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基于协作频谱预测和频谱分割的认知无线电网络吞吐量优化

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2020年第2期40卷 89-94页

作者：方浩军齐丽娜南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

随着无线通信技术的迅猛发展,频谱资源变得日益紧张。认知无线电技术(Cognitive Radios,CR)旨在充分利用授权无线电频谱资源。而当前的CR技术在认知无线电网络吞吐量上存在一定程度的限制,原因是传统的频谱感知技术随机选择信道进行感... 详细信息

随着无线通信技术的迅猛发展,频谱资源变得日益紧张。认知无线电技术(Cognitive Radios,CR)旨在充分利用授权无线电频谱资源。而当前的CR技术在认知无线电网络吞吐量上存在一定程度的限制,原因是传统的频谱感知技术随机选择信道进行感知操作,从而导致次用户(Secondary User,SU)在认知无线电网络中的吞吐量较低。文中为了优化系统吞吐量,结合协作频谱预测和频谱分割技术重新设计次用户的感知帧结构。具体实现上先将次用户的频谱划分为两个子频带,其中一个子频带加入协作频谱预测功能,旨在提高次用户选择空闲信道进行感知的概率。由于引入了分频工作思想,整个帧时隙全部可以用于数据传输,从而进一步提高了系统的吞吐量。文中讨论了在协作频谱预测条件下,分别在主用户(Primary User,PU)通信强度和预测精度不同时的系统吞吐量,并与传统感知帧结构下的系统吞吐量进行了对比,仿真结果表明,与传统感知帧结构相比,文中所提出的方案在系统吞吐量性能上有较大提升。

关键词：认知无线电网络协作频谱预测吞吐量优化频谱分割

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一种基于干扰对齐的多跳网络吞吐量优化模型

系统仿真学报 2015年第6期27卷 1240-1246页

作者：熊最王可人金虎冯辉电子工程学院合肥230037

干扰对齐(Interference Alignment,IA)由于从信息论的角度提升了系统的频谱利用率,很快被应用到多跳网络中。针对现有基于IA的吞吐量优化模型中存在节点状态约束不充分和于扰对齐可行性缺乏约束的问题,通过对二组会话的节点路径建立分... 详细信息

干扰对齐(Interference Alignment,IA)由于从信息论的角度提升了系统的频谱利用率,很快被应用到多跳网络中。针对现有基于IA的吞吐量优化模型中存在节点状态约束不充分和于扰对齐可行性缺乏约束的问题,通过对二组会话的节点路径建立分解模型,推导给出了任意会话条件下的节点时间纵向约束条件和于扰对齐可行性约束条件。仿真实验表明,加入节点状态纵向约束条件和干扰对齐可行性约束后,优化模型的可行域得到有效收缩,干扰对齐可行性得到了保证。

关键词：多跳网络干扰对齐混合整数规划吞吐量优化

无线供电反向散射通信网络基于传输公平的吞吐量优化研究

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无线供电反向散射通信网络基于传输公平的吞吐量优化研究

作者：刘美花南京邮电大学

学位级别：硕士

随着5G以及物联网（Internet of Things,Io T）的飞速发展,海量无线设备被接入无线通信网络中,传统供电方式将无法满足未来通信需求,为能源短缺网络提供可持续能源供应已经迫在眉睫。因此,无线供电通信网络（Wireless Powered Communica... 详细信息

