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无人机通信中基于短包传输的能/谱效折中优化

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系统工程与电子技术 2023年第9期45卷 2956-2964页

作者：韩蕙竹黄仰超胡航安琪刘世豪空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

在基于认知物联网的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)辅助通信中,频谱效率(spectral efficiency,SE)和能量效率(energy efficiency,EE)的优化问题备受关注。针对低延迟高可靠性的通信需求,分析认知UAV通信中的短包传输问题。与传统... 详细信息

在基于认知物联网的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)辅助通信中,频谱效率(spectral efficiency,SE)和能量效率(energy efficiency,EE)的优化问题备受关注。针对低延迟高可靠性的通信需求,分析认知UAV通信中的短包传输问题。与传统认知网络相比,基于短包传输的通信存在不可忽视的包错误率。通过研究包错误率、感知时间和UAV发射功率对SE和EE的影响,证明了SE和EE关于感知时间和发射功率的最大值无法同时获得。在此基础上,提出高效的联合优化算法实现了SE/EE的折中优化。数值和仿真结果证明了理论分析的正确性,并验证了所提算法的有效性。

关键词：无人机认知短包通信频谱效率能量效率

频谱效率优先的任播路由冲突感知的弹性光网络资源重配置

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电子与信息学报 2017年第7期39卷 1697-1703页

作者：刘焕淋熊翠连陈勇重庆邮电大学光纤通信技术与网络重点实验室重庆400065 重庆邮电大学自动化学院重庆400065

针对混合供电的数据中心互联弹性光网络中,为了降低任播业务传输的阻塞率和能耗,论文提出一种基于频谱效率优先的冲突感知(CSEFR)任播路由资源分配策略。该策略首先计算任播阻塞率优化光路,按频谱效率优先准则对光路重配置排序,用首次命... 详细信息

针对混合供电的数据中心互联弹性光网络中,为了降低任播业务传输的阻塞率和能耗,论文提出一种基于频谱效率优先的冲突感知(CSEFR)任播路由资源分配策略。该策略首先计算任播阻塞率优化光路,按频谱效率优先准则对光路重配置排序,用首次命中(FF)方式分配频谱。如果任播的阻塞率优化的光路目的节点是不可再生能源供电数据中心,则预留此阻塞率优化光路,并为任播建立一条连接可再生能源供电数据中心频谱效率次优的能耗优化光路,使用末端命中(LF)频谱分配方式;若该阻塞率优化光路连接的目的节点是可再生能源数据中心,且与其他任播的能耗优化光路频谱分配冲突,将冲突的任播能耗优化光路重配置到其预留的阻塞率优化光路传输以解决光路的频谱冲突问题。仿真结果表明,论文提出的CSEFR策略能在大幅降低网络不可再生能耗的同时,实现阻塞率和能耗折中的路由策略,而且对不同数据中心配置的网络环境具有普适性。

关键词：弹性光网络冲突感知频谱效率资源重配置能耗

毫米波MIMO的DNN混合预编码梯度优化方法

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西安电子科技大学学报 2022年第1期49卷 202-207页

作者：王勇王喜媛任泽洋西安电子科技大学网络与信息安全学院陕西西安710071 西安电子科技大学信息科学研究中心陕西西安710071 北京邮电大学国际学院北京100876

毫米波多输入多输出的混合预编码是降低硬件复杂度和能量消耗的重要方法。为降低优化处理的复杂性并提升频谱效率,提出了一种支持深度学习的混合预编码优化算法。为了消除子信道之间由信噪比差异导致部分子信道误码率较高进而对整体误... 详细信息

毫米波多输入多输出的混合预编码是降低硬件复杂度和能量消耗的重要方法。为降低优化处理的复杂性并提升频谱效率,提出了一种支持深度学习的混合预编码优化算法。为了消除子信道之间由信噪比差异导致部分子信道误码率较高进而对整体误码率产生的不良影响,通过基于块对角化的几何均值分解和深度神经网络的训练来选择混合预编码器,将预编码器的优化选择视为深度神经网络中的映射,以优化大规模多输入多输出的混合预编码过程。将频谱效率的优化问题近似归结为全数字预编码器和混合预编码器之间的欧氏距离的最小化问题,利用有限数量的射频链路实现吞吐量的改善。性能分析和仿真结果都表明,由于采用改进的梯度计算算法和单循环迭代结构,基于深度神经网络的方法能够最小化毫米波多输入多输出的误码率并提高频谱效率,同时显著地降低了所需的计算复杂度。当频谱效率为50 bit/(s·Hz)时,信噪比可节省3 dB。不同方案达到相同误码率时,信噪比可节省5 dB以上,并具有更好的稳健性。

