年来,随着无线移动通信技术的迅猛发展以及多种类型的无线移动通信系统的广泛研究和部署,对频谱的需求与日俱增,传统的固定频谱分配方式的劣势逐渐显现。在固定频谱分配方式中,政府通过给不同的运营商颁发频谱使用许可证的方式对频... 详细信息

近几年来,随着无线移动通信技术的迅猛发展以及多种类型的无线移动通信系统的广泛研究和部署,对频谱的需求与日俱增,传统的固定频谱分配方式的劣势逐渐显现。在固定频谱分配方式中,政府通过给不同的运营商颁发频谱使用许可证的方式对频谱资源进行管理。这种固定频谱分配的方式能够有效地防止不同无线接入网络之间的干扰,政府也能够对频谱资源进行集中管理。但是无线系统对频谱的需求是随时间或空间的变化而变化的,固定的频谱管理模式必然会导致频谱资源利用率的低下,甚至产生频谱空洞。以美国联邦通信委员为代表的各国频谱管理机构最新的频谱使用情况测试结果表明,大量的频谱资源在很大部分时间内并未得到充分的使用,也即频谱的稀缺并非源于频谱资源本身的不充足,而是由落后的固定频谱管理模式造成的。为了充分的发掘频谱资源的效能,人们期待一种能够有效提高频谱利用率的管理机制。动态频谱管理(DSM, Dynamic Spectrum Management)的理念应运而生,并成为过去十年中无线通信领域的研究热点之一。一般而言,动态频谱管理总体上包括四个部分内容：频谱检测、频谱判决、频谱接入与共享和频谱移动性。本文基于动态频谱管理技术的研究现状,针对动态频谱管理研究中的热点问题,考虑到当前蜂窝移动通信系统对小区边缘性能需求的提高,以及随着家庭基站的引入对现有系统的影响和挑战,重点针对动态频谱管理中的网络内合作式频谱接入与共享和频谱切换两个部分进行了分析和研究。本文的主要研究内容包括以下三个方面：首先,针对蜂窝移动通信系统中小区边缘区域对抑制干扰和提高传输速率的需求,考虑到目前的频谱接入方案不能充分利用频谱资源的现状,为了进一步提高干扰环境下小区边缘频谱利用率,本文提出了一种基于认知无线电技术的小区边缘动态频谱接入(DSA, Dynamic Spectrum Access)方案和一种小区边缘认知用户相互协作的联合功率/信道分配算法。通过对频谱的认知和用户之间的协作,提高了小区边缘用户的体验和系统性能,并提高了频谱利用率。其次,针对家庭基站(Femtocell)网络中频谱接入与共享的难题,为了避免不同的Femtocell之间的干扰并同时提高频谱利用率,本文提出了一种新型的动态频谱共享(DSS, Dynamic Spectrum Sharing)方案。该方案包括一个启发式动态分簇算法(DHC, Dynamic Heuristic Clustering)和联合功率／信道分配算法,通过DHC进行分簇可以充分发挥协同频谱检测的优势并降低Femtocell之间的干扰,利用分布式联合功率／信道分配算法可以有效提高Femtocell的用户数据速率。最后,针对基于认知无线电技术的移动通信系统对保持认知用户通信连续性和服务质量的需求,考虑到由于频谱的随机变化特性使认知用户的工作频谱发生变化的情况,为了提高频谱切换的成功率和用户吞吐量,本文提出了一种基于认知无线电技术进行频谱切换的机制和准则,通过设计可靠的频谱预估计方法以及高效灵活的频谱切换机制,保证了认知用户通信的连续性和业务服务质量,提高了认知用户的吞吐量。

关键词：动态频谱管理认知无线电效用理论博弈论频谱切换

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基于密钥提取的无线通信安全性能分析与研究

基于密钥提取的无线通信安全性能分析与研究

作者：王晓雪北京邮电大学

学位级别：硕士

第五代移动通信(the Fifth Generation,5G)基于异构组网与新型无线技术,为海量设备的接入、丰富的无线业务以及快速的数据流量增长提供支持。由于无线信道的开放,以及终端计算能力的显著提升,5G对移动通信安全提出了更高的要求。物理层... 详细信息