随着5G以及物联网（Internet of Things,Io T）的飞速发展,海量无线设备被接入无线通信网络中,传统供电方式将无法满足未来通信需求,为能源短缺网络提供可持续能源供应已经迫在眉睫。因此,无线供电通信网络（Wireless Powered Communication Networks,WPCN）和反向散射通信（Backscatter Communication,BC）将成为未来Io T领域中关键的两种技术。其中,WPCN能够支持能量受限设备的远距离信息传输,但每次信息传输前都需要花费一定的时间获取能量。而BC是通过RF信号瞬时激发的形式反射信息,基本不需要时间获取能量,而且被动传输产生的能耗很低。但是BC的传输速率也较低,并且由于依赖入射信号的指示,其主动性较差。因此本文将BC和WPCN进行联合设计,构建无线供电反向散射通信网络（Wireless Powered Backscatter Communication Networks,WPBCN）,充分结合两者的优势,分析WPBCN系统中的资源优化分配问题,以达到均衡系统公平性和吞吐量优化的目的。综上所述,本文的主要研究工作和创新点如下:为了解决传统双跳WPCN“双远近效应”引起的不公平问题,以及弥补因考虑公平性损失掉的系统容量,本文将BC引入传统双跳WPCN中,提出一种新的双跳WPBCN网络。在该网络中,当一个中继从HAP收集能量时,另一个中继会将相应用户的部分数据反向散射到HAP,反之亦然;随后,两个中继再利用获取到的能量将剩余数据放大转发到HAP。本文以最大化共同吞吐量为目标,提出一种适用于双跳WPBCN网络的时间优化算法,分别计算该网络中继反向散射时间、获取能量时间以及信息转发时间的近似最优解。最后,仿真数据表明与单一模式相比,在公平性得到保障的情况下,本方案能够进一步提高系统吞吐量。虽然双跳WPBCN网络可以兼顾公平性和吞吐量优化,然而两个用户的系统设定限制了其在实际中的广泛应用。因此,本文进一步将两个用户的双跳WPBCN网络拓展到多用户普适情况,扩大WPBCN的应用范围。在该网络系统中,某一个无线设备进行反向散射时,其他无线设备可以同时获取能量,反向散射和信息传输以TDMA的方式被分配到两个不同的时隙,充分利用整个时间段反射或传输信息,有效提高了系统的时间利用率。为了均衡考虑吞吐量优化和公平性问题,本文提出最小吞吐量最大化准则,通过引入额外变量将原始非凸问题转换为凸优化问题,进而计算得到最优时间分配的闭式解。仿真结果表明,与结合BC和WPCN但不考虑公平性的方案以及考虑公平性但只有WPCN的方案比较,本文所提方法不仅能确保较好的用户公平性,同时可以实现较高的系统吞吐量。

关键词：无线供电通信网络反向散射通信无线供电反向散射通信网络时间分配吞吐量优化公平性

基于非正交多址接入的无线通信网络吞吐量优化

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电子设计工程 2022年第10期30卷 183-186,193页

作者：黄宗伟广东邮电职业技术学院广东广州530630

目前研究的无线通信网络吞吐量优化方法吞吐量较少,通信速率较低。为了解决上述问题,基于非正交多址接入研究了一种新的无线通信网络吞吐量优化方法。该方法可以平衡网络相反链路的吞吐量和用户吞吐量之间的关系,提高无线通信网络吞吐... 详细信息

目前研究的无线通信网络吞吐量优化方法吞吐量较少,通信速率较低。为了解决上述问题,基于非正交多址接入研究了一种新的无线通信网络吞吐量优化方法。该方法可以平衡网络相反链路的吞吐量和用户吞吐量之间的关系,提高无线通信网络吞吐量的数值和网络传输时延。通过数据帧带宽预测、协作以及执行完成数据帧单次转发。确定约束条件,采用黄金分割法求出最优分配时间和最差分配时间,实现网络吞吐量优化。实验结果表明,基于非正交多址接入的无线通信网络吞吐量优化方法能够有效扩大通信吞吐量优化范围,增强通信速率。

关键词：非正交多址接入无线通信通信网络吞吐量优化

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异构多固态盘的吞吐量优化

计算机科学 2017年第2期44卷 228-234页

作者：杨良怀万凯明范玉雷浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

固态盘具有低访问延迟、抗震性、内部并行性等诸多优良特性,已被广泛使用。如何利用固态盘提高系统性能是当前研究议题之一。首先通过一系列不同读写比例的负载实验来探索固态盘的特性,发现在较大I/O请求粒度场景下,较高的读请求比例有... 详细信息

固态盘具有低访问延迟、抗震性、内部并行性等诸多优良特性,已被广泛使用。如何利用固态盘提高系统性能是当前研究议题之一。首先通过一系列不同读写比例的负载实验来探索固态盘的特性,发现在较大I/O请求粒度场景下,较高的读请求比例有利于提升各类固态盘的吞吐量。基于实验结论,提出了一种I/O只读负载分离方法 RODI,通过合理放置只读数据来分离只读负载到合适的固态盘上,以提升异构多盘阵列整体的吞吐量。大量实验表明,在较大I/O粒度的异构多盘环境中,相比传统的RAID技术,RODI方法对于改善多盘总体吞吐量更具优势。

