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可重构智能表面辅助通信系统时变级联信道估计

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通信学报 2024年第1期45卷 119-128页

作者：邵凯鲁奔王光宇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

针对可重构智能表面(RIS)辅助通信系统时变级联信道的估计中需解决的级联信道稀疏表示、时变信道参数跟踪和信号重构等关键问题,提出了一种结合Khatri-Rao积的分层贝叶斯卡尔曼滤波(KR-HBKF)算法。该算法首先利用信道的稀疏特性,通过Kha... 详细信息

针对可重构智能表面(RIS)辅助通信系统时变级联信道的估计中需解决的级联信道稀疏表示、时变信道参数跟踪和信号重构等关键问题,提出了一种结合Khatri-Rao积的分层贝叶斯卡尔曼滤波(KR-HBKF)算法。该算法首先利用信道的稀疏特性,通过Khatri-Rao积和克罗内克积变换得到RIS级联信道的稀疏表示,将RIS级联信道估计问题转化为低维度的稀疏信号恢复问题。然后,根据RIS级联信道的状态演化模型,在HBKF算法的预测模型中引入了时间相关性参数,应用改进的HBKF解决时变信道参数跟踪和信号重构问题,完成时变级联信道的估计。KR-HBKF算法综合利用了信道的稀疏性和时间相关性,能以较小的导频开销获得更好的估计精度。仿真结果表明,与传统压缩感知算法相比,所提算法具有约5 dB的估计性能提升,且在不同的时变信道条件下具有更好的鲁棒性。

关键词：可重构智能表面信道估计贝叶斯压缩感知卡尔曼滤波

基于L_(2)灵敏度最小化的数字滤波器状态空间实现稀疏化方法

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电子学报 2024年第2期52卷 518-527页

作者：庄陵张文静王光宇重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 移动通信教育部工程研究中心重庆400065 移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

为解决传统数字滤波器在有限精度实现时因有限字长(Finite Word Length,FWL)效应导致滤波器性能下降的问题,提出一种L_(2)灵敏度最小化的数字滤波器状态空间实现稀疏化方法.推导前向差分算子数字滤波器结构传输函数及其等效状态空间实现... 详细信息

为解决传统数字滤波器在有限精度实现时因有限字长(Finite Word Length,FWL)效应导致滤波器性能下降的问题,提出一种L_(2)灵敏度最小化的数字滤波器状态空间实现稀疏化方法.推导前向差分算子数字滤波器结构传输函数及其等效状态空间实现,根据可控及可观格莱姆矩阵得到基于相似变换矩阵的L_(2)灵敏度表达式,并进行稀疏化校准,将L_(2)灵敏度最小化问题转换为凸函数求最值问题,求导得到L_(2)灵敏度最小化表达式,代回即得前向差分算子数字滤波器的稀疏化状态空间实现.仿真结果表明,所提方法设计的数字滤波器具有更好的抗FWL效应.

关键词：数字滤波器有限字长效应前向差分算子矩阵稀疏化 L_(2)灵敏度

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面向工业互联网的语义编码传输方法及应用

中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：牛凯鲁延鹏董超北京邮电大学人工智能学院泛网无线通信教育部重点实验室鹏城实验室

通过将语义通信技术引入工业网络，构建了一个面向工业互联网的语义编码传输系统。系统中设计了语义编解码器以提取信源中的语义信息，相对于传统通信系统，基于语义信息的通信有更高的信息压缩效率与更高的符号差错容忍能力。同时引入... 详细信息

通过将语义通信技术引入工业网络，构建了一个面向工业互联网的语义编码传输系统。系统中设计了语义编解码器以提取信源中的语义信息，相对于传统通信系统，基于语义信息的通信有更高的信息压缩效率与更高的符号差错容忍能力。同时引入信源信道联合编解码器，以信源信道联合编码的方式将语义信息转化为信道符号传输，进一步提升系统对工业网络通信资源的利用效率。所有编解码器均构建在深度神经网络架构Transformer上，确保了编解码器对语义信息的理解能力及系统的泛化能力。在工业药品生产场景中，对该系统进行测试，结果显示：相较于传统通信方案，该语义编码传输系统在图像重建质量和传输处理速度方面均有显著提升。且系统对下游任务的性能影响极小，保证了工业生产中如缺陷检测等关键任务的准确性。

