数据传输终端设备的时延性能优化

数据信号的处理和传输是无线数字通信系统中的重要环节.针对数据信号处理和传输的实时性需求,以Windows平台下采用软件无线电技术设计的数据传输终端设备为例,详细分析了数据信号在实时数据传输中时延性能问题,根据应用软件、DSP嵌入式软件和FPGA设计和实现特点,提出具体、有效的优化措施,包括任务调度机制、线程同步技术、DSP存储算法及FPGA数据采集策略.测试结果和工程实践表明,采取的措施取得了较好的优化效果.     

一种基于能量优化的无线传感网络自适应组织结构和协议

本文提出了一种新的无线微传感器网络协议和组织结构ALEP。与传统的无线微传感器网络协议相比，ALEP更加充分地考虑到实际应用，将一种高效能量控制算法引入组网协议，提高了网络的能量利用率，显著延长了无线网络的生命周期，增强了网络的健壮性。通过对ALEP协议进行OPNET仿真，结果显示该协议与传统模式的无线微传感器网络协议相比，在传送相同的数据量的条件下有更高效的能量特性和信息传输特性。     

一种基于无线携能通信的MEC与用户匹配算法

多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing,MEC）和无线携能通信可有效提高用户的服务质量和体验。在计算、通信和能量等资源的约束条件下，用户匹配是优化MEC任务卸载时系统效用的重要方法。针对无线携能通信的MEC网络结构，综合考虑用户的需求差异性和多元化能量供给，建立了基于计算资源、传输资源和能量资源的系统效用函数；以系统效用最大化为目标，采用基于多维背包理论的多轮拍卖，提出了一种适用于多用户和多网络边缘服务器的用户匹配算法。仿真验证了所提用户匹配算法的有效性与可靠性，结果表明所提匹配算法可优化系统资源配置，有效提高整体性能。     

Turbo码的Taylor-Log_MAP译码算法

以Turbo码基本理论和算法为基础,依据无线信息传输的实际要求和Taylor级数的基 本原理,提出了一种Turbo码的Taylor-Log-MAP高效译码算法。该算法对基本的Log-MAP 算法中K运算利用Taylor级数进行展开,针对实际的信道需求对展开式进行截断,实现了Tur bo码 的最佳译码。与传统的对数域最大后验概率译码算法相比,该算法基本保持了优良的译码 性能,同时避免了复杂的对数运算,减小了运算量。仿真结果表明,与现 有的RS码性能相比,使用Turbo码可以获取5 dB的信噪比增益。     

基于不同调度算法的多用户分集MIMO中继信道容量分析

采用平均容量性能来定量分析多用户分集多输入多输出(MIMO)中继信道,中继节点 使用放大转发(Amplify-and-forward,AF)协议将接收到的源节点的发送信号重发给目的节 点。研究了多用户MIMO中继信道的不同调度算法,即容量公平、最大特征根、最小特 征根调度策略和空间独立性调度算法,结果表明空间独立性调度算法有最优容量性能。但是 ,矢量反馈调度策略的应用使得反向链路容量有较高的反馈负载,而相比于矢量反馈策略, 标量反馈方案的反馈量较小。在选择调度方案的时候要充分考虑到这些特性,权衡利弊并折 衷选择适宜的调度策略。     

基于压缩感知的红外遥感图像重构算法分析

随着航天遥感技术的飞速发展，遥感图像采集数据耗时长、图像数据量大等问题的出现对采样设备和存储设备提出了更高的性能要求。为了解决以上问题，在气象卫星的红外遥感图像的处理中采用了压缩感知理论。通过Matlab建模和仿真，分析了正交匹配追踪算法、梯度投影算法、子空间追踪算法、平滑l0范数算法的性能，并对大量红外图像以不同的采样率进行采样压缩，然后使用多种重构算法重构图像。对比试验显示，几种算法都能以较低的采样率得到完整的红外图像，但平滑l0范数算法在重构精度和运行时间方面都优于其余几种算法，证明了压缩感知在红外遥感图像的处理中具有较大的实用价值。     

LLN中基于能量均衡的高效低时延路由算法

针对有损低功耗网络(Low-power and Lossy Network,LLN)中由于无线链路的有损特性以及节点部署不均匀无法有效实现网络能量均衡，提出一种基于能量均衡的高效低时延路由算法(Efficient Low Latency Routing Algorithm Based on Energy Balance in Low-Power and Lossy Networks，ELLEB-RPL)。该算法采用“ELLEB组网”策略，使得节点能够有效避免在DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)间来回切换；通过采用“最优父节点选择”策略，使得节点选择的父节点达到最优；通过采用“流量自适应分配”策略，达到网络能量均衡的目的。仿真结果表明，ELLEB-RPL在Sink节点平均吞吐量、网络平均寿命以及端到端时延上均有提升。     

