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[博士论文] Azizur Rahim
Computer Science and Technology 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:车载社交网络(VSN)是一个新兴的网络通信研究领域,其相关概念是从车载自组织网络(VANET)和移动社交网络(MSN)这两个不同的学科借鉴得到的。这一新兴网络为内容共享,数据广播和传递服务提供了新的研究方向。基于社交网络分析(SNA)的应用和方法,VSN可以利用网络实体的相互依赖性来进行今后应用的开发。VSN包含了具有相似目标的车辆,乘客和车辆虚拟社区中具有类似目标,兴趣或移动模式的通勤者的社交关联。挖掘VSN中通勤者的移动众包能力可以为当今智能城市的若干挑战提供有前景的解决方案,例如交通拥堵控制、交通管理、智能停车和路线推荐等。在VSN中,移动众包取决于协作和可靠的数据转发。与其它ad-hoc网络和延迟容忍网络相比,节点的移动性是高度动态的,并且仅限于VSN中的道路。车辆的流动性受到许多因素的影响,包括交通管制、城市发展和规划、工作时间/天数、居民的工作和生活方式、社会价值观、路障等。现有针对VSN所提出不同协议的验证和评估十分依赖于仿真。因此,验证的好坏和结果的可信度高度依赖于模拟采用的基础移动模型。然而,VSN的上下文感知应用程序的仿真性能评估通常受到底层移动性模型偏差的影响。即使使用完美的网络级模拟器进行性能评估,车辆移动性的错误表示也可能对结果和结论产生误导。只有潜在的移动模型与现实世界的车辆交通相似时,所获得的结果才能被认为更准确和可信。
  本文构建了大规模的城市交通模型,并提出了两种基于社会特征度量和节点自私性的数据转发协议。首先,概述了合作性和非合作性(即自私性)VSN中现有的移动模型和社交感知数据转发协议。其次,调研并获取了大型城市的交通数据,并描述城市交通的基本特征,进而构建大规模的交通模型。接下来,提出了一组社会认知数据转发协议,用于具有协作性和社会自私性的VSN中的数据转发。本文采用基于分析和模拟的实验来评估生成的移动模型和提出的协议。
  首先,我们研究了城市交通大数据,以描述城市交通的基本特征,并据此构建了大规模的城市交通模型。本文利用道路和交通信息来增强基于道路加权段的行程生成算法和交通分配技术。此外,对导入城市交通模拟(SUMO)的OpenStreetMap进行细致全面的研究和校正,使其趋近于真实世界的道路拓扑。实验结果和验证过程表明,生成的移动模型能够揭示出VSN的上下文感知应用分析所需的实际行为。
  其次,受日常生活中的社交熟人启发,我们提出了一个基于社会认知的VSN路由协议(SARP),它综合考虑三个社交功能指标进行数据转发决策。该协议旨在减少端到端延迟并提高VSN中的分组传送率。此外,SARP通过考虑全局和局部社区对节点的熟悉程度,克服了基于拓扑和基于地理位置信息的路由协议的缺点。本文在恒定节点密度下进行了大量仿真,通过设置不同的移动速度和恒定的速度以及不同的节点密度,来研究节点移动速度和密度对端到端延迟和分组传送率的影响。仿真结果表明,SARP在端到端延迟和数据包传输率方面分别优于GPSR22%和26%。此外,SARP在端到端延迟方面优于AODV。
  最后,我们提出了一种协作数据转发(CDF)机制,以激励自私性节点参与数据转发。为了增强数据转发机制,CDF基于社交感知路由机制,并使用直接观察和移动众包信息的合作算法来激励自私节点参与数据转发。此外,CDF是一种多跳单拷贝转发机制,可以显著降低网络开销。在实验结果和分析中,本文使用基于移动众包的真实车辆移动数据集。结果表明,CDF鼓励越来越多的节点进行协作,在数据传输率、传输成本和端到端延迟方面的网络性能提升显著,从而大幅改善了VSN的移动众包应用性能。
[博士论文] 王士斌
计算机应用技术 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:车载自组织网(Vehicular Ad hoc Networks,VANET)能够提高车辆安全、交通运行效率以及驾驶体验等,是实现未来智能交通的核心技术之一。然而,由于无线信道以及VANET自身的特征,使得它除了易遭受传统的无线网安全威胁外,还面临着一些独特的攻击。一旦VANET遭受攻击,可能会带来非常严重的后果,不仅是财产损失,甚至可能是人的生命。因此,对VANET安全与隐私机制的研究具有十分重要的意义。在当前的国内外研究方案中,消息认证机制确保了消息的合法性,假名机制实现了用户隐私的保护,信任模型评估了消息和节点的可靠性。本文通过对以上三方面的研究,提出了若干可行性方案,主要研究内容如下:
  (1)为了提高认证效率,同时便于管理和撤销节点的身份,提出了一个高效的混合技术认证协议,其中证书授权中心(Certificate Authority,CA)负责为每个注册的节点分配一个证书。该证书不但可以用来管理和撤销节点,还可以实现节点之间的合法性认证。路边单元(Roadside Unit, RSU)为每个进入其通信范围的合法车辆分配主密钥,车辆获得主密钥后产生匿名身份,并通过基于身份的签名技术签署消息。因此,车间通信(Vehicle-to-Vehicle,V2V)消息只需要校验签名即可认证消息的合法性。当车辆被认定为恶意节点时,CA撤销其分配的证书,则该车辆无法继续参与网络。该方案既满足了VANET认证效率的要求,又便于撤销恶意节点的身份。