关键词：异构多固态盘吞吐量优化固态盘特性

无源感知系统反向散射链路吞吐量优化机制研究

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无源感知系统反向散射链路吞吐量优化机制研究

作者：李彦霞太原理工大学

学位级别：硕士

物联网作为沟通物理世界与信息世界的重要桥梁,越来越趋于物理世界数字化、网络连接泛在化以及信息感知智能化。无源感知由于其无源、免维护、兼具感知计算通信与组网等功能而受到世界范围内的关注,为物联网的应用多样化提供了实现可能... 详细信息

物联网作为沟通物理世界与信息世界的重要桥梁,越来越趋于物理世界数字化、网络连接泛在化以及信息感知智能化。无源感知由于其无源、免维护、兼具感知计算通信与组网等功能而受到世界范围内的关注,为物联网的应用多样化提供了实现可能性,数据量的剧增将不可避免。随着可计算射频识别平台、多能量源的环境反向散射等技术的发展,无源感知平台逐步大规模应用。其中,吞吐量优化问题日趋重要,在大规模物联网节点应用或实时性要求高的场景中,当标签端有大量传感器数据需要传输或当其处于快速移动状态时,其收集到的传感器数据信息需尽快传输至阅读器端。本文针对目前无源感知系统应用于大量数据传输和突发式数据传输时吞吐量受限的问题,基于目前无源感知系统探测信道开销较大、时隙有效利用率低和并行解码算法鲁棒性差的瓶颈,分别从协议优化设计和多标签并行解码两方面对无源感知系统反向散射链路吞吐量优化问题展开研究。本文首先在协议优化层面进行研究,物理层引入标签IQ域信号簇的相关指标,以更细粒度的信号IQ域簇的聚集程度和歧义码元概率指标表征当前信道状态,从而实现物理层数据传输速率的自适应,使得数据传输速率以信道状况相匹配,实现不同信道状况下吞吐量的最大化;其次,MAC层协议设计结合碰撞时隙和空闲时隙的概率、持续时间以及当前碰撞时隙中簇的个数,优化直接决定时隙数的Q值选取算法,使Q值尽快调整至与标签个数匹配,提高时隙利用率。此外,多标签并行解码方面,本文以时钟同步和多模盲均衡算法为基础,从源头上尽可能减小由于环境动态变化而造成的码间干扰及误码,使信号呈现出结构化特征,对信号IQ域码元采样点做一阶绝对差分,利用大概率情况下IQ域信号簇流作绝对差分后簇的个数比标签个数多一的规律,针对大概率下的预期情况和小概率下的非预期情况,通过差分且结合概率特性实现多标签并行解码,进一步成倍地提高无源感知系统反向散射链路的吞吐量,扩大无源感知系统应用场景。最后,本文以典型的可计算射频识别应用平台——无线感知与识别平台为实验平台,利用通用软件无线电外设搭建阅读器和监测器,实时监测物理层信息并在此基础上实现和评估本文提出算法,最终的实验结果显示本文所提算法吞吐量优化效果明显,且在动态环境和标签个数较多的场景下鲁棒性提升效果显著。

关键词：无源感知可计算射频识别反向散射链路吞吐量优化

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认知网络中协作感知吞吐量的优化

电讯技术 2017年第3期57卷 257-262页

作者：郭超张政保姚少林刘广凯解放军71777部队军械工程学院信息工程系电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室

为了提高集中式认知网络的吞吐量,提出了基于信任度的吞吐量优化算法。该算法在主用户充分保护的前提下,以认知用户的吞吐量为目标函数,融合中心采用双门限值对本地感知结果进行融合。从理论上证明了吞吐量是全局漏检概率的增函数,当全... 详细信息

为了提高集中式认知网络的吞吐量,提出了基于信任度的吞吐量优化算法。该算法在主用户充分保护的前提下,以认知用户的吞吐量为目标函数,融合中心采用双门限值对本地感知结果进行融合。从理论上证明了吞吐量是全局漏检概率的增函数,当全局漏检概率等于门限值时,吞吐量达到最大值。并利用牛顿迭代法求出单节点概率,然后采用遍历法可得到认知用户吞吐量最大值。仿真结果表明,当信噪比为-14 d B时认知用户融合优化算法相对"AND准则""OR准则"以及"HALF准则"归一化吞吐量分别提高了0.62、0.3和0.09。

