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基于流量感知的无线接入网智能切片资源分配方法研究

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信号处理 2024年第4期40卷 719-732页

作者：赵晨张铖黄永明东南大学移动通信全国重点实验室江苏南京211189

为保障业务服务等级协议(Service Level Agreements, SLA)需求,使不同应用间差异化的服务质量需求同时得到良好满足,无线接入网(Radio Access Network, RAN)的动态网络资源配置十分关键。本文针对网络流量波动、网络状态快速变化的场景... 详细信息

为保障业务服务等级协议(Service Level Agreements, SLA)需求,使不同应用间差异化的服务质量需求同时得到良好满足,无线接入网(Radio Access Network, RAN)的动态网络资源配置十分关键。本文针对网络流量波动、网络状态快速变化的场景,提出一种结合时间序列预测和深度强化学习的智能化带宽分配策略,通过合理利用长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络和Dueling深度Q网络(Dueling Deep Q Network, Dueling DQN)以最大限度提高无线接入网切片的频谱效率和SLA满意度。通过使用LSTM网络对切片中数据流量进行预测,可以将深度强化学习算法的计算周期与实际切片配置周期有效解耦。同时为了在保障LSTM性能的同时降低其计算复杂度,以适应RAN中有限的计算资源,本文采用控制神经元连接比例的随机连接长短期记忆(Randomly Connected LSTM, RCLSTM)网络。此外,Dueling DQN与传统DQN相比,能够提高切片策略学习过程的Q值估计精度,以提升收敛速度。仿真结果表明:与原始DQN、优势Actor-Critic(Advantage Actor Critic, A2C)和硬切片方法相比,所提RCLSTM-Dueling DQN方案可以通过提前感知网络性能变化,有效降低网络环境波动对密集流量场景下无线切片资源管理的影响,在具有三种不同流量波动模式及服务质量需求的RAN切片场景中,可以获得收敛速度、频谱效率和切片SLA满意率的明显提升。同时,10%连接比例的RCLSTM网络能在保持极低性能损失的前提下,将原始LSTM的计算时间降低约11%。

关键词：无线接入网络切片动态资源分配时间序列预测深度强化学习

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基于CNN-LSTM-LOF的过程故障预测模型

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 121-127页

作者：程志磊章国宝黄永明东南大学自动化学院南京210018

在现代工业过程中,故障预测可以及时预测设备的潜在故障,减少事故的发生以及降低经济损失,因此故障预测对于过程系统至关重要。由于过程系统的复杂性以及运行数据集分布不均,使用正常数据集离线预测运行状态的方法没有较好的泛用性,且... 详细信息

在现代工业过程中,故障预测可以及时预测设备的潜在故障,减少事故的发生以及降低经济损失,因此故障预测对于过程系统至关重要。由于过程系统的复杂性以及运行数据集分布不均,使用正常数据集离线预测运行状态的方法没有较好的泛用性,且不太准确。针对以上问题,将卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)相结合,用于提取设备运行数据的特征,在线预测之后的运行状态;随后将预测结果送入在离线状态下训练好的局部异常因子(LOF)模型中,计算预测出时间序列的异常值;最后将异常值与离线状态下训练出的故障阈值进行比较,大于阈值则认为存在潜在故障。将模型用于田纳西-伊斯曼(TE)时间序列进行验证,并与传统的故障预测方法进行比较,实验结果表明:本文所提模型对于多故障以及单故障预测相比传统故障预测方法均具有更好的效果,可以提前1个采样窗口检测到数据异常,有应用于工业故障预测的潜力。

关键词：故障预测田纳西-伊斯曼过程长短期记忆局部异常因子算法卷积神经网络

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浅析输配电及用电工程线路安全运行问题

电力设备管理 2024年第11期 204-206页

作者：黄永铭广西壮族自治区妇幼保健院

本文分析了输配电及用电工程线路在安全运行中遇到的问题,并探讨了相应的技术优化策略。指出气候环境、管理不足,以及材料质量是影响线路安全运行的主要因素,并提出了配电系统防风、用电工程防雷、线路绝缘子防污和线路检修维护等技术... 详细信息

本文分析了输配电及用电工程线路在安全运行中遇到的问题,并探讨了相应的技术优化策略。指出气候环境、管理不足,以及材料质量是影响线路安全运行的主要因素,并提出了配电系统防风、用电工程防雷、线路绝缘子防污和线路检修维护等技术措施。通过这些措施,旨在提升输配电线路的安全性能,保障电力供应的稳定性和可靠性。