关键词：混合预编码频谱效率几何平均分解深度神经网络多输入多输出

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排列模式索引调制正交频分复用系统

电子与信息学报 2021年第9期43卷 2640-2646页

作者：邵凯金庚王光宇周博文重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065 移动通信教育部工程研究中心重庆400065

多模索引调制正交频分复用系统(MM-OFDM-IM)在索引调制正交频分复用系统的基础上采用不同星座集对系统中的全部子载波进行索引调制,能有效地提高系统的子载波利用率和频谱效率。但全部子载波的利用影响了系统的子载波间抗干扰能力,导致... 详细信息

多模索引调制正交频分复用系统(MM-OFDM-IM)在索引调制正交频分复用系统的基础上采用不同星座集对系统中的全部子载波进行索引调制,能有效地提高系统的子载波利用率和频谱效率。但全部子载波的利用影响了系统的子载波间抗干扰能力,导致误码率性能下降。针对这一问题,该文提出排列模式索引调制正交频分复用系统(PM-OFDM-IM)。该系统在MM-OFDM-IM的基础上重新引入静默子载波,既能保证系统较高的频谱效率,又能提高系统的误码率性能。同时该文提出一种基于幅值相移键控的分类映射模式,即按半径大小排列的星座集分类模式(PCC-R),该模式能够良好结合系统传输的额外信息。最后仿真结果验证,该系统能够更优地均衡系统的频谱效率和误码率性能,且所提分类映射方案可以达到更优的系统性能。

关键词：索引调制正交频分复用频谱效率比特误码率

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一种高频场景候选波形方案

电子与信息学报 2021年第1期43卷 60-67页

作者：段向阳辛雨暴桐华健移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室深圳518000 中兴通讯股份有限公司深圳518000

针对高频场景(>52.6 GHz)面临的主要问题:路径损耗比较大、功率放大器的效率比较低和相位噪声比较高等,该文设计了一种高频场景候选波形方案。该候选波形方案包括基本符号结构的增强设计、发射端和接收端结构的增强设计,以及尾部序列长... 详细信息

针对高频场景(>52.6 GHz)面临的主要问题:路径损耗比较大、功率放大器的效率比较低和相位噪声比较高等,该文设计了一种高频场景候选波形方案。该候选波形方案包括基本符号结构的增强设计、发射端和接收端结构的增强设计,以及尾部序列长度可变方案设计等。相比于5G现有波形DFT-s-OFDM,该文提出的高频场景候选波形方案具有更高的频谱效率。仿真结果显示该候选波形方案具有峰均比低、相位噪声估计效果好和带外泄漏小等优点。

关键词：无线通信高频场景候选波形频谱效率峰均比相位噪声

基于协作频谱感知的多无人机通信网络谱效优化研究

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北京理工大学学报 2021年第8期41卷 830-839页

作者：张宏伟达新宇胡航倪磊潘钰空军工程大学研究生院陕西西安710077 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 中国人民解放军95263部队湖北孝感432600

针对无人机应用场景频谱效率较低的问题,提出一种结合认知无线电技术的多无人机通信网络谱效优化方案.首先基于协作频谱感知,建立空地信道下多机协作的认知无人机网络模型,设置无人机(unmanned air vehicle,UAV)数量、感知时间和判决门... 详细信息

针对无人机应用场景频谱效率较低的问题,提出一种结合认知无线电技术的多无人机通信网络谱效优化方案.首先基于协作频谱感知,建立空地信道下多机协作的认知无人机网络模型,设置无人机(unmanned air vehicle,UAV)数量、感知时间和判决门限等优化参数,在此基础上提出高谱效联合优化算法对构建的非凸优化问题求解,最后分析无人机飞行过程中谱效的变化情况.仿真结果表明,存在最优感知时间使系统谱效获得最大值,且UAV数量和判决门限等因素会影响该谱效最优值;提出的高谱效联合优化算法具有较好的收敛性,有效提高了UAV次级认知网络的频谱效率.

