摘要:对未来无线通信系统的几种潜在的关键通信技术，如异构网络、大规模多输入多输出(MIMO)通信、绿色通信和毫米波通信，给出了较详尽的论述与讨论。首先简要介绍了未来无线通信网络结构的异构化变化所引起的复杂干扰信号的出现及能源消耗增加问题。介绍了大规模MIMO通信技术的优点，大规模MIMO通信的研究现状与研究难点。详尽叙述了分别以频谱效率、能源效率和资源效率最大化为目标的绿色无线通信传输优化问题的解决方案。最后，给出了进一步解决频谱稀缺问题的毫米波无线通信系统的混合波束成形的方案。

摘要:研究了分布式双向中继系统中的安全传输问题。为了优化系统总功率约束下的安全总速率，提出了基于人工噪声辅助的波束形成(Artificial-noise-aided beamforming,ANBF)发射方案。在ANBF方案中，待解决的问题是一个非凸的优化问题。为了求解该问题，分别采用连续参数凸近似算法(Sequential parametric convex approximation,SPCA)和牛顿迭代法，对波束形成向量，人工噪声的协方差矩阵和源节点发射功率进行交替优化迭代求解，最终得到局部最优解。可以证明，已有的未加人工噪声的常规波束形成(Beamforming,BF)方案和零空间波束形成(Null-space BF,NSBF)方案是ANBF方案的特例，后者使系统设计更具一般性。在仿真实验中，对比了ANBF方案与常规BF方案以及NSBF方案的安全性能，实验结果和性能分析验证了本文所提ANBF方案的有效性，并表明它具有最优的安全性能。

摘要:大规模MIMO系统中，相对于其他基于信道矩阵分解的波束成形算法，如迫零、最小均方误差算法等，匹配滤波（Matched filter, MF）具有复杂度极低的优点，从而成为一种极具实用潜力的波束成形算法。鉴于此，本文推导了基站采用MF波束成形算法时，用户端信干噪比（Signal-to-interference-and-noise ratio, SINR）的近似概率密度函数（Probability density function, PDF）。该函数对于推导与分析系统性能，如和速率、中断概率等至关重要。仿真表明：当基站天线数趋于大规模时，SINR公式的PDF曲线趋近于通过纯仿真得到的PDF曲线。

摘要:传统的正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)信号压缩算法由于低的压缩比和低的信号量化误差比(Signal to quantization-error ratio,SQR)造成较高的误码率，无法满足OFDM系统的需求。为了实现高的压缩比和低的误码率,提出了一种联合削峰尾插(Clipping with tail plug,CTP)技术、几何级数压扩(Geometric series companding,GSC)技术及部分采样点校正(Partial sample calibration,PSC)技术的准无损压缩算法。计算机仿真结果表明，对于4096-正交幅度调制(Quadrature amplitude modulation,QAM)的OFDM信号，压缩比最高可达1.86∶1，误码率低于10-7，量化误差对应的平均SQR高达70 dB，因而能够很好地满足光纤到分配点+千兆数字用户线路(Fiber to the distribution point+GCga digital subscriber line,FTTdp+GDSL)系统的需求。

摘要:根据智能配电网的通信需求，本文提出了基于无线 Mesh 网和电力线通信网的智能配电网通信框架。在此框架的基础上，设计了一个遗传算法和启发式算法，为不同类型的业务分别建立虚拟网络并将其映射到异构的物理网络中，通过增加传输分集来保证实时业务的可靠性。通过仿真，验证两种映射算法在保证实时业务可靠性的基础上，使尽力而为型业务的吞吐率达到最大化。

摘要:在云数据中心网络内，虚拟机（Virtual machine， VM）被动态创建和下线，这就导致资源碎片不被后续VM请求所利用。为解决上述问题，以最小化使用服务器数 量为目标的服务器整合技术被提出。虽然这种方法可以在某一时间段内减少资源碎片，但却付出了较大的VM迁移代价。因此本文提出了一种基于预测的先应式碎片 整理算法，在减少无效VM迁移的同时，将资源碎片重新整合为可用的连续资源，从而最大化VM收益。文中对此问题进行了数学定义，随后设计了启发式方法获取近似最优解。仿真结果表明，所提算法能够获取最大收益，并能够大幅度降低VM迁移成本。

摘要:针对某些特殊的微小区移动通信环境，比如空旷的广场或者大型购物商厦等，移动台(Mobile station,MS)周围散射体可能很少，甚至于为零，在已有模型基础上建立了一种新的3 D空间模型——空心半球体空间模型。散射体均匀分布在移动台附近空间内，而基站(Base station,BS)的位置在离地面有一定的高度。在水平平面和垂直平面内分别推导出来波信号的到达角度(Angle of arrival,AOA)的概率密度函数表达式，另外也研究了信号到达时间(Time of arrival,TOA)的概率密度函数。估计结果与某些2 D和3 D模型对比，表明本模型的信道参数估计符合以往的理论，对空间统计信道模型的研究和应用提供了有效的支持与拓展。