关键词：输配电用电工程线路安全运行

基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的地震事件分类方法

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地震学报 2024年第1期46卷 69-80页

作者：刘蔚黄永明卢永刘高川章国宝东南大学自动化学院南京210096 江苏省地震局南京210014 中国地震台网中心北京100045

以江苏地震台网中心搜集并标注的天然地震、人工爆破和塌陷事件为试验数据样本,提出了一种基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的新的地震事件分类方法。首先对波形数据进行滤波、归一化等预处理,然后应用格拉姆角场对地震波形数据进行... 详细信息

以江苏地震台网中心搜集并标注的天然地震、人工爆破和塌陷事件为试验数据样本,提出了一种基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的新的地震事件分类方法。首先对波形数据进行滤波、归一化等预处理,然后应用格拉姆角场对地震波形数据进行二维编码得到二维图像,再将此经过编码后的图像作为多尺度残差神经网络的输入进行分类模型的训练和测试,从而得出分类结果。采用上述方法对1078个天然地震台站记录、981个爆破台站记录和830个塌陷台站记录进行试验,结果显示:最终以单条波形为单位的地震事件分类准确率为92.55%,以单个台站为单位的分类准确率为96.36%,这表明基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的地震分类方法具有良好的效果。

关键词：地震分类格拉姆角场(GAF) 深度学习多尺度残差网络

数据模型协同驱动的MIMO系统性能预测方法

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信号处理 2024年第7期40卷 1354-1367页

作者：张晓丹孟帆张铖刘升恒黄永明深圳信息职业技术学院广东深圳518172 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111 东南大学移动通信国家重点实验室江苏南京210096

在具有未知同频干扰和信道状态信息具有不确定性的复杂场景下,现有的多输入多输出系统的性能分析和优化方案通常会退化甚至失效。为了适应这些挑战并更好地完成网络自动调优任务,提出了一个通用的数据模型协同驱动框架,该框架是真实通... 详细信息

在具有未知同频干扰和信道状态信息具有不确定性的复杂场景下,现有的多输入多输出系统的性能分析和优化方案通常会退化甚至失效。为了适应这些挑战并更好地完成网络自动调优任务,提出了一个通用的数据模型协同驱动框架,该框架是真实通信系统的数字孪生,系统性能指标由系统参数决定。为了解释所提出的框架是如何工作的,将正则化迫零预编码作为实例。该实例中,首先在模型驱动方面,使用确定性等同理论来获得系统的性能近似结果。但是,该近似结果仅在理想条件下成立,例如系统已知信道状态信息不确定度、无穷天线数和没有任何未知同频干扰。因此在数据驱动方面,使用神经网络以网络参数和近似结果为输入,来进一步推断更准确的系统性能。因为利用了模型数据双驱动方法,轻量级的神经网络具有很好的性能。数据模型双驱动的性能估计器也是该系统的数字孪生。基于该数字孪生,设计了一个信道不确定度估计的流程和算法,以快速感知信道不确定度来支持该系统的自适应优化。该流程中,系统首先以一个初始信道不确定度做信号传输,并获得系统性能指标的检测结果。随后,根据性能估计器,使用梯度投影法,以该检测结果来反推信道不确定度,纠正环境非理想因素。仿真结果验证了所提算法的有效性,该数据模型协同驱动框架对于复杂场景下多输入多输出系统的性能预测具有研究意义。

关键词：智能无线通信数字孪生性能预测信道状态信息线性波束赋形

Antenna selection for two-way full duplex massive MIMO networks with amplify-and-forward relay

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Science China(Information Sciences) 2017年第2期60卷 116-125页

作者： Kang SONG Chunguo LI yongming huang Luxi YANG Key Laboratory of Underwater Acoustic Signal Processing of Ministry of Education Southeast University School of Information Science & Engineering Southeast University

In this paper, the antenna selection problem is investigated for the relaying system with the base station having massive multiple antennas, where the relay station works in the full duplex mode and the two-way protocol. The antenna selection scheme is optimized by maximizing the minimum of the two signal to noise ratios(SNRs) with each corresponding to the uplink and the downlink traffics. With the optimized antenna selection scheme, the approximate probability density function(PDF) of the received SNR for each receiver is derived. In what follows, both the overall outage probability and the bit error rate are obtained in the analytical expression for the whole massive multi-input multi-output(MIMO) system. Moreover, the asymptotic overall outage probability is derived in an analytical expression with respect to the growing number of the antennas on the massive MIMO base station. Numerical simulations verify the derived analytical results.