关键词：频谱效率无人机认知无线电频谱感知凸优化

空间相关信道下大规模MIMO系统频谱效率分析

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北京邮电大学学报 2020年第3期43卷 45-50,98页

作者：丁青锋连义翀邓玉前华东交通大学电气与自动化工程学院南昌330013

针对空间相关信道下存在干扰机的多用户大规模多输入多输出系统,研究了基站仅配置低精度模数转换器(ADC)的系统频谱效率性能.通过结合指数(Toeplitz)相关模型建立空间相关信道,并利用加性量化噪声模型和最大比合并算法,推导出系统频谱... 详细信息

针对空间相关信道下存在干扰机的多用户大规模多输入多输出系统,研究了基站仅配置低精度模数转换器(ADC)的系统频谱效率性能.通过结合指数(Toeplitz)相关模型建立空间相关信道,并利用加性量化噪声模型和最大比合并算法,推导出系统频谱效率的闭合表达式.基于此,进一步对理想和非理想信道状态信息下的系统频谱效率进行比较分析.仿真结果表明,随着用户发送功率和ADC精度的增加,频谱效率将出现饱和效应;当合法用户发送功率小于干扰机发送功率时,干扰机对系统的影响占主导作用;当合法用户发送功率大于干扰机发送功率时,能够有效地抑制干扰机对系统的影响.

关键词：大规模多输入多输出低精度模数转换器空间相关信道频谱效率干扰机

四维信号星座图改进及相应OFDM系统模型设计

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电子学报 2020年第8期48卷 1486-1492页

作者：张祥莉王勇王典洪陈振兴中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074

针对当前三维OFDM系统存在的频谱效率较低问题,提出了一种具有规则分布的四维信号星座图改进设计方法,并建立了相应的OFDM系统模型.在所提出的四维OFDM系统中,输入的比特信息通过设计的四维信号星座图映射到OFDM信号的子载波,再利用二... 详细信息

针对当前三维OFDM系统存在的频谱效率较低问题,提出了一种具有规则分布的四维信号星座图改进设计方法,并建立了相应的OFDM系统模型.在所提出的四维OFDM系统中,输入的比特信息通过设计的四维信号星座图映射到OFDM信号的子载波,再利用二维离散傅里叶反变换把OFDM信号从频域调制到时域.所设计的8点和16点四维星座图信号点分布弥补了以往高维星座图信号点无规则的缺陷,具有进一步降低误码率的潜能.通过对提出系统在AWGN和频率选择性衰落信道环境下的性能仿真验证,所提出的基于四维8点和16点OFDM系统比传统三维OFDM具有更优的误码率性能,且系统的频谱效率提高了三分之一.

关键词：四维信号星座图正交频分复用二维离散傅里叶反变换频谱效率误码率

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面向无线通信的轨道角动量关键技术研究进展

电子与信息学报 2020年第7期42卷 1666-1677页

作者：廖希周晨虹王洋廖莎莎周继华张杰重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆金美通信有限责任公司重庆400030

电磁涡旋因携带轨道角动量而具有高维可调制自由度,被引入无线通信中以提升频谱效率和抗干扰能力。该文首先介绍了轨道角动量和电磁涡旋的基本原理与特性;然后比较了电磁涡旋的产生方法,给出了超表面产生轨道角动量的工作原理,综述了基... 详细信息

电磁涡旋因携带轨道角动量而具有高维可调制自由度,被引入无线通信中以提升频谱效率和抗干扰能力。该文首先介绍了轨道角动量和电磁涡旋的基本原理与特性;然后比较了电磁涡旋的产生方法,给出了超表面产生轨道角动量的工作原理,综述了基于超表面的轨道角动量产生方法和研究现状;总结了轨道角动量的传输性能、接收与检测方法、复用与解复用性能;最后讨论了未来在应用无线通信轨道角动量时需要解决的关键问题。

关键词：无线通信电磁涡旋轨道角动量频谱效率