摘要:基于期望信号波达方向信息的自适应波束合成算法对角度误差非常敏感，特别是在期望信号功率较大情况下，产生“自零陷”而导致算法失效。基于恒模特性的盲自适应波束合成在干扰信号功率大于期望信号功率时，算法也会把期望信号抑制以捕获干扰信号。在期望信号波达方向信息已知情况下，采用最小二乘恒模自适应波束合成算法，可以克服上述问题，使得期望信号在大动态时也能正常实现对干扰信号的抑制。本文阐述了算法实现步骤，并通过线阵模型进行仿真验证，证明算法的正确性。

摘要:随着无线通信技术的快速发展和智能手机的迅速普及，人们对数据传输速率提出了更高的需求。为进一步提高数据传输速率，通过增加基站天线数目构建大规模MIMO系统，是一种高效而相对便捷的方式。大规模MIMO系统能深度发掘空间维的自由度，使得基站能够利用同一时频资源服务于多个用户。本文探讨了大规模MIMO系统的导频污染问题及解决方案、适用于大规模MIMO系统的信道模型以及低复杂度的传输技术与实现方法三项关键技术。与现有MIMO系统相比，大规模MIMO系统能显著提高频谱效率、能量效率和系统的鲁棒性能。作为第五代移动通信（5G）最具潜力的研究内容之一，大规模MIMO无线通信技术已引起国内外的广泛关注，但相关研究工作尚处在起步阶段，还有大量的技术难点需要进一步突破。

摘要:针对多用户多输入单输出（Multiple input single output, MISO)系统的用户选择与信道估计问题，引入基于用户分布式自选择的信道接入策略，设计一种新的结合该策略的时分双分复用（Time division duplex, TDD)模式数据传输帧结构。利用用户活跃模式自然稀疏性和信道冲激响应时延域稀疏性，将基站接收上行随机导频序列建模为块稀疏线性模型。基于凸松弛的l2/l1模型提出一种快速的块稀疏重构算法求解问题模型。算法首先对目标函数进行变量分裂，然后利用交替方向法对各变量进行交替更新，直至满足收敛条件。交替更新中，对于无法获得闭式解的信号变量项，采取块坐标下降法求解。计算机仿真表明，与块正交匹配追踪和块压缩采样匹配追踪比较，新算法能够在保持高重构精度的前提下获得更快的计算速度。

摘要:为了提高二进制无线传感器网络跟踪算法的精度和实时性，降低传感器节点能耗，将分布式粒子滤波运用到二进制无线传感器网络中进行目标跟踪。选择信号强度最大的节点作为簇头节点，在簇头单跳通信范围内的所有节点和簇头组成对目标跟踪的动态分簇，在簇头节点进行粒子采样和状态估计，在簇头之间传递粒子及其权值，从而得到了二进制无线传感器网络的分布式粒子滤波跟踪算法。研究了粒子数和网络节点数量对跟踪精度的影响。仿真结果表明，传感器的节点数量会影 响跟踪精度，但是粒子数对跟踪精度的影响更大。同时分布式粒子滤波比集中式粒子滤波具有更好的实时性和更低的能耗。

摘要:针对信道相关及存在信道估计误差的垂直分层空时(Vertical bell lab layered space-time,V-BLAST)系统，提出以最小化误比特率(Bit error rate, BER)为优化目标的自适应功率分配算法。通过系统建模和性能分析，由接收信号子流的瞬时信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR)，推导出系统子流的平均BER闭式表达式。发送端在总功率约束条件下，以瞬时BER为优化目标，利用拉格朗日极值法得到自适应功率分配矩阵。仿真结果表明，信道相关及估计误差对V-BLAST系统的BER性能有极大影响，采用所提算法可显著改善系统的BER性能并更具实用性。

摘要:针对连续相位调制（Continuous phase modulation，CPM）信号同步问题，提出了一种基于给定导频符号的信号捕获和频偏估计算法。首先对由扩频码字组成的导频信号进行复数匹配滤波，将输出值取模，通过搜索峰值实现信号捕获。然后根据相关值对应的辅角利用最小二乘法实现频偏和初相估计，并分析推导了该算法在较低信噪比条件下的频偏估计范围和估计精度。仿真实验结果表明，频偏估计范围可达±0.25倍的符号速率，与传统伪码相关估计频偏算法相比，该算法估计精度高，在SNR为3.3 dB时频偏估计精度接近克拉美罗下界。