  (2)改变假名的隐私保护机制需要为每个车辆分配大量的假名用以改变,带来了一定存储的开销,并造成假名的浪费。当车辆被撤销时,所有的假名证书都需要添加到证书撤销列表中,其容量将变得不可测量。除此之外,改变假名的效率也有待提高。基于以上问题,提出一个基于触发器的假名交换策略,其中每个车辆仅需要一个匿名证书,根据设计的触发器条件,按照交换算法彼此交换假名。与改变假名的隐私保护机制相比,该方案中的假名证书在不同时期,对应了不同的车辆。该方案不仅解决了车辆拥有大量假名带来的问题,同时也提高了假名的使用效率和车辆的隐私保护程度。
  (3)为了解决信任评估方案与隐私保护的冲突,提出一个基于隐私保护的信任评估方案。该方案使用中心声望服务器记录每个车辆的长期声望值,并根据RSU对通信范围内车辆行为的评估更新声望值。车辆的信任程度是根据RSU分配的声望标签证书进行评估,该证书的产生既结合了车辆的长期信任值与短期的行为,并模糊处理了车辆被跟踪的线索。
[博士论文] 刘安良
通信与信息系统 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着移动通信、大数据、云服务等的快速发展和应用,无线网络的数据量和服务的多样化需求激增,未来第五代移动通信(5G)系统将为移动用户提供高达Gbps量级的传输带宽,载波频率也向着更高的微波频段发展。光载射频(RoF)以其独特的技术优势,成为解决未来5G移动通信系统中,高频载波低损耗长距离传输和低成本蜂窝密集覆盖的关键技术。由于FTTx的发展和广泛应用,将RoF技术与FTTx结合,既可大幅度提高RoF系统的性能、为移动用户提供高效覆盖,又能充分利用FTTx网络中的光纤资源、大幅度降低系统的施工和运维成本,更符合未来多样化网络的发展趋势,对未来5G系统、尤其是向更高频段通信的推进,具有重要的科学意义和实用价值。
  本论文在充分调研国内外研究现状的基础上,对RoF系统的未来应用、特别是在未来5G系统应用中的若干关键科学和技术问题,进行了深入地理论、技术和实验研究,具体完成的创新性工作如下。
  (1)在高频RoF系统实验中发现,受温度等周围环境因素的影响,系统接收信号的眼图存在“张开一变小一闭合一再张开”的循环现象,导致系统无法正常工作;从理论上分析了高频RF信号在光纤中传输时存在这种相位漂移特性的原因;提出了一种基于载波恢复技术克服相位漂移现象的系统实现方案,通过实验验证了系统的有效性。
  (2)提出了一种CS-SCS-BS的RoF系统结构及WDM-RoF全双工通信实现技术;搭建了载波频率为10GHz的全双工RoF实验系统,验证了系统的功能。该结构与技术具有抗色散和抗相位漂移特性,提高了RoF系统的性能,解决了RoF系统与FTTx网络的兼容问题;采用中心站集中配发上行光载波的方式,基站无需本地光源,节省了基站成本、降低了实现复杂性,从而大幅度降低了未来5G网络建设的成本。
  (3)提出了一种基于CS-SCS-BS的TWDM-RoF技术方案,搭建了载波频率为26-GHz的TWDM-RoF实验系统,以1.25Gbps数据速率和40km标准单模光纤传输系统为例,验证了技术方案的有效性。该方案可降低基站内上行光载波和下行数据的分离成本,提高单波长的频谱效率;通过次级中心站内加入光交叉单元,实现对上、下行载波资源的灵活配置,从而提高了系统效率、降低了能耗。
  (4)设计研制了一种可用于5G承载网的多速率自适应光收发机和实时误码性能监测模块。光收发机自适应速率工作范围:100Mbps~10.709Gbps,体积小、成本低、功耗低;误码监测模块,可实现10Mbps~11.3Gbps之间任意速率数据的误码测试,与现有昂贵的误码仪设备(安立MP1800A)测试结果对比发现,具有较好的一致性,该模块亦可置入光网元如OLT、ONU和OADM等设备中,实现误码性能的实时在线监测,具有广阔的应用前景。
[硕士论文] 楼利旋
船舶与海洋工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:无线激光通信技术有着通信速率高、保密性好、无需线缆等优点,因此在星间通信、星地通信、海上通信等领域有着广阔的应用前景。然而,在激光传输过程中,大气湍流的影响容易造成激光柬光斑中心位置发生偏移、光束到达角发生起伏、光束相位发生畸变等问题,影响了通信的距离和可靠性。快速倾斜镜(FSM)系统能够用来校正光束中心位置的偏移,稳定光斑位置,提高通信的稳定性和可靠性;但是在倾斜镜闭环控制过程中,光斑位置传感器(PSD)的测量噪声会引起误差放大,影响系统的闭环控制效果。针对该问题,本论文中设计并搭建了一套闭环倾斜镜系统,通过滤波器和控制器的优化设计有效地提高了闭环系统对激光光斑的稳定效果。论文首先介绍了倾斜镜系统实验平台的工作原理和系统结构,并利用子空间辨识的方式获得了倾斜镜的动态模型;然后建立时间序列模型来描述湍流影响下光斑的随机运动,并以此湍流模型为基础设计了维纳滤波器用以抑制测量噪声;最后基于倾斜镜动态模型设计了H2控制器,再把维纳滤波器和H2控制器融合,设计了基于维纳滤波器的H2控制器,并通过仿真和实验比较了控制器的效果。
  滤波仿真结果显示,维纳滤波器能够将传感器的测量均方误差(MSE)减少50%以上,融合了维纳滤波的控制器减少了调节参数,避免因为参数调节带来的不确定性。闭环仿真结果表明,H2控制器能将光斑抖动的方差减小为原始的33%和45%,而基于维纳滤波器的H2控制器能够将方差减小为原始的22%和23%。在闭环实验中,利用Tenengrad函数对光斑CCD图像的清晰度进行评价,清晰度越高光斑越稳定。H2控制器将清晰度从原图的0.0043提高到了0.0048,而改进后的H2控制器能够提高到0.0058。本文将维纳滤波器和H2控制器融合,降低了传感器的测量噪声,提高了控制器的抗噪声能力,增强了闭环系统对光斑的稳定效果,研究成果可用于星地、海面无线激光通信等领域。
