基于星上多波束天线的卫星功率带宽联合优化新算法

目前已有的卫星功率优化分配策略未考虑功率与带宽的耦合关系 。为了进一步提高星上资源的利用率,在考虑各点波束业务需求差异及共信道干扰的基础上 ,通过构建卫星系统模型,提出一种将卫星功率和带宽联合优化分配的算法。该算法基于系 统公平性建立优化目标函数,并采用迭代方法求解资源优化的最优解。与传统固定分配方式 相比,这种耦合的资源分配方式可根据当前业务需求和信道条件对星上功率和带宽资源进行 实时再分配,提高了系统容量,系统业务匹配率提高10%,具有较高的星上资源利用率。     

一种星地一体化路由设计的卫星IP网络

现有大部分支持IP的卫星系统只是提供一个连接地面路由器的物理通道,难以满足 宽带接入、多媒体服务以及星地网络一体化等新的需求。为此,提出了一个分组传输和交换 均 基于IP的GEO卫星系统,并从传输网络和路由结构两方面进行了描述。并针对星上资源紧张 的现状,采用了一种地面路由星上交换的新设计思路。通过星上IP交换可实现大量终端间的 单跳通信,一个可扩展的集中式IP路由结构可有效减少通过卫星的路由流量,使得通信效率 提高的同时,能实现卫星网络与Internet的无缝兼容。     

OFDM双向多跳网络的新型比特和功率分配算法

结合新型双向多跳网络协议和正交频分复用技术,研究旨在保证通信质量情况下的自 适应比特和功率分配算法,其目的是以较小发送功率和较高频谱效率完成通信。通过凸优化 理论推导出最优功率分配算法,并提出一种基于贪婪原则的自适应比特分配算法,能够以较 低的复杂度在实际工程中完成部署。仿真分析表明,提出的双向多跳算法是传统多跳协议频 谱效率的2倍,所需发送功率是平均资源分配算法的1/3。     

一种低复杂度的MIMO-OFDM下行链路子载波分配改进算法

针对多入多出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统的下行链路，提出一种基于信道状 态信息（CSI）反馈的次优子载波分配算法。算法从寻求容量和公平性之间的平衡出 发，将提高系统容量作为资源分配的优化目标。该算法首先按照比例公平约束进行子载波初 始分配，然后将现行分配给任意两个用户的子载波互换之后计算系统容量，如果系统容量增 加，则将子载波在用户间进行交换，否则保持初始分配不变。将子载波在用户间进行迭代调 整，直到系统总容量不再增加为止。仿真结果表明，该算法能够很好地保证比例公平约束， 有效地提高系统容量，提升效率可以达到贪婪算法的40%左右，对MIMO-OFDM系统中的子 载波分配具有一定的参考价值。     

一种适用于多信道联合组网的时隙分配新算法

分析了多信道联合组网时隙分配问题的特点,提出分配时隙时应该综合考虑容量需求、负载均衡和分配均匀度三方面因素,并设计了估计该三方面需求满足程度的方法。基于遗传算法,提出了适用于求解该问题的优化算法。仿真试验表明,提出的新算法能够有效求解多信道联合组网环境下的时隙分配问题。     

仓储货位优化方法研究

本文基于物品间被同时订购的相关度,把物品进行分类处理,建立储位分配优化模型。货位优化后可以使相关性较高的物品聚集存放,又能使出库频率以及质量相对较高的物品存放在离出库口近的货位上。对于建立的优化模型,本文设计了一种基于贪婪算法的启发式算法来进行求解。     

一种基于贪婪算法的CORDIC改进算法

针对传统串行坐标旋转数字计算方法（CORDIC）耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与旋转角度的优化,从而可以达到串行转并行和减少迭代次数、节约资源的目的。该算法可以应用于三角函数的复杂函数的硬件实现中。仿真结果表明,在迭代次数相同的情况下,改进算法较传统算法可以获得更高的精度。最后,在Xilinx FPGA的Spartan-3E芯片上实现了改进的CORDIC结构。与传统CORDIC算法相比,在运算精度为10-5时,可以节省Slices、LUTs(Look Up Tables)资源分别为28%和25%。     

一种测控数传一体化站网资源调度算法

站网资源调度主要解决如何合理有效地为卫星任务需求分配地面站资源及资源使用时间的问题。首先，根据测控数传一体化站网资源使用需求，分析了站网资源调度的工作模式和约束条件，为站网资源调度问题建立了约束满足模型；然后，针对该模型设计了一种卫星过境弧段序列驱动的启发式站网资源调度算法，并为启发式算法与遗传算法组合使用而设计了相应的邻域交换方法；最后，根据实际的应用需求，通过仿真对比验证了算法的有效性。仿真结果显示，在典型调度场景下，所提的组合式算法调度成功率较启发式算法平均提高了22.3%。     

