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基于自发数据传输的高效双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

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计算机应用 2024年第2期44卷 519-525页

作者：任智古金东刘洋陈春宇重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065 重庆邮电大学移动通信教育部工程研究中心重庆400065

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据... 详细信息

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据传输的高效MAC协议——SDTE-MAC(high-Efficiency MAC protocol based on Spontaneous Data Transmission)。SDTE-MAC通过让各节点都维护一张或多张时间单元链表,使各节点与其余节点在网络运行时间上达到同步,从而获悉各节点应该在信道空闲时隙的什么位置开始发送数据帧,优化了传统的信道时隙分配和信道剩余时隙再分配的流程,提高了网络吞吐量和信道时隙利用率,降低了数据时延,能够进一步提升双LAN太赫兹无线局域网的性能。仿真结果表明,网络饱和时,相较于AHT-MAC(Adaptive High Throughout multi-pan MAC protocol)中的N-CTAP(Normal Channel Time Allocation Period)时段时隙资源分配新机制以及自适应缩短超帧时段机制,SDTE-MAC的MAC层吞吐量提升了9.2%,信道时隙利用率提升了10.9%,数据时延降低了22.2%。

关键词：太赫兹波超帧结构无线局域网多跳通信时隙分配

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一种多无人机协同优先覆盖搜索算法

系统仿真学报 2024年第4期36卷 991-1000页

作者：余翔邓千锐段思睿姜陈重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

针对应急救援行动中存在的受灾区域大、重点区域分布不均匀、救援时间有限等问题,提出一种多UAV协同区域优先覆盖搜索算法。对搜索区域进行离散栅格化处理,根据灾情预估信息对搜索区域中的每个网格进行概率标记;通过K-means++聚类算法... 详细信息

针对应急救援行动中存在的受灾区域大、重点区域分布不均匀、救援时间有限等问题,提出一种多UAV协同区域优先覆盖搜索算法。对搜索区域进行离散栅格化处理,根据灾情预估信息对搜索区域中的每个网格进行概率标记;通过K-means++聚类算法将搜索区域划分成大小相似、个数与UAV数量相等的子区域,依据聚类中心确定每个子区域的搜索起点,使多架UAV分区协同搜索整个区域;根据网格概率和当前距离之间的平衡关系计算出每个网格的分数,改进贪心算法,以此分数为基准在子区域中进行优先搜索和减少重复路径,引入A^(*)算法解决网格分数冗余问题。仿真结果表明:所提算法在保证优先搜索的同时缩短了路径长度和搜索时间,为应急救援中的搜索难题提供了一种有效的解决办法。

关键词：多无人机 K-means++ 区域划分协同搜索改进贪心算法 A^(*)算法

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可重构智能反射面辅助太赫兹通信系统鲁棒波束赋形算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 808-816页

作者：袁一铭徐勇军周继华重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 浙江省信息处理与通信网络重点实验室杭州310058 航天新通科技有限公司重庆401332

太赫兹通信作为6G的关键技术之一,被认为是能够解决频谱资源短缺、提升系统容量的有效手段。然而,由于路径损耗极高和分子的吸收作用,太赫兹容易被障碍物阻挡导致通信中断。为了解决该问题,该文将可重构智能反射面(RIS)引入到太赫兹通... 详细信息

太赫兹通信作为6G的关键技术之一,被认为是能够解决频谱资源短缺、提升系统容量的有效手段。然而,由于路径损耗极高和分子的吸收作用,太赫兹容易被障碍物阻挡导致通信中断。为了解决该问题,该文将可重构智能反射面(RIS)引入到太赫兹通信系统中,且考虑信道不确定性对传输稳定性的影响,基于用户服务质量约束、基站发射功率约束及RIS离散相移约束,建立多用户能效最大化波束赋形模型。利用丁克尔巴赫、连续凸近似、S-程序、半正定松弛、相位映射和块坐标下降将原非凸优化问题转化为凸优化问题进行求解。仿真结果表明,与传统非鲁棒波束赋形对比,所提算法能效提升了15.4%,中断概率减小了15.48%。