[硕士论文] 程轶云
电子与通信工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:认知中继网络具有诸多优势,比如扩大信号覆盖范围、降低网络通信干扰、频谱资源利用率高等。然而,对于能量受限的认知中继网络,一旦中继节点的能量耗尽,借助其进行的信息传输就会终止。为了解决网络能量受限的问题,能量采集技术应允而生,成为一项有效延长无线通信网络寿命的新技术。考虑Nakagami-m衰落环境,本文主要研究了基于能量采集(Energy Harvesting,EH)的认知中继网络,并取得了一些研究成果。
  首先,针对单天线的认知解码转发(Decode and Forward,DF)中继网络,考虑中继节点采用能量采集技术中的功率分配协议(Power Splitting,PS)收集能量,认知发送端S和认知中继R的传输功率均受到其最大发送功率和主用户所能容忍的最大干扰功率的限制,这样不仅能够提高网络频谱的使用率,扩大通信范围同时也增加了设备的使用时间,降低了经济成本。我们利用二项式展开等数学技巧,获得了其在Nakagami-m衰落环境下的中断概率表达式。所得到的结果与Monte Carlo仿真曲线匹配,证明了分析结果的真实性,本项研究成果可以指导Nakagami-m衰落环境下认知中继网络的结构设计与性能优化。
  其次,我们在上一研究的基础上分析了认知增量DF(Incremental Decode and Forward,IDF)中继网络的传输可靠性问题。考虑认知发送端与接收端之间存在直传链路,当直传链路通信质量良好时,发送端直接发送信息给接收端;否则,发送端通过一个能量采集的中继节点转发信息给接收端,以保证良好的通信质量。我们获得IDF协议下该网络准确的中断概率表达式。分析值和仿真值的匹配检验了理论的真实性,最后的结论为认知中继网络提出了一种精确稳妥的通讯方式。
  最后,针对多中继和多主用户下的认知中继网络的中断性能,我们研究了两种能量采集协议下的网络的中断概率。其中,第一种是功率分配协议(PS),中继将接收到的信号能量一分为二,分别用来转化为自身的能量和处理接受的信号。第二种是时间转换协议(Time Switching,TS),中继在一小段时间中获取接受信号的能量,并在其余时间里从接受到的信号中检索信息。这部分研究为认知多中继能量采集网络的方案设想与改进提供了有效的理论凭借。
[硕士论文] 常庞帆
计算机系统结构 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:随着现如今计算机网络技术的跨越式发展,人们的生产、生活方式也在一天一天的发生着巨大的变化,无线传感器网络也被逐渐接纳于越来越多的领域当中。在实际运用过程中,无线传感器网络中的节点通过相互的信息交流组成一个统一协作的信息交换网络,在网络覆盖区域内互相合作,来获取和传播所接收到的信息,但这些节点本身的物理位置却是随机的、未知的,因而快速有效地对无线传感器网络节点定位就成为无线传感器网络应用的首要难题。
  本文首先阐述了无线传感器网络节点定位的研究价值及意义,并简单介绍了目前国内外无线传感器网络发展情况与节点定位技术的研究现状;然后介绍了现有的无线传感器网络节点定位技术和定位算法,同时简单介绍了定位算法的各项评判标准;之后引入遗传算法的概念,通过对遗传算法的介绍表现其相较于普通算法在无线传感器网络节点定位计算上的优越性;然后本文详细介绍了基于遗传算法的无线传感器网络节点定位技术,对每个步骤都做了详细的说明,并根据个体适应度来改变其遗传概率,同时加入单调基因位检测步骤,对传统遗传算法进行了有效的改进,提高了无线传感器网络节点定位的效率。
  本文对最后对基于改进型遗传算法的无线传感器网络节点定位技术进行了仿真模拟,并选取了多种定位算法进行比较分析。分析结果表明,这种改进型遗传算法有效降低了定位错误,大幅度提高了节点的定位准确性,是一种十分优秀的定位算法。
[硕士论文] 居春伟
计算机科学与技术 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:随着低功耗无线通信技术的快速发展,无线传感网在日常生活中得到了广泛应用,如智能交通、智能家电、灾害预警和生态保护等领域。同时,由于无线传感网有着易于部署、适应性强和实时感知等特点,为我们的日常工作和生活带来了极大便利。传感器之间的相互协作,得益于网络的可靠部署。网络覆盖作为无线传感网中需要解决的一个基本问题,它能够反映网络感知现实世界的能力。因此,为了使无线传感器能够顺利完成信息感知和数据传输任务,需要引入可靠的网络覆盖算法来优化网络的服务质量。
  在传统的网络覆盖算法中,为了保证无线传感网能够覆盖整个目标区域,通常会在感知区域大规模随机部署无线传感器。在这种部署方式下,经常会出现一个目标节点被多个传感器覆盖的情况,产生“覆盖冗余”现象。这些传感器感知到一个数据后,将收集的数据发送给基站,这些数据中包含了大量重复的信息,会将传感器有限的能量浪费在冗余数据的传输中。同时,较为密集的数据传输会提高网络的负载,在进行数据传输时会花费大量的时间在信道争用上,降低网络带宽,造成网络的服务质量下降。研究人员通过引入高效的网络覆盖算法,来规划传感器的部署位置。本文针对无线传感网中基于粒子群算法的网络覆盖展开研究,以此来均衡网络覆盖率和节点能耗,主要工作包括:
  1)分析了经典粒子群算法的原理,并详细阐述了它的优点和存在的不足之处。针对经典粒子群算法容易陷入早熟的缺点,在粒子的位置更新过程中引入了变异算子。提出了基于粒子群算法和变异算子的网络覆盖算法,用于规划传感器节点的部署位置,提高网络覆盖率。并做了仿真实验,对算法的性能进行对比分析。
  2)为了修补网络中的覆盖空洞,在无线传感网中引入了可移动无线传感器,提出了基于粒子群和移动辅助的网络覆盖算法。通过将目标区域划分成网格,确定无线传感网中存在覆盖空洞的区域。在锁定覆盖空洞区域后,用粒子群算法计算可移动传感器的部署位置。仿真实验证明了本文的算法能够有效提升网络的性能。
  3)考虑到无线传感器在节点密度较高的区域可以通过降低感知范围,来达到节约能量的目的。提出了基于粒子群和半径自适应的网络覆盖算法。在设计网络覆盖算法时,考虑了网络覆盖率和节点能耗,利用粒子群算法计算节点的半径,实现感知半径的动态调整。
[硕士论文] 宋冬梅
电子与通信工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:多输入多输出(MIMO)技术因其可提高信道容量和降低误码率的特点而得到广泛的关注与应用。大规模MIMO技术是传统MIMO技术的发展,可提高系统的频谱效率和功率效率,是5G的关键技术之一。在实际应用中,往往将MIMO技术与正交频分复用(OFDM)技术相结合,利用OFDM技术频谱利用率高、抗干扰能力强的特点来提高系统的通信性能。而同步问题是影响MIMO-OFDM系统性能的关键因素,同步技术的有效改善是提高系统稳定性的根本保障。本文针对MIMO-OFDM系统的导频结构和循环前缀(CP)结构的同步问题以及大规模MIMO-OFDM系统的同步问题进行了研究,主要内容包括:
  首先,针对MIMO-OFDM系统的导频结构及算法提出了改进的同步方法。该同步方法基于GCL序列,以Minn算法为原型设计了一种新的导频结构。先以正负1为基础引入伪随机序列(PN)来改进算法,再以判决函数求得定时同步位置,将其代入公式进行两次相关计算,取其频率偏移的平均值,从而得出较为准确的定时同步准确率和频率偏移量。仿真结果表明,改进的导频结构和算法在定时同步及频偏估计方面均具有良好的性能。
  然后,提出了一种针对MIMO-OFDM系统CP结构及算法改进的同步方法。该同步方法将CP分为三部分,第一部分采用前一个OFDM符号的头部,二、三部分采用当前OFDM符号的尾部;算法上对第二部分先进行求和取平均,再进行相关运算,对第三部分引入PN序列后再进行相关运算,最后结合二、三部分推导出符号定时同步位置和频偏估计值。仿真结果表明,改进的CP结构和算法在计算量减小的同时系统的同步性能也得到了一定的改善。
  最后,提出了一种联合导频与CP的大规模MIMO-OFDM同步方法。该同步方法先通过时域导频的相关性求得初步的频率偏移,再对接收数据进行频率补偿,然后根据CP的相关性进一步求得频率偏移,最后对两次频率偏移取均值,从而得到相对精确的频率偏移值。仿真结果表明,通过算法的改进,系统的同步性能得到了相对提高。
[硕士论文] 季欢
计算机技术 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:物联网在网络与物理世界的信息融合和交互方面有着巨大的推动作用,对大数据、人工智能等技术有着重要意义。无线传感网(WSNs)是物联网中的重要感知技术,其通过在感知区域部署大量传感器节点对目标区域进行实时监测。传感器节点之间能够相互感知通信,将收集到的数据传输给基站或用户。在实际应用领域中,传感器节点的电池不可再充且通常情况下更换电池非常困难,因此减少网络中能量消耗、提高数据收集效率是无线传感网数据收集中的重点也是难点。
  在传统的数据收集算法中,传感器节点一旦被部署成功就不能改变位置,所以节点一般采用多跳的方式将自身数据传输给基站或用户,如此一来耗费了大量的节点能量,容易产生所谓的“热节点”现象,部分节点因为能耗过快而死亡,导致网络连接不通,影响数据的传输和收集。近年来,研究人员提出移动汇聚节点的方法来缓解“能量空洞”问题,从而平衡网络能量消耗。本文主要针对基于无线传感网的移动汇聚节点数据收集算法进行研究与实现,减少网络中节点能耗,延长网络生命周期,主要工作如下:
  (1)简述了无线传感网的基本概念及应用场景,并且将基于移动节点的数据收集算法分为三类进行分析。介绍了LEACH数据收集协议的分簇方法以及所存在的优缺点。针对节点易出现“能量空洞”问题,本文提出了一种基于定时器和移动汇聚节点的数据收集算法,分簇阶段考虑到簇头的位置及剩余能量因素。最后对大量实验仿真结果进行分析,表明该算法可以有效地减少网络中的能量消耗,提高数据收集效率。
  (2)为了更好地缓解能量消耗不均的问题,我们提出了一种基于优化K-means的移动汇聚节点数据收集算法。将传统的K-means分簇算法进行改进,综合考虑簇头与其他节点的位置及节点的剩余能量,而不是直接将簇中心点作为簇头。同时本文引入多个移动汇聚节点访问簇头通信圆的某一点,减少移动节点的运动路径,从而解决网络消耗不均的问题,提高网络生命周期。
  (3)为了更好地将数据收集算法在实际生活中应用,本文将基于优化K-means的多移动汇聚节点数据收集算法运用于停车场系统中,通过车位传感器读取空余车位信息,RFID读卡器读取车辆信息判断是否允许车辆进出,停车场管理系统发送空余车位位置信息给车辆,此时完成车辆整个进出停车场行为。这样该系统既避免车辆等待车位以及耗费时间寻找空闲车位,同时该数据收集算法也减少了车位传感器的能量消耗,提高数据收集及传输效率。