关键词：认知无线电协作频谱感知融合策略吞吐量优化

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云存储中数据吞吐量优化及完整性验证的研究

云存储中数据吞吐量优化及完整性验证的研究

作者：李芝长沙理工大学

学位级别：硕士

随着大数据时代的到来,基于Software-as-a-service平台的云数据存储技术得到飞速发展,云服务商为用户的数据提供弹性计算以及存储空间的服务越来越受到欢迎。当前大数据的发展趋势主要围绕实用性、性能以及可恢复性为目的。首先,一些光... 详细信息

随着大数据时代的到来,基于Software-as-a-service平台的云数据存储技术得到飞速发展,云服务商为用户的数据提供弹性计算以及存储空间的服务越来越受到欢迎。当前大数据的发展趋势主要围绕实用性、性能以及可恢复性为目的。首先,一些光纤网络采用XSEDE,ESnet,以及Internet2等方式为用户提供高速链接。然而,由于各种限制因素的存在,比如次优协议优化,低效的端到端路由,发送/接收端磁盘性能瓶颈以及服务器处理器性能局限等因素,制约了用户无法获取理论上的高速网络。其次,用户通过数据外包,可以减轻数据在本地存储以及维护的负担。但由于数据脱离了用户的掌控范围,使用户数据的安全性也受到了极大的挑战。因此,本文从数据传输吞吐量优化以及共享数据完整性验证两方面出发进行研究:针对传统大数据密集型可扩展的计算系统在数据源利用和数据传输方面效率不高的问题,提出一种基于全级C阶矩并行流数模型预测广域大数据吞吐量优化方案。首先,为提高并行流数的预测精度,以提高瓶颈链路的利用效率为目的,设计等效并行流数选取方式;然后,借鉴部分C阶矩模型和完全二阶矩模型,构建全级C阶矩模型,并且设计低采样吞吐量优化算法框架,降低计算复杂度;最后,通过在不同大小数据集上的实验表明,全级C阶矩并行流数的预测模型更适合于大数据传输,并且效率更高。随着云数据存储以及共享服务的发展,人们通过团队合作的工作模式越来越普遍,团队成员不仅可以访问和更新数据,而且可以相互共享数据的最新信息。然而存储在云上数据是在开放式的网络环境下,其完整性极有可能遭到破坏。因此,针对共享数据提出了一种保护隐私的共享数据完整性验证的方案。本方案引入第三方验证(TPA)实现对共享数据完整性的公开验证以及周期性检查,并且能支持共享数据的动态更新,还可以对损坏数据块进行快速识别。通过对上述方案的实验仿真以及数学方法的理论分析,证明方案的安全性以及可行性。

关键词：云存储 c阶矩模型吞吐量优化共享数据完整性快速识别动态操作

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民航桥载设备运行监测网络吞吐量优化设计

计算机应用与软件 2015年第11期32卷 113-116,133页

作者：孙毅刚钱杰陈维兴中国民航大学航空自动化学院天津300300

民航桥载设备(包括桥载电源和桥载空调)运行监测网络辅助采用物联感知网IOT(Internet of Things)对影响航空安全的桥载设备工作参数和状态进行采集和传输。对于重要数据的低时延传输要求,采用保证时隙GTS(Guaranteed Time Slot)机制保... 详细信息

民航桥载设备(包括桥载电源和桥载空调)运行监测网络辅助采用物联感知网IOT(Internet of Things)对影响航空安全的桥载设备工作参数和状态进行采集和传输。对于重要数据的低时延传输要求,采用保证时隙GTS(Guaranteed Time Slot)机制保障传输实时性。但在利用GTS传输用户数据过程中存在不同程度的GTS时长浪费、网络带宽利用率低和吞吐量小等问题。针对这些问题,采取对时隙进行细分且利用背包问题的求解方法对GTS申请进行合理响应,使得GTS带宽得到更好地利用,同时提高GTS时段内的吞吐量。仿真结果表明,采取时隙细分且按背包问题求解GTS的分配策略,在保证网络原有的竞争访问时长、低时延和低功耗性能的情况下,提高GTS网络带宽利用率和网络吞吐量。

关键词：吞吐量优化时隙细分背包问题民航桥载设备运行监测网络