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基于特征值的动态数字信道化子带检测算法

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1801-1809页

作者：李晓辉万宏杰石明利王先文西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

动态数字信道化接收结构通过检测所有子带,判断信号是否存在,为综合滤波器组处理提供依据,因此子带检测在接收结构中起着关键作用。针对传统检测算法存在低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)下检测性能不高的问题,依据随机矩阵理论,提... 详细信息

动态数字信道化接收结构通过检测所有子带,判断信号是否存在,为综合滤波器组处理提供依据,因此子带检测在接收结构中起着关键作用。针对传统检测算法存在低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)下检测性能不高的问题,依据随机矩阵理论,提出了基于最大最小特征值之差与平均特征值之比的检测算法,利用平均特征值和最小特征值的极限分布规律来推导算法的检测门限。其次,根据所有子带数据获取的特征值信息对所提算法进行了优化。最后,在动态数字信道化接收结构中,分析不同因素下算法的性能,表明了所提算法能够克服低SNR的影响,子带检测的性能更好。

关键词：动态数字信道化接收子带信号检测随机矩阵特征值检测

基于悬挂变量的显式无条件稳定FDTD亚网格算法

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物理学报 2024年

作者：何欣波魏兵西安电子科技大学物理学院

时域有限差分（Finite-Difference Time-Domain，FDTD）方法由于稳定性条件的限制，在处理含精细结构的电磁问题时效率不高。显式无条件稳定（Explicit Unconditionally Stable，EUS）FDTD方法通过滤除系统矩阵的不稳定模式，能够消除... 详细信息

时域有限差分（Finite-Difference Time-Domain，FDTD）方法由于稳定性条件的限制，在处理含精细结构的电磁问题时效率不高。显式无条件稳定（Explicit Unconditionally Stable，EUS）FDTD方法通过滤除系统矩阵的不稳定模式，能够消除稳定性条件的限制，提高精细结构的仿真效率。然而，EUS-FDTD方法需要求解数值系统矩阵的特征值，在采用亚网格方案对含精细结构目标离散时需要保证数值系统矩阵的对称性。现有的EUS-FDTD亚网格方法存在着构造复杂、精度不足等问题。针对以上问题，本文将悬挂变量亚网格（Hanging Variables Subgridding，HVS）算法应用于EUS-FDTD算法中，从系统矩阵的对称性出发证明了悬挂变量亚网格算法的稳定性，给出了高精度、稳定、容易实施的HVS-EUS-FDTD方案。通过线磁流在自由空间的辐射、多个介质目标以及三维含介质腔体的数值算例证明了所提方法的稳定性、高精度以及高效性。数值实验表明，HVS-EUS-FDTD算法的计算效率相比于均匀细网格FDTD算法可提升数百倍，相比于HVS-FDTD算法最高可提升Ratio（粗细网格尺寸比）倍。

关键词：时域有限差分显式无条件稳定悬挂变量精细结构

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自适应密度峰值聚类算法

西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 170-181页

作者：张强周水生张颖西安电子科技大学数学与统计学院陕西西安710071

密度峰值聚类(DPC)以其简单、高效的特点被广泛应用。然而,其有两个不足:(1)集群密度不均匀和不平衡的数据集在DPC所提供的决策图中,很难识别真正的聚类中心;(2)存在一个区域密度最高的点的错误分配将导致该区域内的所有点都指向同一个... 详细信息

密度峰值聚类(DPC)以其简单、高效的特点被广泛应用。然而,其有两个不足:(1)集群密度不均匀和不平衡的数据集在DPC所提供的决策图中,很难识别真正的聚类中心;(2)存在一个区域密度最高的点的错误分配将导致该区域内的所有点都指向同一个错误的聚类的“链式效应”。针对这两个不足,引入新的自然邻域(NaN)的概念,提出了一种基于自然邻域的密度峰值聚类算法(DPC-NaN)。算法使用新的自然邻域密度识别噪声点,选择初始预聚类中心点,将非噪声点按密度峰值方法进行分配以得到预聚类;并通过确定预聚类的边界点和合并半径,自适应地将预聚类结果合并为最终聚类。所提算法无需人工预设参数,也缓解了“链式效应”的问题。实验结果表明,与相关聚类算法相比,所提出的算法可在典型的数据集上获得更好的聚类结果,同时在图像分割表现良好。