[硕士论文] 田家英
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着无线电通信技术、移动互联网技术的发展以及移动终端设备硬件性能的提升,基于位置的服务(LocationBased Service,LBS)正逐渐成为移动互联网时代的一颗新星。随着LBS服务能力的增强,LBS已在诸如医院、机场、商场等大型复杂室内环境中发挥了重要作用。在室内环境中,信号受建筑物遮挡和多径效应的影响,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的定位精度受到严重制约,无法满足室内位置服务的需要。因此,如何提供高质量的室内位置服务已经成为当今的研究热点。
  通过查阅大量文献资料,本文对当前主流室内定位技术的定位原理、技术分类体系和定位方法进行了系统的分析。基于WIFI的室内定位主要利用WIFI信号在传播过程中信号强度随距离改变而衰减的特性进行定位。按照其定位原理主要可以划分为两类:基于信号传播模型的定位和基于位置指纹的定位。本文主要研究基于WIFI位置指纹算法的室内定位。主要研究内容如下:
  首先,通过理论和实验分析,针对位置指纹室内定位在实际环境中离线建库和在线定位两个阶段WIFI信号采集存在噪声影响的问题,引入双重滤波处理。在离线建库采集WIFI信号时采用四向多次采集,然后对采集到的数据先进行高斯滤波处理,再进行均值滤波处理,有效地减小了噪声的影响,提高了室内定位精度。
  其次,基于WIFI位置指纹室内定位算法较多,近邻算法由于实现简单、普适性强且不需要考虑参数和诸多的假设问题被广泛应用,但该方法存在定位精度不高,指纹匹配效率低的问题。针对该问题本文提出基于近邻法的改进算法,在加权K近邻方法的基础上提出数据分级的策略。实验结果表明,改进后的算法有效地提高了位置指纹的匹配效率,同时提高了室内定位精度。
  最后,为验证本文提出策略的有效性,使用JAVA语言开发设计了基于Android平台的WIFI位置指纹室内定位系统原型,该系统主要分为离线建库功能模块和在线定位功能模块。离线建库模块简化了建库的工作,提高了建库的效率;在线定位模块基于本文提出的改进算法设计实现,通过实验验证了本文提出策略的有效性。
[硕士论文] 于鹏
电子与通信工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:4 Generation是指第四代网络通信(通常简称4G),4G通信技术具有传输速率高、技术先进、频率使用更经济等优点,作为新一代移动通信技术,能更好满足用户对于高速无线网络服务更广泛的要求,同时有利于促进信息消费。针对目前信息化浪潮,加快推进中国4G网络建设是响应国务院提出宽带中国战略的重要举措。论文围绕白银市4G通信网络建设展开研究,对提升白银市信息基础设施整体水平,满足社会日益增长的信息通信服务需求具有重要意义。
  论文首先对4G网络覆盖与优化的相关技术,包括4G网络构架、多址方式、多天线技术、无线链路平衡理论等进行了分析;同时,基于4G LTE业务应用场景预测与用户群体的差异对TD-LTE业务的不同需求分析,确定了白银市4G网络覆盖的优化方向。其次,分析了常用的无线链路传播模型及其模型优化方法,并结合白银市4G网络的可用频段对4G网络进行了覆盖设计:一方面,从连续覆盖、规避干扰、维护方便等要求出发,研究了基站站址的选择;另一方面,从降低对邻区的干扰、提升边缘用户体验出发,研究了天线类型的选择。然后,在对白银市4G网络优化方面,根据无线接通率、RRC连接建立成功率、切换成功率、无线掉线率等性能指标要求,对4G网络天线位置规划方法进行了优化,实现了天线在覆盖范围内的自动布放、单天线覆盖范围的边缘场强基本一致,保障了白银市4G网络的均匀覆盖。最后,对白银区、平川区、景泰县、靖远县和会宁县等地区进行了仿真测试,仿真结果表明:合理的基站选址与规划,能够有效的提升区域覆盖信号强度、节约基站投入成本,验证了论文提出的白银4G网络优化方案的可行性。
  本文的研究在于更好地引领白银市4G网络选址规划,使得电信企业从被动满足需求走向主动营销,最终达到与业务发展需求的平衡。
[硕士论文] 邹文杰
通信与信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:MIMO-OFDM因为能够提供高数据速率传输能力、高带宽效率的稳健性和高鲁棒性以抵抗频率选择性衰落,而成为4G无线通信系统中众所周知的成熟技术。OFDM子载波可以在多个用户之间动态分配,并且通过使用MIMO技术,可以提高系统的频谱效率,通过空间分集提高数据传输速率和链路可靠性。MIMO配置还可以在不增加功率和带宽的情况下增加系统容量。然而,OFDM的主要缺点之一是由该方案所使用的傅里叶逆变换引起的高峰值平均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR),尤其是当子载波数目增加时。高PAPR问题会导致信号产生畸变、频谱发生扩展、降低系统性能,是在基于正交频分复用调制的系统中普遍存在,因此如何有效降低PAPR已经成为基于OFDM调制的系统的研究热点。
  考虑到高PAPR问题,收发器功率放大器工作点需要具有功率回退以适应信号功率的波动,防止其工作在非线性区域。非线性会在子载波之间产生相互干扰,并使信号失真,从而增加误码率。因此,功率放大器应尽可能在线性区域工作,以避免最高峰值的信号失真,从而降低整个系统的功率效率。实际上,高PAPR会降低电池寿命的效率,而电源效率是便携式设备的主要关注点。因此,降低OFDM信号中的高PAPR至关重要。