第五代移动通信(the Fifth Generation,5G)基于异构组网与新型无线技术,为海量设备的接入、丰富的无线业务以及快速的数据流量增长提供支持。由于无线信道的开放,以及终端计算能力的显著提升,5G对移动通信安全提出了更高的要求。物理层安全成为近年来的研究热点,为保障5G通信的绝对安全提供了新的思路。5G物理层密钥生成技术利用无线信道随机特性,通过密钥提取机制生成通信密钥对信息进行加密保护。本论文重点针对物理层密钥提取机制安全性能的评估,开展了下述研究工作:针对5G物理层密钥提取机制安全性能评估缺少通用算法的问题,在多窃听者的场景下,使用窃听模型与隐马尔科夫模型对信道进行建模,结合维特比算法与前向算法,提出了两种评估密钥提取机制安全程度的算法:最优化算法与次优化算法,可以使用具体的数值表示密钥提取机制的安全程度。最优化算法的计算精确度高但是计算复杂度也高。次优化算法面向计算能力较差的场景,算法的精确度低但是计算复杂度也有明显的降低。最后通过仿真,验证了两种算法在计算精确度与计算复杂度两方面的性能差异。进一步,为验证上文提出的两种安全评估算法具有场景通用性,选取5G典型应用场景一车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)作为实际应用场景,提出一种可以隐藏密钥协商通信方身份的密钥协商机制。该密钥协商机制基于传统公钥密码体制,使用非对称密码体制与数字签名保证密钥生成的安全性。本文基于上文提出的两种安全评估算法对该密钥协商机制进行了安全性能评估。仿真结果表明,该密钥提取机制的密钥生成过程是安全的,并且具有更低的通信时间开销。针对车载自组织网络现有群组密钥管理方案在安全性能与通信资源开销方面的不足,提出了一种基于双组长策略的群组密钥管理机制。该群组密钥管理机制结合上文提出的隐藏身份的密钥协商机制与双组长策略,对群组中的车辆节点进行身份认证与密钥协商,并且使用门限秘密共享方案进行密钥的分发、新节点的身份验证以及密钥恢复。基于上文提出的两种安全评估算法对该群组密钥管理机制进行安全性能评估,仿真结果表明,该群组密钥管理机制的密钥生成过程是安全的,并且具有更低的通信时间开销。

关键词： SG物理层安全车载自组织网络密钥协商机制群组密钥管理机制

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基于任务和信道预测的单用户计算分流

基于任务和信道预测的单用户计算分流

作者：张赞北京邮电大学

学位级别：硕士

随着信息和通信技术的发展,移动通信在日常生产和生活中占据越来越重要的地位。由于移动设备的计算能力增长低于消费者需求,电池能量密度提升有限,移动设备的计算能力和续航能力不能满足消费者日益增长的需求。为解决该问题,已有研究将... 详细信息

随着信息和通信技术的发展,移动通信在日常生产和生活中占据越来越重要的地位。由于移动设备的计算能力增长低于消费者需求,电池能量密度提升有限,移动设备的计算能力和续航能力不能满足消费者日益增长的需求。为解决该问题,已有研究将计算任务转移到基站侧,但存在不可准确预知未来时刻计算任务属性和信道状态的问题,导致相关任务分流算法的适用范围受到限制。为解决该挑战,本文利用单用户计算任务和信道状态的统计特征,预测未来时刻计算任务属性和信道状态,以能耗或者时延最低为目标,为计算任务选择合适的分流路径以提升移动设备的续航能力、计算能力和反应速度。主要贡献如下:针对移动互联网未来时刻计算任务和信道状态不确定的问题,本文通过分析计算任务和信道状态的历史数据,研究计算任务和信道状态的统计特征,对未来计算任务和信道状态进行预测,得出下一时刻计算任务属性和信道状态。仿真结果表明,计算任务和信道状态预测算法可以显著提高计算任务属性和信道状态预测的可靠性。针对计算分流算法中分流路径选择对计算任务和信道状态的依赖性,本文提出综合能耗和时延性能的分流路径选择算法。在计算任务属性和信道状态预测的基础上,对分流路径选择后的能耗和时延性能进行仿真实验。仿真结果表明,相比于传统的无计算任务属性和信道预测的单用户部分计算分流算法,新提出的算法系统能耗效率提高超过90%。针对第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统中移动设备频繁切换造成传输速率不稳定的问题,提出一种长期演进(Long Term Evolution,LTE)链路辅助移动设备切换的方法,并研究了移动设备切换基站时业务传输速率的连续性。最后通过测试验证了所提方案在工程上的可行性和可靠性。