关键词：聚类密度峰值聚类自然邻域图像分割

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面向车联网的动态网络切片资源部署算法

北京邮电大学学报 2024年第4期47卷 124-129页

作者：李晓辉周媛媛吕思婷苏家楠西安电子科技大学通信工程学院西安710071 西安电子科技大学广州研究院广州510555

考虑到车联网中车辆快速移动造成拓扑复杂的问题,提出了一种基于深度强化学习的动态网络切片资源部署算法。在车辆到基础设施通信场景下,针对不断变化的车辆拓扑和业务请求,将切片资源部署问题建模为可观测的马尔可夫决策模型,利用联合... 详细信息

考虑到车联网中车辆快速移动造成拓扑复杂的问题,提出了一种基于深度强化学习的动态网络切片资源部署算法。在车辆到基础设施通信场景下,针对不断变化的车辆拓扑和业务请求,将切片资源部署问题建模为可观测的马尔可夫决策模型,利用联合控制器实时监测网络状态,根据执行切片资源分配比例的动作奖励值来实时更新参数,引入优先经验回放策略来加快收敛速度,为每个业务请求提供充足的通信资源来交互车辆速度和位置信息。仿真实验结果表明,对比其他算法,所提算法在端到端吞吐量、端到端时延、切片丢包率和车辆业务请求接受率方面都展现了更好的性能。

关键词：网络切片车辆到基础设施通信深度强化学习马尔可夫决策过程

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基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3510-3521页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于... 详细信息

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

关键词：混合式直流断路器晶闸管预充电二次开断

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面向带宽受限场景的高效语义通信方法

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 9-18页

作者：刘伟王孟洋白宝明西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

语义通信为通信系统优化和性能提升提供了新的研究角度,然而,目前语义通信的研究忽略了通信开销的影响,未考虑语义通信性能和通信开销的关系,导致带宽资源受限时语义通信性能难以提升。为此,针对带宽受限场景,提出一种基于信息瓶颈的语... 详细信息

语义通信为通信系统优化和性能提升提供了新的研究角度,然而,目前语义通信的研究忽略了通信开销的影响,未考虑语义通信性能和通信开销的关系,导致带宽资源受限时语义通信性能难以提升。为此,针对带宽受限场景,提出一种基于信息瓶颈的语义通信方法。首先,该方法采用Transformer模型进行语义和信道联合编解码,并设计特征选择模块以识别和删除冗余语义信息,构建了端到端语义通信模型;进而考虑语义通信性能与通信开销之间的折衷关系,基于信息瓶颈理论设计损失函数,在保证语义通信性能的同时,降低通信开销,完成语义通信模型的训练和优化。实验结果显示,在欧洲议会平行语料库上,与基线模型相比,所提方法在保证通信性能的同时可降低约20%~30%的通信开销,在相同带宽条件下该方法的BLEU分数可提升约5%。实验结果表明,所提方法可以有效降低语义通信开销,从而提升带宽资源受限场景下的语义通信性能。

关键词：语义通信通信系统深度学习 Transformer 特征选择模块信息瓶颈理论

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融合模式搜索的蝗虫优化算法及其应用

西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 137-156页

作者：肖怡心刘三阳西安电子科技大学数学与统计学院陕西西安710126

在智能优化算法应用于复杂优化问题的求解过程中,平衡开发和探索以获得最优解具有重要意义。因此针对传统蝗虫优化算法在处理一些较为复杂的优化问题时出现的收敛精度低、搜索能力弱且容易陷入局部最优等缺陷,提出一种融合模式搜索的蝗... 详细信息