基于延迟策略的库存管理优化算法设计

多级库存优化问题是供应链管理理论和实践当中一个重要议题,它制约着供应链整体性能的提高本文分析了一类带延迟策略的库存优化模型,即二层整数规划模型,并设计出一类混合遗传算法来求解该模型数值模拟表明本文所得结果与已有结果相比,不仅使得供应链整体库存效益有所提高,且对各库存分点的最优库存量作了更为合理的调整     

离线信号的并行分析处理技术

传统离线信号分析软件处理的数据量庞大且采用单一串行结构，其处理速度通常比较慢。为此，提出了基于图形处理单元（GPU）+中央处理器（CPU）异构方式实现离线信号分析软件的并行化优化思路。首先将离线信号分析中的单一信号串行流程改进为多信号同时处理方式以实现并行效果，然后重点分析了流程中几个比较费时的典型侦察信号处理算法的特点并进行了算法的优化实现和验证，最后提出了离线信号处理优化准则和资源分配策略。试验结果表明，离线信号分析处理软件算法优化改进后，大多数算法处理加速比达到20以上，具有较好的工程实用性，同时该优化准则和策略对于软件化实时信号处理也具有一定的参考价值。     

一种低复杂度双二元卷积Turbo码译码算法

双二元卷积Turbo码（DB CTC）的非二进制编码使得译码复杂度增加,限制了其在某些实际通信工程中的使用。在最大后验概率（MAP）译码算法的基础上,提出了一种优化算法,将译码的存储量和计算量降为原来的1/4。仿真结果表明：在不同编码长度和码率的情况下,优化算法与原算法性能相当;在误码率为10-5的条件下,两者的Eb/N0差异同样不大于0.1 dB。     

多信道认知用户能量高效的最优功率分配

针对多信道认知用户能量效率问题,提出认知用户能量效率优化模型,进而优化传输功率和感知帧长。首先,多信道认知用户基于多带宽联合能量检测方案,在一定传输功率和干扰功率限制下,建立了以单位数据能耗为目标的最优化问题;其次,通过非线性分式规划的对偶优化将目标函数转换为内点法求解形式;然后,结合内点法和二分法给出算法流程,进而配置最优功率和感知时间。仿真结果表明,对应不同通信环境采用该优化方法都能通过配置最优功率和感知时间达到能量效率最优。     

改进粒子群算法在频谱功率分配中的应用

在认知无线电中,由于次用户干扰门限要求的存在,传统频谱功率分配方式获得的次用户有效信道容量较低。针对这一问题,提出了一种基于粒子群算法的频谱功率分配算法。首先建立基于干扰距离的认知网络干扰模型,将频谱功率分配问题转化为函数优化问题,并借助混合随机变异思想的粒子群算法进行求解;针对寻优过程中的约束问题,提出了一种基于投入产出比的外点法,保证粒子群在可行域中寻优,最终获得频谱功率分配。仿真结果表明,与传统算法相比,所提算法能够获得较高的次用户有效信道容量。     

基于粒子群优化的数字波束形成算法

波束形成的加权系数求解是一个优化过程,现有算法大多经过多次迭代,计算量大,实现复杂。为降低波束形成算法复杂度,将粒子群优化原理应用于数字波束形成中,提出了基于粒子群优化的自适应数字波束形成算法。该算法将每一组权值作为一个粒子,将阵列加权和的输出信号与干扰噪声比(SINR)作为适应度函数,通过比较各个粒子的适应度值,进行迭代搜索得到最优解。该算法可使天线阵在主波束对准有用信号,同时能有效抑制两个以上的干扰,且对阵列通道误差有较好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性。     

适用于宽带网络波形的基于定价策略的时隙选择

针对宽带网络波形（Wideband Networking Waveform,WNW）的多信道二维时频资源,以减小网络资源浪费为优化目标,提出了一种基于定价策略的时隙选择方法（Pricing Strategy Based Slot Selection,PSSS）。该方法通过接纳控制保障资源分配的公平性,采用对偶优化建模与椭圆搜索法实现最优的时隙选择。理论分析证明该方法能够在多项式级别时间复杂度内搜索到时隙选择的最优解。仿真结果表明,提出的PSSS算法通过较低资源浪费获得了较低的容量冗余度,能够有效地解决WNW多信道网络的时隙选择问题。     