关键词：部分计算分流计算任务预测信道预测马尔科夫信道

TD-SCDMA终端协议分析仪基带处理研究与实现

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TD-SCDMA终端协议分析仪基带处理研究与实现

作者：韩桂鑫北京邮电大学

学位级别：硕士

自从2009年初发放3G牌照,TD-SCDMA产业已经进入了快速发展的时期,越来越多的设备制造商投入到TD-SCDMA产品的开发阵营中来,对TD-SCDMA测试仪表的需求越来越大。为了对终端进行更全面的测试,以保证和提高TD-SCDMA终端质量,TD-SCDMA终端... 详细信息

自从2009年初发放3G牌照,TD-SCDMA产业已经进入了快速发展的时期,越来越多的设备制造商投入到TD-SCDMA产品的开发阵营中来,对TD-SCDMA测试仪表的需求越来越大。为了对终端进行更全面的测试,以保证和提高TD-SCDMA终端质量,TD-SCDMA终端协议分析仪应运而生。TD-SCDMA终端协议分析仪划分为两个子系统,一个是纯软件的离线系统,一个是带有射频、基带板卡等硬件的实体系统。离线系统没有硬件,与虚拟终端通过TCP/IP接口通信,绕过射频模块以及L1的编码调制等过程,直接对L2/L3进行测试。协议分析仪实体系统是完整的测试平台,该平台可以对TD-SDMA的L1/L2/L3以及层间进行全面的测试。本文完成了TD-SCDMA终端协议分析仪的基带处理设计并高效稳定地实现。离线系统的基带处理模拟物理层过程以及无线信道传输环境,其测试流程设计与UE的交互方式都是创新性的。实体系统的基带处理完成TD-SCDMA物理层处理过程以及与其它层间的通信。整个基带处理都有完善的LOG信息,便于用户分析定位问题,这也是协议分析仪的特点之一本文的研究成果已应用于TD-SCDMA终端协议分析仪中,并通过测试验证,实现了TD-SCDMA终端协议分析仪的基带处理功能。

关键词： TD-SCDMA 协议分析仪基带物理层

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星地融合网络中面向短包业务的随机接入研究

星地融合网络中面向短包业务的随机接入研究

作者：韩旭北京邮电大学

学位级别：硕士

星地融合网络以其能够解决地面通信网络的局限性而受到了广泛关注。星地融合场景中一类重要的业务为短包业务,其业务传输发生在随机接入之后。由于目前大部分研究都是将数据传输独立于随机接入进行的,因此本文为实现短包业务高效传输,... 详细信息

星地融合网络以其能够解决地面通信网络的局限性而受到了广泛关注。星地融合场景中一类重要的业务为短包业务,其业务传输发生在随机接入之后。由于目前大部分研究都是将数据传输独立于随机接入进行的,因此本文为实现短包业务高效传输,开展了关于随机接入前导序列与数据一步式联合传输的相关研究,主要贡献如下:针对星地链路时延大导致短包业务传输效率降低的问题,从数据显式传输的角度,基于压缩感知理论,构建了能够同时刻画终端状态、信道状态信息和传输数据的稀疏信号,利用了前导序列与传输数据具有相同的信道状态信息,建立了可以联合检测活跃终端、信道状态信息与传输数据的压缩感知模型,提出了数据缀在前导码后显式传输的一步式免授权随机接入方案。仿真结果表明,所提方案在降低信令开销的情况下,在活跃终端检测、信道估计与数据恢复方面可以达到与传统两步式随机接入相近的性能。针对星地链路时延大导致短包业务传输效率降低的问题,从数据隐式传输的角度,基于字典序全排列原理,设计了前导序列级联方式,构造了级联前导序列与数据之间的映射规则,提出了基于字典序隐式传输的一步式免授权随机接入方案。仿真结果表明,所提方案在降低信令开销的情况下,终端检测成功概率可达90%以上,数据恢复成功概率可达85%以上。针对卫星高速移动导致随机接入中定时检测时效性差的问题,基于ZC序列定时检测原理,分析了循环移位对定时检测结果的影响,设计了基于循环移位补偿的定时检测算法,在此基础上提出了基于高效定时检测的免授权随机接入方案。仿真结果表明,本文所提方案在提高前导序列资源利用率的情况下,在终端检测与数据恢复方面可以达到与时延预补偿情况相近的性能。

关键词：星地融合网络短包业务随机接入压缩感知定时检测