关键词： amplify-and-forward bit error rate full duplex massive MIMO outage probability performance analysis

5G毫米波反向阵极简构架与CMOS芯片实现

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1570-1581页

作者：郭嘉诚胡三明沈一竹钱昀胡楚悠黄永明尤肖虎东南大学信息科学与工程学院南京210096 紫金山实验室南京211111

该文首次报道了一种极简构架的5G毫米波反向阵设计原理及其CMOS芯片实现技术。该毫米波反向阵极简构架,利用次谐波混频器提供相位共轭和阵列反向功能,无需移相电路及波束控制系统,便可实现波束自动回溯移动通信功能。该文采用国产0.18μ... 详细信息

该文首次报道了一种极简构架的5G毫米波反向阵设计原理及其CMOS芯片实现技术。该毫米波反向阵极简构架,利用次谐波混频器提供相位共轭和阵列反向功能,无需移相电路及波束控制系统,便可实现波束自动回溯移动通信功能。该文采用国产0.18μm CMOS工艺研制了5G毫米波反向阵芯片,包括发射前端、接收前端及跟踪锁相环等核心模块,其中发射及接收前端芯片采用次谐波混频及跨导增强等技术,分别实现了19.5 d B和18.7 d B的实测转换增益。所实现的跟踪锁相环芯片具备双模工作优势,可根据不同参考信号支持幅度调制及相位调制,实测输出信号相噪优于–125 dBc/Hz@100 kHz。该文给出的测试结果验证了所提5G毫米波反向阵通信架构及其CMOS芯片实现的可行性,从而为5G/6G毫米波通信探索了一种架构极简、成本极低、拓展性强的新方案。

关键词：毫米波集成电路 CMOS 反向阵射频前端

业务协同工作下移动端数据拥塞避免机制传输方法

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信息技术与信息化 2024年第3期 132-135页

作者：杨仕博郭越黄勇铭甘肃同兴智能科技发展有限责任公司甘肃兰州730050

为了解决移动端数据传输经常面临的数据拥塞、传输不稳定和可靠性不足等问题,提出一种移动端数据拥塞避免机制传输方法,旨在提高移动端数据传输的效率和性能,保证传输的稳定性和可靠性,并避免数据拥塞的发生。首先,实时监控并反馈移动... 详细信息

为了解决移动端数据传输经常面临的数据拥塞、传输不稳定和可靠性不足等问题,提出一种移动端数据拥塞避免机制传输方法,旨在提高移动端数据传输的效率和性能,保证传输的稳定性和可靠性,并避免数据拥塞的发生。首先,实时监控并反馈移动端数据流的动态变化。通过判断移动端数据传输是否存在数据拥塞的情况,可以及时发现并解决问题。其次,根据数据流拥塞情况,设计了数据拥塞避免机制,其能够有效减少数据拥塞的发生,提高数据传输的效率。在此基础上,基于业务协同工作原理,开展移动端数据拥塞避免机制传输。通过业务协同工作,可以更好地整合和优化资源,提高数据传输的稳定性和可靠性。实验结果表明,提出的方法应用后,在传输数据量逐渐增加的情况下,数据传输速率始终高于对照组,有效地解决了移动端数据拥塞和延迟问题,为用户提供了更好的数据传输体验。

关键词：业务协同工作移动端数据拥塞避免传输

Blockchain-enabled wireless communications: a new paradigm towards 6G

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National Science Review 2021年第9期8卷 167-191页

作者： Jiaheng Wang Xintong Ling Yuwei Le yongming huang Xiaohu You National Mobile Communications Research Laboratory Southeast University Purple Mountain Laboratories

With the deployment of fifth-generation(5 G) wireless networks worldwide, research on sixth-generation(6 G) wireless communications has commenced. It is expected that 6 G networks can accommodate numerous heterogeneous devices and infrastructures with enhanced efficiency and security over diverse,e.g. spectrum, computing and storage, resources. However, this goal is impeded by a number of trust-related issues that are often neglected in network designs. Blockchain, as an innovative and revolutionary technology that has arisen in the recent decade, provides a promising solution. Building on its nature of decentralization, transparency, anonymity, immutability, traceability and resiliency, blockchain can establish cooperative trust among separate network entities and facilitate, e.g. efficient resource sharing,trusted data interaction, secure access control, privacy protection, and tracing, certification and supervision functionalities for wireless networks, thus presenting a new paradigm towards 6 G. This paper is dedicated to blockchain-enabled wireless communication technologies. We first provide a brief introduction to the fundamentals of blockchain, and then we conduct a comprehensive investigation of the most recent efforts in incorporating blockchain into wireless communications from several aspects. Importantly, we further propose a unified framework of the blockchain radio access network(B-RAN) as a trustworthy and secure paradigm for 6 G networking by utilizing blockchain technologies with enhanced efficiency and *** critical elements of B-RAN, such as consensus mechanisms, smart contract, trustworthy access,mathematical modeling, cross-network sharing, data tracking and auditing and intelligent networking, are elaborated. We also provide the prototype design of B-RAN along with the latest experimental results.

关键词： blockchain wireless communication 6G