关键词：工业互联网数据压缩与传输语义通信深度学习

多接入边缘计算赋能的AI质检系统任务实时调度策略

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 662-670页

作者：周晓天孙上张海霞邓伊琴鲁彬彬山东大学控制科学与工程学院济南250061 山东省无线通信技术重点实验室济南250100

AI质检是智能制造的重要环节,其设备在进行产品质量检测时会产生大量计算密集型和时延敏感型任务。由于设备计算能力不足,执行检测任务时延较大,极大影响生产效率。多接入边缘计算(MEC)通过将任务卸载至边缘服务器为设备提供就近算力,... 详细信息

AI质检是智能制造的重要环节,其设备在进行产品质量检测时会产生大量计算密集型和时延敏感型任务。由于设备计算能力不足,执行检测任务时延较大,极大影响生产效率。多接入边缘计算(MEC)通过将任务卸载至边缘服务器为设备提供就近算力,提升任务执行效率。然而,系统中存在信道变化和任务随机到达等动态因素,极大影响卸载效率,给任务调度带来了挑战。该文面向多接入边缘计算赋能的AI质检任务调度系统,研究了联合任务调度与资源分配的长期时延最小化问题。由于该问题状态空间大、动作空间包含连续变量,该文提出运用深度确定性策略梯度(DDPG)进行实时任务调度算法设计。所设计算法可基于系统实时状态信息给出最优决策。仿真结果表明,与基准算法相比,该文所提算法具有更好的性能表现和更小的任务执行时延。

关键词：多接入边缘计算任务调度资源分配深度强化学习 AI质检系统

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基于开关电容矩阵的高能效神经网络加速器

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 23-28+54页

作者：李大为苗榕韩晓燕博南中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室重庆大学微电子与通信工程学院北京大学人工智能研究院

为了适应嵌入式机器学习等低功耗应用场景，提出了一种高能效的模拟域开关电容矩阵-矢量乘法器（SCMM）.SCMM电路利用电荷重分配原理实现卷积，权重数据存储在电容中．在SCMM中，5 bit输入数模转换器（Input DAC）在输入数据的控制下产... 详细信息

为了适应嵌入式机器学习等低功耗应用场景，提出了一种高能效的模拟域开关电容矩阵-矢量乘法器（SCMM）.SCMM电路利用电荷重分配原理实现卷积，权重数据存储在电容中．在SCMM中，5 bit输入数模转换器（Input DAC）在输入数据的控制下产生成比例的电压作为乘累加（MAC）电路的输入电压，3 bit MAC电路使用开关和100 fF单位电容完成模拟域乘累加运算．仿真结果表明：该SCMM电路不仅可实现乘累加运算，在1 GHz主频和1 V供电电压下MAC电路功耗仅为0.725 mW，能效达到4.69×1011s-1·W-1，同时实现过程可缓解对模数转换器（ADC）速率的需求，减小硬件开销．

关键词：模拟计算卷积神经网络开关电容乘累加能效

RIS辅助的OFDM系统中时变信道估计方法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：邵永琪杨丽花常澳任露露江苏省无线通信重点实验室南京邮电大学通信与信息工程学院

为了克服在可重构智能反射面（reconfigurable intelligent surface，RIS）辅助的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing， OFDM）系统中现有基于深度学习的信道估计方法计算复杂度过高的问题，本文首先在RIS下利... 详细信息

为了克服在可重构智能反射面（reconfigurable intelligent surface，RIS）辅助的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing， OFDM）系统中现有基于深度学习的信道估计方法计算复杂度过高的问题，本文首先在RIS下利用基扩展模型（base extension model，BEM）对时变信道进行建模，并提出残差链接超分辨率卷积神经网络的时变信道估计方法。具体来说，方法首先将参数较多的信道系数估计转换为参数较少的基系数估计，以降低所提方法计算复杂度。在线下训练中，利用低分辨率的基系数估计对神经网络进行训练，仅需要少量的输入即可获取高分辨率的信道估计。此外，为了提高方法的实用性，网络训练的标签设置为具有高精度的信道估计值，而非理想的信道信息。仿真实验验证，所提出的方案在RIS辅助移动通信系统下能够准确获取时变信道信息，且具有更高的估计精度和更低的计算复杂度。