摘要:为了提高水声跳频通信系统的可靠性和保密性，提出了基于误码率映射和对伪随机数流的量化来产生跳频图案的方法，该方法将各个跳频频点的误码率映射为一个概率密度函数，由此得到量化向量，根据伪随机数发生器产生的满足特定统计规律的伪随机数流和特定的量化准则，对伪随机数流进行量化，生成跳频图案，进行跳频通信。构建基于概率的自适应跳频通信仿真系统，仿真结果表明基于概率的自适应跳频通信相对于传统的跳频通信或自适应跳频通信误码率更低，且保密性更强。

摘要:在多媒体传输、深空通信等应用中，由于数据的重要性程度不同，需要喷泉码具有不等差错保护的特性，根据数据重要性给予不同程度的保护。对基于块复制的不等差错保护喷泉码的机制进行了理论分析，提出了改进的信息符号选取策略，让度1编码符号全部在重要信息比特中选取，一定数量的度2编码符号分别在重要信息比特和次要信息比特中选取，从局部上提升对重要信息比特的保护。仿真结果表明，相比于现有的基于块复制的不等差错保护喷泉码，改进方法在进一步提高重要信息比特保护的同时没有降低对次要信息比特的保护，且有更好的不等恢复时间性能。

摘要:阐述了一种基于脉冲无线电超宽带(Impulse radio ultra-wideband, IR UWB)系统的高速低密度奇偶校验码（Low density parity-check codes, LDPC）算法推导及其性能比较,分析了渐进添边算法(Progressive edge-growth, PEG)结合分块准循环(Quasi-cyclic, QC)的方式实现校验矩阵的构造以及单位阵（I矩阵）和Q矩阵作为子循环矩阵时的性能，并通过Matlab仿真的误比特曲线对算法进行分析。该LDPC解码器的设计采用一种基于变量因子的最小和(Minimum sum，MS)译码算法，硬件复杂度较低，在标准UWB衰弱信道中，误码率10-6下产生约3.2 dB信噪损失。

摘要:为了提高时变(Time-varying, TV)信道的盲均衡性能，利用信源符号的常模(Ｃonstant modulus, CM)特性，针对单位圆附近含有公共零点的非理想信道，首先证明时变多天线联合接收(Single input multiple output, SIMO)盲均衡器与信道矩阵的联合冲激响应包含多个非零抽头，进而提出一种改进的基频率估计方法，克服了传统时变信道盲均衡器对于理想信道的局限性，并通过引入递归最小二乘常模算法以提高均衡器的收敛性能。仿真实验结果表明，改进方法提高了盲均衡器的收敛速度，拓宽了时变SIMO信道盲均衡结构的适用范围，能够更好地实现时变信道的盲均衡。

摘要:针对基于信号到达相位差(Phase difference of arrival, PDOA)双频比相法测距方案频率选取随机性大，导致测距结果精度低等缺点，提出了一种基于频域的信号到达相位差（Phase difference of arrival in frequency domain ,FD-PDOA）双频比相法测距方案。结合最小二乘法以及一次线性回归的思想,建立了测距的数学模型。利用Matlab对实验数据进行仿真分析表明：在0.5 m和1.0 m处，若采用PDOA双频比相法测距方案，误差分别在50%和30%上下浮动；采用FD-PDOA双频比相法测距方案，从整体上分析相位差值的变化特性，误差在10%上下浮动，进一步提升了测距精度。

摘要:用低位A/D变换器通过滤除量化噪声达到高位A/D变换器的性能，一直是信号处理研究人员关注的问题。针对通信中常见的中频带通信号，本文提出了一种采用后置数字带通滤波器降低信号量化噪声、改善A/D变换精度的方法，以一种常见的中频带通信号为例，分析了该方法的性能，并通过仿真进行验证。结果表明，对A/D变换后的信号进行后置数字带通滤波处理，量化噪声大幅度降低，A/D变换性能得以明显提高。本文还对量化噪声的传统统计模型进行了改进，放宽了传统统计模型中量化噪声为白噪声的假设条件。

摘要:针对信息截获等领域中的卷积码盲识别问题，提出一种高误码 (n,k,m)非系统卷积码盲识别算法。首先建立可变的数据矩阵模型，对侦收到的数据进行相关预处理，以减小误码对识别的影响，提高算法的容错性能；再对预处理后的数据矩阵进行统计分析，识别出卷积码的各项参数，并提取各个数据矩阵的校验序列；进而利用校验序列构建线性方程组求解生成多项式矩阵组，通过设定筛选生成多项式矩阵的条件，筛选出非系统卷积码的生成多项式矩阵，最终完成对非系统卷积码的识别。仿真实验表明，该算法可以对高误码(n,k,m)非系统卷积码实现有效的盲识别。