再生式通信卫星转发器的研究进展

随着星上高速数据处理与交换的需求不断增加,再生式通信卫星转发器逐渐成为研究 热点。概述了几种典型的再生式转发器国内外最新研究进展,指出了其信息处理、交换技术 发 展中存在的主要问题,包括多载波解调、吞吐量较低以及微波/光调制等,在此基础上提出 了合适的补偿技术、星上半透明突发交换、光副载波调制以及波分复用等针对性的解决方法 ,可为我国卫星转发器设计以及星上信息处理、交换等关键技术研究提供参考。     

扩频码PSO优化分配降低MC-CDMA信号峰均比

高峰均比(PAPR)是多载波码分多址(MC CDMA)技术应用中亟待解决的关键问题。对于采用Wa lsh Hadamard(WH) 扩频码的系统来说,优化用户扩频码的分配方案可降低系统的PAPR,但最优扩频码分配方法 运算复杂度太高。为此,采用具有优良迭代寻优能力的粒子群优化算法（PSO）来降低算法 的复杂度。改进算法将最优分配方案的高维搜索问题转化为粒子群迭代寻优过程。分析比较 和仿真结果表明,与最优算法相比,改进算法在降低PAPR性能方面有05～1.5 dB的性 能损失,而复杂度远小于最优算法,是一种简单实用的峰均比降低方法。     

直升机卫星通信系统信道模拟与通信实现

针对直升机卫星通信系统中直升机旋翼对通信信道造成的周期性衰落问题,采用射频收发器AD9361模拟了信道周期性衰落模型,基于此模型在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上优化并实现了缝隙检测算法。根据信道衰落模型和缝隙检测算法及数据链路速率和带宽的要求,提出了一套直升机卫星通信系统可靠通信方案,即前向链路采用重发和分集接收及短码LDPC编码技术,返向链路根据前向链路缝隙检测的结果在无遮挡缝隙采用突发通信和长码低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码技术,实现可靠通信。系统测试结果表明,该方案不受直升机机型限制,系统可在40%遮挡率下实现前向链路25.6 kb/s和返向链路4 Mb/s速率下的可靠通信。     

一种两阶段的敏捷卫星任务并行调度技术

敏捷卫星灵巧的姿态机动能力令其观测能力和使用效率得到大幅提升,也使得卫星任务调度变得更加复杂和困难。首先,通过分析敏捷卫星的工作模式、任务调度特点和使用约束,构建了基于任务重要性、任务满足度和任务成像质量等目标的敏捷卫星任务调度优化模型;然后,通过对敏捷卫星多种成像模式进行统一编码,设计了一种新的差分变异策略——基于排名的变异算子,提出了基于主从式的改进并行差分进化算法;最后,和基于时间轴的成像质量贪心算法相结合,给出一种新的两阶段敏捷卫星观测任务调度方法,并通过仿真对比验证了方法的有效性。     

基于行为规律的搜索资源分配新算法

针对具有行为规律的目标搜索问题,提出一种搜索资源分配算法。该方法以目标在各搜索区域的概率分布为基础,利用最优搜索理论分配区域搜索时长;以目标在各搜索区域的行为规律为基础,利用包络检测等方法决定区域开始搜索的时刻。针对网站关键词搜索的实验显示,根据目标行为规律在时间上相关程度的不同,本算法相对于最优搜索算法的性能提升在15%~50%之间,在对大量信息源进行信息搜索时具有应用价值。     

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。     

超密集小区中基于二分图优先级的资源分配算法

由于在超密集网络中小基站密集的部署,用户数据量空前增加,对数据速率的要求不断提高,所以在有限的资源下如何高效地将资源分配给用户尤为重要。提出了一种小区分簇算法,根据小区簇的通信业务、通信负载量等条件将各个小区分为不同的优先级,引入二分图,以小区簇的优先级为依据建立频谱资源与小区簇之间的匹配关系,并提出一种低复杂度的贪婪算法。仿真结果表明所提算法能够有效提高系统性能,并且有效完成频谱资源的分配。     

基于感兴趣区域的自适应帧内更新编码算法

针对视频压缩码流对信道差错异常敏感的问题,提出了一种基于感兴趣区域的自适应帧内更新编码算法。该算法利用人眼的视觉感知特性设计感兴趣区域提取模型,根据信道差错累积情况自适应调整帧内更新编码策略,将更少的失真分配给人眼感兴趣区域,提高差错信道下传输视频图像的主客观质量。实验结果表明,与基于端到端失真的帧内更新算法相比,在不同的信道丢包条件下,所提算法可以获得更好的主客观质量,感兴趣区域的峰值信噪比（PSNR）平均提高0.87 dB左右,提高了差错信道下视频通信的鲁棒性。     

大频偏卫星扩频信号的基带处理算法的FPGA实现

多普勒频偏一直是卫星通信中不可忽视的消极因素。针对多路混叠的卫星扩频信号下变频以后所产生的大多普勒频偏,在匹配滤波结构中采取改进的部分相关算法,在基于并行导频的信道估计中根据信道状况改变估计长度,实现了大频偏下卫星扩频信号的基带处理。