关键词：可重构智能反射面正交频分复用时变信道估计基扩展模型残差链接超分辨率卷积神经网络

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面向卫星物联网的柔性多址接入技术

电子与信息学报 2024年第6期46卷 2497-2505页

作者：庞明亮王朝炜吴彤陈佳彬黄赛江帆张君毅北京邮电大学电子工程学院北京100876 中国星网网络应用研究院有限公司北京100029 泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121

基于时隙ALOHA(S-ALOHA)的免授权上行随机接入能够显著降低卫星物联网(IoT)中的接入时延和复杂度。然而,随着物联网用户数量的增加,S-ALOHA碰撞概率会显著增加,从而影响系统性能。该文针对卫星物联网中存在海量设备上行接入的场景,专注... 详细信息

基于时隙ALOHA(S-ALOHA)的免授权上行随机接入能够显著降低卫星物联网(IoT)中的接入时延和复杂度。然而,随着物联网用户数量的增加,S-ALOHA碰撞概率会显著增加,从而影响系统性能。该文针对卫星物联网中存在海量设备上行接入的场景,专注于研究物联网终端的功率资源控制,以实现最大化系统和速率的目标。具体而言,该文提出基于S-ALOHA的柔性多址接入。当系统中存在碰撞时,采用非正交多址技术进行传输,从而避免了用户信息反复重传的问题,降低了传输时延。为了在终端功率受限的情况下实现系统和速率的最大化,该文将序列决策问题建模为马尔可夫决策过程,并采用优势演员-评论家算法(A2C)进行求解。仿真结果表明,所提出的柔性多址接入技术能够在海量物联网终端的场景下有效保证终端的接入成功率。同时,基于A2C的资源分配算法相较于传统的资源分配算法表现更为优越。

关键词：卫星物联网柔性多址接入资源分配 A2C

面向卫星互联网的弹性光网络动态路由和频谱分配算法研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第7期 76-83页

作者：李海李勇军刘元皓李信李玉赵尚弘空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算... 详细信息

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法（PIV-SSA）,PIV-SSA算法由分段频谱分配（SSA）算法和基于路径影响值的路由选择（PIV）算法组成，在SSA算法中，根据业务所需要的传输速率来分配不同位置的频谱资源，在PIV算法中，基于SSA算法预分配频谱结果，综合考虑频谱资源消耗、链路频谱状态和路径存活时间等因素来选择最佳传输路径。仿真实验结果表明，在不同负载强度下，相较于经典的KSP-FF算法，PIV-SSA算法在网络阻塞率上平均降低了4.60%以及在网络频谱利用率上平均提高了4.78%。

关键词：卫星互联网卫星弹性光网络路由和频谱分配分段频谱分配路径影响值

面向卫星互联网的弹性光网络动态路由和频谱分配算法研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 68-75页

作者：李海李勇军刘元皓李信李玉赵尚弘空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室陕西西安710077

卫星弹性光网络(SEON)具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点,是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配(RSA)问题是SEON的核心关键问题之一,针对SEON中的RSA问题,提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法(PIV-S... 详细信息

卫星弹性光网络(SEON)具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点,是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配(RSA)问题是SEON的核心关键问题之一,针对SEON中的RSA问题,提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法(PIV-SSA),PIV-SSA算法由分段频谱分配(SSA)算法和基于路径影响值的路由选择(PIV)算法组成,在SSA算法中,根据业务所需要的传输速率来分配不同位置的频谱资源,在PIV算法中,基于SSA算法预分配频谱结果,综合考虑频谱资源消耗、链路频谱状态和路径存活时间等因素来选择最佳传输路径。仿真实验结果表明,在不同负载强度下,相较于经典的KSP-FF算法,PIV-SSA算法在网络阻塞率上平均降低了4.60%以及在网络频谱利用率上平均提高了4.78%。

关键词：卫星互联网卫星弹性光网络路由和频谱分配分段频谱分配路径影响值