关键词：太赫兹通信可重构智能反射面鲁棒波束赋形能量效率

一种基于SIC-CDM的低复杂度混合波束赋形方案

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电讯技术 2024年第3期64卷 429-435页

作者：周围贺凡廖先平黎婧怡杨秋艳重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

为了平衡毫米波大规模多输入多输出系统的性能和硬件开销,降低系统功耗,以频谱效率为优化目标,在部分连接结构下提出了一种收发端联合设计的低复杂度混合波束赋形方案。首先,基于连续干扰消除将原始优化问题转化为多个子阵的速率优化问... 详细信息

为了平衡毫米波大规模多输入多输出系统的性能和硬件开销,降低系统功耗,以频谱效率为优化目标,在部分连接结构下提出了一种收发端联合设计的低复杂度混合波束赋形方案。首先,基于连续干扰消除将原始优化问题转化为多个子阵的速率优化问题;然后,利用坐标下降法完成模拟波束赋形矩阵设计;最后,引入等效信道矩阵大幅降低矩阵维度,再对其进行奇异值分解获得数字波束赋形矩阵。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法在系统功耗降低的同时保持了较优的性能,且性能逼近部分连接结构的最优方案。

关键词：毫米波大规模MIMO 混合波束赋形坐标下降法(CDM) 连续干扰消除(SIC)

邻域感知的分布式智能边缘计算卸载和资源分配算法

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中国科学：信息科学 2024年第2期54卷 413-429页

作者：李云张剑鑫姚枝秀夏士超重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学软件工程学院重庆400065

随着大量计算密集型和时延敏感型任务的出现,利用移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)来提高用户体验并降低系统能耗已成为研究热点.然而,在密集部署的MEC网络场景下,无线网络状态复杂的空间相关性和动态性给卸载方案的制定带来了... 详细信息

随着大量计算密集型和时延敏感型任务的出现,利用移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)来提高用户体验并降低系统能耗已成为研究热点.然而,在密集部署的MEC网络场景下,无线网络状态复杂的空间相关性和动态性给卸载方案的制定带来了严峻挑战.本文针对多基站多用户MEC网络场景,研究了一种智能协作的计算卸载和资源分配算法.首先,提出了卸载决策、信道分配、传输功率分配和计算资源分配的联合优化问题,旨在用户时延约束下最小化系统的能耗.其次,由于该问题是一个混合整数非线性规划问题,本文提出了一种基于图注意力网络的混合动作多智能体强化学习算法(graph attention network-based hybrid-action multi-agent reinforcement learning, Gat-HMARL),将基站作为智能体并配置该算法. Gat-HMARL算法通过图注意力网络捕捉无线网络状态之间潜在的空间相关性,使基站有选择性地关注邻域中其他基站的无线网络状态信息,从而学习更优的计算卸载和资源分配策略.最后,仿真结果表明Gat-HMARL与基准算法相比在性能上有明显提升.

关键词：移动边缘计算计算卸载资源分配多智能体强化学习图注意力网络

基于用户窃听的MU-MISO反向散射通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 204-212页

作者：徐勇军徐然周继华陈量黄东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 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵阳550025

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不... 详细信息

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不确定性、能量收集和保密率等约束,建立一个MU-MISO的反向散射通信系统鲁棒资源分配问题。其次,基于非线性能量收集模型和有界球形信道不确定性模型,利用变量松弛法和S过程将原NP-hard问题转化为确定性问题,随后利用连续凸近似、半正定松弛与块坐标下降法将其转化为凸优化问题求解。仿真结果表明,与传统非鲁棒算法对比,所提算法具有较高的系统容量和较低的中断概率。