  本文从三个方面来研究MIMO-OFDM系统中降低PAPR的算法,具体的工作如下:
  (1)阐述了MIMO-OFDM系统中PAPR的定义及统计特性;研究了OFDM信号在离散和连续的时间域中PAPR的差异;分别分析了过采样率和高功率放大器对PAPR的影响;简单介绍了降低PAPR的三大类技术;最后概述了空频编码结构的MIMO-OFDM系统描述及其降低PAPR特性。以上内容是为下文研究设计有效降低PAPR的算法提供基础理论的阐述和探讨。
  (2)概率类技术通过对发射信号进行线性变换以达到降低PAPR的效果,是一种不会引起信号失真,不会降低系统误码率性能的技术。因此本文主要针对该类技术中的部分传输序列算法(Partial Transmit Sequences,PTS)进行探讨。本文将在现有的降低PAPR算法的基础上,提出了一种较低复杂度的PTS算法。该方法将信号分解思想应用于PTS中,在保证IFFT计算复杂度不变的同时提高PTS的分割子块数量,改善了PTS算法PAPR性能;再利用空频编码下多天线间的相位加权因子具有共轭转换关系,降低发射端PTS算法的IFFT计算量和边带信息传输量;最后采用双层搜索降低PTS中遍历搜索相位加权因子的计算复杂度。
  (3)针对部分传输序列算法中遍历搜索最优相位加权因子导致的较高计算复杂度问题,本文提出了一种基于离散萤火虫算法的部分传输序列算法。由于离散萤火虫算法在解决全局优化搜索问题上具有参数少,收敛快,易实现的特点,本文将搜索最优相位加权因子的过程转变为全局优化搜索问题。离散萤火虫算法是将欧氏距离用汉明距离作替换,在此基础上,通过改进吸引度函数使其不因距离增加而快速失效;将扰动常数用与距离相关的模糊函数替代使其具有自适应能力。以上改进可以很好的扩大算法的全局搜索能力,提高算法的局部收敛速度,更好的搜索最优相位加权因子。
[硕士论文] 赵畅
模式识别与智能系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)在室内定位过程中信号易受干扰传播不佳,定位效果较差等问题。本文采用无线传感网络(Wireless sensor networks,WSN)中传感器定位的经典方法,该方法主要基于无线电位置指纹识别和机器学习,共同建立接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)与传感器所在的物理位置之间关系模型。针对室内环境的不断变化以及时变的RSS对室内定位的影响,本文提出了一类基于核自适应滤波算法的WSN室内定位方法。本文提出的核自适应滤波方法具体包括量化核最小均方(Quantized Kernel Least Mean Square,QKLMS)算法和核递推最小二乘(KernelRecursive Least-Squares,KRLS)方法。QKLMS算法是通过利用一种简单的在线矢量量化方法来替代稀疏化方法,从而抑制核矩阵中径向基函数结构的增长。核递推最小二乘方法分别应用基于近似线性依赖(Approximate Linear Dependence,ALD)的稀疏化算法、正则化L2范数结合滑动窗口(Sliding-Window,SW)的算法以及固定预算(Fixed-budget,FB)算法,构建RSS位置指纹信息与物理位置之间的非线性映射关系。ALD-KRLS是基于ALD的在线稀疏技术抑制核矩阵的不断增长。SW-KRLS考虑“滑窗”以及常规的正则化技术,固定了核矩阵的规模而不是限制其大小。FB-KRLS与SW-KRLS的“滑窗”技术不同,每次新数据到来时并不会“修剪”最老旧的数据,而是“修剪”意义最小的数据,这样才能抑制核矩阵的不断增长。这些核学习方法均为核自适应滤波方法,其在线学习的能力使得本文所提出的室内定位算法能够自适应动态环境的变化,从而提高定位精度与运算速度。
  本文的主要研究内容如下:
  (1)研究位置指纹定位的定位原理,通过对国内外现状的分析考察位置指纹定位的可行性以及实用性。分析现有的核学习方法的定位性能,同时分析极限学习机(ExtremeLearning Machine,ELM)等一系列位置指纹定位算法的定位性能。
  (2)研究ALD-KRLS算法、SW-KRLS算法的基本理论。利用以上两种核自适应滤波算法建立室内定位模型,获得一类基于核自适应滤波方法的无线传感网络室内定位算法。将所提出的两种室内定位算法应用在仿真及物理实例中,在相同的情况下将与KPCA-SVM、KPCA-LSSVM、ELM、KELM、KPLS、OS-ELM等算法进行比较。实验结果表明,本文所提出的以上两种定位算法具有较高的定位精度,优于其他定位方法。
  (3)研究QKLMS算法以及FB-KRLS算法的基本理论。利用以上两种核自适应滤波方法建立室内定位模型,获得一类基于核自适应滤波方法的无线传感网络室内定位算法。将所提出的两种室内定位算法应用在仿真及物理实例中,在相同的情况下将与KPCA-SVM、 KPCA-LSSVM、 ELM、 KELM、 KPLS、OS-ELM、ALD-KRLS、SW-KRLS等算法进行比较。实验结果表明,QKLMS、FB-KRLS两种定位算法均能够缩短模型的训练时间,且具有较高的定位精度。更为重要的是,其在线序列学习的能力使得所提出的定位算法能自动地适应环境动态的变化。
[硕士论文] 张永泰