在智能优化算法应用于复杂优化问题的求解过程中,平衡开发和探索以获得最优解具有重要意义。因此针对传统蝗虫优化算法在处理一些较为复杂的优化问题时出现的收敛精度低、搜索能力弱且容易陷入局部最优等缺陷,提出一种融合模式搜索的蝗虫优化算法。首先引入Sine混沌映射初始化蝗虫个体种群位置,减少个体重叠概率以增强种群迭代初期的多样性;其次利用模式搜索法,对种群目前找到的最优目标展开局部搜索,提高算法的收敛速度与寻优精度;同时为了避免算法后期陷入局部最优,引入了基于凸透镜成像的反向学习策略。实验部分通过对改进的蝗虫算法进行消融实验,验证了Sine混沌映射、模式搜索、反向学习每个策略的独立有效性。并用两组测试函数进行仿真实验,采用Wilcoxon秩和检验、Friedman检验的方法进行结果分析。实验结果均表明了融合模式搜索法改进的蝗虫算法在收敛速度与寻优精度上得到明显提高。最后,将其应用于移动机器人路径规划,测试结果进一步验证了改进算法的有效性。

关键词：蝗虫优化算法粒子群优化算法模式搜索时间复杂度统计检验路径规划

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叠加导频传输无标识随机接入方案研究

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 1-8页

作者：郝孟男李颖宋光辉西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

在无标识随机接入中,基站只需要恢复各个活跃设备发送的数据,而不需要识别活跃设备的信息。这使得大量活跃设备可以在无需事先请求资源的条件下,随时接入基站,从而极大地降低信令开销和传输时延,成为近期的研究热点。目前的研究大都采... 详细信息

在无标识随机接入中,基站只需要恢复各个活跃设备发送的数据,而不需要识别活跃设备的信息。这使得大量活跃设备可以在无需事先请求资源的条件下,随时接入基站,从而极大地降低信令开销和传输时延,成为近期的研究热点。目前的研究大都采用基于前导序列来设计的随机接入方案,但这类方案在活跃设备数改变时的鲁棒性较差,且不能充分利用信道带宽,导致活跃设备数较大时系统性能较差。针对这一问题,提出一种叠加导频传输方案来提升信道利用率,并通过最优功率分配进一步提升不同活跃设备数下的系统性能,使系统在活跃设备数变化时具有良好的鲁棒性。在该方案中,首先将需要发送的消息序列的前B p个比特做为索引,选择一对导频序列和交织器。然后,利用选中的交织器对消息序列进行编码、调制和交织,并将选中的导频序列与交织后的调制序列进行叠加来得到发送信号。针对该传输方案,提出基于最小错误概率的功率优化方案来得到不同活跃设备数下的最优功率分配比例,设计了叠加导频检测消除和多用户检测译码的两阶段检测方案。仿真结果表明,叠加导频传输方案可以使基于前导序列的无标识随机接入方案和基于前导的稀疏无标识随机接入方案的性能分别提升约1.6~2.0 dB和0.2~0.5 dB,可以灵活地改变所能承载的活跃设备数量,并具有较低的译码复杂度。

关键词：无标识随机接入叠加导频多用户检测和译码功率分配

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一种多状态空间信息网络拓扑生成算法的优化

电子科技大学学报 2024年第1期53卷 92-101页

作者：杨鹏张嘉颖周世杰周湘阳电子科技大学数学科学学院成都611731

空间信息网络是一种具有节点运转高速性、周期性的网络。随着近地轨道卫星日益增多,空间信息网络拓扑动态性极强,网络拓扑抗毁优化问题将具有研究意义。在考虑卫星组网的可视性、卫星节点的连接度、以及整个网络通信链路数等多种状态情... 详细信息

空间信息网络是一种具有节点运转高速性、周期性的网络。随着近地轨道卫星日益增多,空间信息网络拓扑动态性极强,网络拓扑抗毁优化问题将具有研究意义。在考虑卫星组网的可视性、卫星节点的连接度、以及整个网络通信链路数等多种状态情况下,以最小化网络中卫星节点间的端到端时延为优化目标,构建一个满足多种约束条件的网络拓扑优化模型,提出一种优化后的模拟退火算法对模型进行求解,在模拟退火过程中创新性的提出了网络流算法进行邻域求解。实验表明,模拟退火混合求邻域算法显著优于模拟退火随机求邻域算法。

关键词：空间信息网络网络拓扑动态优化网络流算法模拟退火算法