摘要:在基于正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的可见光通信(Visible light communication, VLC)系统中，发光二极管(Light emitting diode,LED)的非线性特性是影响系统性能的一个重要因素。为了减小LED非线性的影响，将幅度-相移联合键控(Amplitude-phase shift keying, APSK)调制与OFDM技术相结合的传输方式引入可见光通信系统中。本文介绍了APSK调制的原理及其在基于OFDM调制的可见光通信系统中的应用，建立了基于APSK-OFDM调制的可见光通信系统模型，并与常用的基于正交幅度调制（Quadrature amplitude modulation, QAM）的OFDM系统性能进行了对比。仿真结果表明，在OFDM系统中，如果信道是理想的，QAM调制的性能要比APSK调制的性能好；但当考虑到LED的非线性特性时，后者的性能要明显优于前者。

摘要:研究了一种基于脉内调制特征的雷达信号聚类分选算法，该聚类分选算法根据最小描述长度（Minimum description length，MDL）原理判定数据源中存在数据类的数量，以及任一向量应该归属于哪一类，从而确定电磁信号环境中雷达辐射源的数量，并完成脉冲信号的分选处理。该算法将截获系统前端对雷达脉冲信号的采集数据视为脉冲向量，在对雷达脉冲向量进行必要的预处理后，进行聚类分选处理。来自不同雷达的脉冲信号由于它们的脉内调制（有意或无意调制）特征不同，聚类处理后将会形成不同的脉冲向量类。该算法的优势在于无需进行信号脉内特征的定量分析、提取和描述等处理。计算机仿真验证了该算法的有效性。

摘要:针对北斗二代B1频点伪码相对较长，传统匹配滤波捕获占用资源过大的问题，在数字匹配滤波器的基础上，介绍一种折叠匹配滤波器结合快速傅里叶变换并行捕获的方法，将传统的多普勒频移和码相位的二维搜索减少为码相位、多普勒频移并行的一维搜索，以此缩短捕获时间和减少资源的消耗。首先对算法的数学模型进行推导，然后对快速捕获的核心模块——sinc内插单元、折叠匹配滤波单元以及FFT谱分析单元的原理和FPGA电路实现进行了详细的论述。最后通过在 Modelsim 软件平台上的验证，证明了该实现方案具有设计合理、捕获速度快和资源消耗低的特点，在应用于北斗信号捕获的同时，还适用于其他系统的伪随机码捕获。

摘要:互相关干扰由C/A码相关特性造成，是GPS系统不可避免的问题，已成为制约接收机灵敏度的因素之一。文中提出了一种新的互相关干扰下自相关检测方法——多组数据比较法(Multi-groups data comparison,MDC)。该方法比较多组数据下捕获结果的多普勒频率和码相位，确定自相关峰的多普勒频率与码相位。对比基于均方比(Mean square ratio,MSR)和峰值相差(Peak difference,PD)检测两种方法，该方法在互相关干扰下有效提高弱信号发现概率。仿真结果表明，强信号为-124 dBm时，该方法对-145 dBm弱信号的检测概率为83%。该方法对GPS接收机弱信号捕获研究有实际意义。

摘要:当前社区发现算法主要是针对无向图研究社区结构，但在实际复杂网络中，链接关系时常表现出非对称性或方向性，比如Twitter的用户关注关系，文献网络的引 用关系，网页之间的超链接关系等应用网络。因此，本文依据信息在复杂网络中的传播规律和流动方向性，提出了k-Path共社区邻近相似性概念及计算方法，用于衡量结点在同一社区的相似性程度，并给出了把有向图转换为带方向权值的无向图的方法。基于带权无向图提出了一种从局部扩展来探测社区的重叠社区发现算法(Local and wave-like extension algorithm of detecting overlapping community, LWS-OCD)。在真实数据集上的实验表明，共社区邻近相似性概念实现了有向到无向的合理转换,而且提高了社区结点的聚集效果，LWS-OCD算法能够有效地发现带权无向图中的重叠社区。

摘要:通过分析信道结构，发现窄带码分多址(Narrow band code division multiple access, N-CDMA)移动通信系统存在固有的明文信息特征。提出一种新的唯密文攻击方法，只需截获20 ms的密文帧数据，即可求解密钥序列的初始相位，进一步利用密钥序列与长码产生器状态之间的线性关系，破解用户私人掩码，证明N-CDMA的语音加密在唯密文攻击下是不安全的。针对N-CDMA系统的安全缺陷与可能受到的攻击方法，提出了一种改进的N CDMA安全架构措施。