关键词：反向散射通信物理层安全非线性能量收集鲁棒资源分配

智能反射面辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 165-174页

作者：徐勇军符加劲黄琼黄东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 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵阳550025

为了解决蜂窝通信系统中因窃听者、障碍物阻挡和信道不确定性导致安全性低和传输质量差的问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑合法用户的安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约... 详细信息

为了解决蜂窝通信系统中因窃听者、障碍物阻挡和信道不确定性导致安全性低和传输质量差的问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑合法用户的安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,基于有界信道不确定性,建立了一个联合优化基站主动波束、IRS被动波束的鲁棒资源分配问题。然后,利用S-程序、连续凸近似、交替优化和罚函数等方法对含参数摄动的原非凸问题进行转换,得到可直接求解的确定性凸优化问题。最后,提出一种基于迭代的鲁棒能效最大化算法。仿真结果表明,该文算法具有较好的能效和较强的鲁棒性。

关键词：智能反射面多天线通信系统鲁棒性安全通信

基于改进广义正交匹配追踪的低地球轨道卫星MIMO-OTFS系统的信道估计方法

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计算机应用 2024年第8期44卷 2514-2520页

作者：雷芳牛永才重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信协议创新实验室重庆400065

针对基于多输入多输出(MIMO)技术和正交时频空间(OTFS)调制的低地球轨道卫星系统的复杂性带来的信道估计困难问题,提出一种基于改进广义正交匹配追踪(GOMP)的信道估计方法。根据单输入单输出(SISO)-OTFS系统的输入输出关系和低地球轨道... 详细信息

针对基于多输入多输出(MIMO)技术和正交时频空间(OTFS)调制的低地球轨道卫星系统的复杂性带来的信道估计困难问题,提出一种基于改进广义正交匹配追踪(GOMP)的信道估计方法。根据单输入单输出(SISO)-OTFS系统的输入输出关系和低地球轨道卫星信道的传播特性,建立一种基于MIMO-OTFS的低地球轨道卫星信道模型,并将系统的信道估计问题转化为稀疏信号的恢复问题。考虑到传统的GOMP算法存在对稀疏度的过度依赖和对稀疏信号的重构精度差等问题,所提方法结合了分段弱正交匹配追踪(SWOMP)的弱选择思想和广义Jaccard系数的相似性准则,以快速准确地重建稀疏信号。仿真结果表明,当天线数为16且导频开销比为0.5时,与正交匹配追踪(OMP)算法相比,所提方法的归一化均方误差(NMSE)降低了约2.5 dB,误码率(BER)降低了约5 dB。

关键词：正交时频空间低地球轨道卫星多输入多输出信道估计广义正交匹配追踪

城市街道下IRS辅助D2D通信系统波束成形设计

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电子与信息学报 2024年

作者：张祖凡刘建张晨璐重庆邮电大学通信与信息工程学院维沃移动通信有限公司

针对城市街道场景下蜂窝用户和D2D通信用户共享频谱以及城市街道下无线信道特性，该文提出一种IRS辅助的联合波束成形设计方法。在D2D链路信号与干扰加噪声比的约束下，以最大化蜂窝用户容量为目标，设计了最优的波束形成向量、相移矩阵... 详细信息

针对城市街道场景下蜂窝用户和D2D通信用户共享频谱以及城市街道下无线信道特性，该文提出一种IRS辅助的联合波束成形设计方法。在D2D链路信号与干扰加噪声比的约束下，以最大化蜂窝用户容量为目标，设计了最优的波束形成向量、相移矩阵和D2D链路发射功率。引入松弛变量将非凸且变量耦合的优化问题转换为解耦后的凸优化问题和二分法搜索功率分配，采用黎曼共轭梯度算法对反射相移矩阵进行优化。仿真结果表明，所提算法收敛性较好，且与基准方案相比能有效地提升用户信道容量。

关键词：智能反射面 D2D 波束成形交替优化