电子与通信工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,从技术突破到商业应用,中国移动已经领先于中国其他同类公司,在中国建立了先进的4G网络,并且已经用于商业用途,截止于2017年,已经在我国建立了100多万的4G基站,移动公司还制定了“十三五”期间的关于大连接战略意向的相关计划,计划截至2020年,我国移动网络的用户数实现翻倍。
  本文重点分析中国自主知识产权TDD-LTE网络覆盖的现状,结合国际上主要的4G技术,以及无线通信的主要技术,具体阐述了网络覆盖的优化方式以及相关的技术、应用范围、以及进入5G技术领域后所存在的主要问题。
  本文首先分析了中国移动在深度覆盖方面存在的竞争短板,以及在保障VoLTE体验的时代面临的挑战,阐述了深度覆盖不足带来的负面影响,同时分析了解决深度覆盖不足所面临的困难和问题挑战。进一步结合实际场景,论文在站点规划、产品解决方案以及参数优化等深度覆盖解决方案方面做了深入研究,并提出了自己方法并应用于实践。
  结合甘南实际场景,以MR测量结果作为主要评估手段,结合网络复杂的现场情况和覆盖要求,综合考虑当前的网络覆盖率及网络容量需求,业务比例和投资价值,制定适合本地的深度覆盖规划的四步法并实际应用。
  将参数优化、邻区优化、双载波优化以及弱覆盖优化、功率参数提升及LTE特征参数在深度覆盖提升方面做了实践检验。文章最后,结合甘南特有地理化场景,提出了“三层逻辑功能+四层建设方式”的网络建设构想,并结合当前最新的3D MIMO技术进行了实验,并取得理想效果。
[硕士论文] 张文优
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着移动通信网络的数据业务流量大规模增长,为了满足人们的通信需求,未来的移动网络中必然会加入了大量的低功耗节点,形成多层网络。多层网络虽然能经济有效的解决目前移动通信网络中存在的覆盖与容量问题,但由此而来的是更加复杂的无线环境。在大规模部署多层网络之前,急需解决多层网络中异常严重的干扰问题。功率控制正是解决干扰问题的关键技术之一,它不仅可以缓解无线网络中频谱资源有限和移动设备电池容量有限所带来的影响,而且可以减轻干扰,提高网络容量。本文主要围绕功率控制进行研究,主要工作如下。
  首先,对现行的LTE系统中的功率控制技术及其研究现状进行了介绍,并介绍了功率控制技术的相关理论,包括功率余量、路径损耗、参考信号接收功率、调制与编码策略、信道带宽等技术及这些技术与功率控制的关系。
  其次,通过对路径损耗补偿系数、调制与编码策略补偿三个功率控制中关键参数分析,研究三个参数对于功率控制的影响。为了便于分析,前人的研究多数基于开环功率控制的基本运行点进行部分功率控制(Fractional Power Control,FPC)研究,而忽略闭环功率控制部分的作用。为此,本论文重点研究了开环情况下的部分功率控制及加入闭环功率控制后的部分功率控制对网络性能的影响。
  最后,提出了一种基于双层网络的上行功率控制方式,以宏网络中的同层干扰为参考,使每个附着在小小区的用户对宏基站用户的干扰强度都不大于邻小区用户带来的最大干扰。最后通过仿真验证了所提算法的有效性,仿真结果说明所提算法可以在对宏小区影响较小的情况下,最大限度的保证小小区吞吐量。
[硕士论文] 徐刚
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:LTE(Long Term Evolution,长期演进)下行资源调度是保证LTE移动通信系统质量的关键技术之一。目前移动终端实时业务对QoS(Quality of Service,服务质量)的要求日益提高。在有限的频谱资源下,如何保证实时业务的QoS,提高用户体验质量,同时保障非实时业务的吞吐量,以及实现二者之间的公平性,是值得研究的重要课题。MAC(Media Access Control,媒体介入控制层)调度器是LTE的重要实体,负责在具有不同QoS需求的移动用户之间进行有效的无线资源分配。以此为背景,本论文具体开展了以下研究工作。
  首先,对LTE系统中的调度技术进行总结,具体对调度的流程、调度的指标、MAC调度实体、动态和半持续调度、链路自适应技术进行了详细介绍。
  其次,针对不同业务类型及其特点,研究了多QoS感知MAC调度对终端用户应用性能的影响。验证分析了考虑保证比特率和非保证比特率承载的下行MAC调度算法性能,展示了MAC调度器如何服务不同业务的用户,同时满足不同承载的QoS要求。
  最后,在网络拥塞情形下,移动终端的服务质量大大降低,为此提出一种时延感知的调度方案。该方案从实际出发,在LTE回程网络中使用传输层中的QCI-DSCP(QoS类标识符-差分服务码点)映射,同时考虑用户的QoS和QoE(Quality of Experience,体验质量),以灵活的方式应用排队调度技术考虑不同业务类型的优先级。并利用OPNET18.0系统级仿真平台搭建场景,对所提算法进行验证分析。仿真结果显示该方案能有效改善LTE QoS和QoE性能。
[硕士论文] 李瑞亭
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:近几年,我国的机动车数量急剧增加,意味着在车辆防盗方面的需求更加迫切。与此同时,互联网时代的技术早已可以实现物与物之间的实时通信。车辆联网的概念被人们认知,各种相关产品也随之大量出现。车辆联网防盗成为了人们热衷的话题与研究课题之一。通过以上背景与发展现状可知,本课题研究的内容具有前景、意义与可行性。