一种基于小波变换的监视飞行新方法

如何充分利用有限的信道带宽和实时有效地压缩数据,将更多飞 机飞行参数实时传输给地面试验人员,是提高飞行安全和改进飞机设备的重要手段。基 于小波变换提出了一种监视飞行状态的新方法,借助小波分析在时域和频域同时具有 良好的局部化性质对飞行数据进行有损和无损压缩,并通过飞机现有的VHF信道传输 飞行数据。仿真结果验证了本方法的可行性。     

基于最大边缘分配算法的雷达博弈波形设计

实战背景下雷达目标先验信息有较大的不确定性,基于先验信息设计的波形不能满足参数估计的需要。为解决该问题,提出了一种博弈条件下的雷达波形设计方法。考虑到雷达与干扰机在电子对抗中的非同时性,采用Stackelberg博弈框架进行建模。该方法以优化雷达能量谱分布为策略,采用最大互信息准则建立效用函数。博弈过程中,雷达与干扰机各自根据对手策略优化发射波形,经过多次迭代,双方达到纳什均衡。仿真实验对比了均衡策略与maxmin策略与随机策略,证实了所提算法的有效性。     

MIMO系统中改进的二进制粒子群天线选择算法

在多输入多输出系统中,发射端和接收端的多天线配置提高了信道容量和传输可靠性,而天线选择技术能在保持系统优点的同时有效地降低运算复杂度以及硬件成本。为了能在时变的信道条件下快速地选择出一组最优的天线子集,提出了一种基于二进制粒子群算法的改进的天线选择算法。推导出了二进制粒子群联合收发端天线选择的信道容量公式,并将其作为粒子群算法的适应度函数,使天线选择问题转换成二进制编码串的组合优化问题。通过改进模糊函数提高粒子群算法的收敛性,让二进制粒子群尽可能地收敛于全局最优位置。仿真结果表明,改进的算法能在降低运算复杂度的同时提高收敛性,且系统信道容量趋近于最优算法。     

基于脉冲调制的GSM语音信道数据传输方法

针对全球移动通信系统 (GSM) 的安全机制不能实现端到端安全通信问题,提出了一种低复杂度基于脉冲调制的数据传输方案及优化方法。分别设计了基于脉冲位置调制及脉位结合极性调制的类语音信号,给出了基于跳时脉冲的帧同步方法。搭建了基于脉冲调制的GSM语音信道数据传输仿真平台,分析比较了不同调制阶数和不同自适应多速率编码 (AMR) 码率下系统的性能。为了提高系统可靠性,引入卷积码进一步降低了系统误码率。仿真结果表明,4阶脉冲调制最适用于语音信道,所提脉冲调制方法与传统低复杂度频移键控 (FSK) 调制方式误码率近似,但传输速率高,且提出的脉位结合极性调制进一步提高了传输速率,总提高比例达到36%。     

基于天线选择和功率分配的联合迭代优化算法

当使用所有天线进行无线数据传输时，大规模多输入多输出（Multiple-Input multiple-Output,MIMO）系统中的基站需要使用与天线数相同的射频链路，导致系统的实现复杂度增加，降低了系统的能效。针对能效降低的问题，提出了一种天线选择和功率分配的联合迭代优化算法。该算法在给定初始发送功率的条件下，随机生成一个天线集合作为内循环的初始值，内循环每次从余下的天线集合中选择一根具有最大能效的天线进行替换，得出最优天线集合，求出相应的最优发送功率，并以此作为下次外循环发送功率的初始值。仿真结果表明，所提算法在降低计算复杂度的前提下，几乎可以达到近似于最优穷举搜索算法的能效性能。     

无线传输中短码长喷泉码的度分布优化算法

数字喷泉码是针对大规模网络数据分发而提出的一种新的信道编码方式。度分布是决定数字喷泉码译码性能的关键因素。为提高译码性能,针对应用于无线信道的喷泉码提出了一种度分布优化的算法。首先,根据理想孤子分布和鲁棒孤子分布产生度值序列,然后将该度值序列截短,在此基础上根据优化算法求解该序列中每个度值的最优概率,最后得到优化的度分布。仿真结果表明,本算法产生的度分布进行编译码产生的误码率低于鲁棒孤子分布和固定度分布,提高了译码性能。