  本课题设计并实现了车辆防盗监控管理平台软件与通信模块,并且利用嵌入式开发板与C语言编程实现车载终端。使得系统完成车辆防盗、监控、管理等工作。具体工作流程为:车载终端的GPS模块采集车辆位置信息,通过GPR S网络将定位数据传输到服务器,服务器处理后将数据存入数据库,最后使用防盗平台软件实现车辆管理、防盗的功能。
  系统使用Mysql数据库管理数据,使用阿里云服务器实现服务端,采用B/S结构,用户可以通过浏览器访问管理系统。平台软件使用当前最为流行的Spring+SpringMVC+Mybitis框架,分层设计思维确保系统的灵活性、可维护性与可扩展性。平台使用的Bootstrap框架,其响应式设计使平台页面适用于主流设备。完成的系统功能完善、具有个性化定制、性能稳定、便于维护与推广。经过单元测试、联调测试、系统功能测试等工作,发现系统实现预想功能。
[硕士论文] 王鹏
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:无线移动通信网络的发展过程中,因数据业务增长及建设成本不平衡,导致网络局部覆盖和深度覆盖问题尤为突出,为此异构网络应运而生。在LTE系统中,采用小基站技术可以解决边缘局部覆盖、室内深度覆盖等问题,但由于异构网络中基站部署场景、覆盖范围不同,产生宏基站与小基站间的切换问题。
  本文研究单层网络同频组网以及双层异构网络补盲场景中的切换问题。首先,介绍小基站技术并结合研究现状进行分析;其次,阐述单层网络、双层异构网络架构和切换相关理论。借助OPNET平台,主要研究两方面的内容:
  第一,在七小区单层同频组网场景中使用S1和X2接口切换技术,由三种切换判决事件A3~A5做出切换判决,并结合相关指标对网络性能做出综合评估。
  第二,在双层异构网络补盲场景中,使用X2接口,A3事件做切换判决。首先分析宏站中高速用户发生切换对网络的影响;其次分析三类速度用户发生切换,网络是否满足实时话音业务需求;最后基于用户的速度分类、业务种类与服务质量等因素改进切换判决策略,同样,根据相应指标做出综合评估。
  仿真结果表明,单层同频组网场景中,X2接口的切换性能在切换延时、吞吐量等方面均优于S1接口,A3切换判决事件更适用于同频切换;双层异构网络补盲场景中,改进后的切换策略明显提升了系统整体性能。
[硕士论文] 董洋
模式识别与智能系统 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:温室控制技术不具有普遍性同北方温室数量日益上升的需求不匹配,导致温室生产无法扩大,为了解决该项问题,本文设计使用无线传感网络,利用无线传感网络的体系结构、无线组网技术和稳定数据传输特性,实现温室管理系统平台。该温室管理系统平台负责各数据采集节点远程管理、周期采集、数据汇总处理、超限报警等网络平台管理服务,主要体现有温室环境数据的实时监测和历史数据的查询,以无线传感技术、信号处理技术、数据融合技术为主线,研究了无线传感网络在温室中的应用系统的设计与实现。
  论文按章节介绍本文研究背景和意义,根据无线传感网络在温室实现监测要求,提出了系统设计要求。搭建以研华WISE-4000无线系列产品为基础的硬件组网模型,提出了系统设计目标及其设计思路。本系统的软件编程设计采用AMC框架实现数据同步管理,运用LABVIEW软件开发实现监控平台多线程和多进程同步管理。本文将分别对硬件组网模型、软件设置和程序编写部分进行详细的分析介绍,最终通过现场实测检验系统的有效性和稳定性。
[硕士论文] 周烜
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,网络技术蓬勃发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)作为物联网技术的代表之一也备受关注。WSN从部署之初起,各节点便几乎处于无人管理的状态,其一旦发生故障,就可能给使用者带来巨大的经济损失。因此,及时诊断并排除WSN的故障,提高WSN网络运行的可靠性和生命周期,是保证应用WSN的监控系统完成指定任务的前提条件。
  根据WSN的结构特点和功能特性,针对WSN中可能出现的故障,本文给出了故障特征值提取方法和样本数据划分方法,提出了基于PNN的WSN故障诊断方法和基于SVM的WSN故障诊断方法,并与传统BP算法进行了仿真分析对比,结果表明它们有更高的可靠性。此外,本文还对WSN故障诊断系统进行设计与开发。具体内容包括以下几个方面:
  (1)研究了WSN的常见故障,包括故障类型、故障带来的危害,并对WSN故障进行分析,确定本文要研究的WSN故障类型和WSN发生故障时的故障特征,并构建故障特征与故障类型之间的对应关系。
  (2)考虑到不同故障特征对故障诊断结果的影响程度不同,在仿真前利用MIV算法对故障特征进行筛选、降维,提取出对仿真结果影响因子大的故障特征。考虑到样本数据在空间上的可能存在分布不合理等情况,利用SPXY算法进行样本数据划分,使最终确定的训练集数据和测试集数据都能体现出样本库数据的特征。
  (3)研究了WSN故障诊断中几种常见的传统算法,包括BP神经网络、RBF神经网络、贝叶斯网络,通过分析发现这几种传统算法在WSN故障诊断中依然存在诊断精度不高、网络不稳定等缺点,基于此本文提出基于PNN的WSN故障诊断模型和基于SVM的WSN故障诊断模型。并与BP网络进行仿真结果对比,结果表明提出的这两种算法在WSN故障诊断中具有更高的可靠性。
  (4)利用Web开发技术,设计了WSN故障诊断系统,包括WSN故障特征值的数据可视化处理、WSN系统通信状态评估和WSN系统故障分析与报告。
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