摘要：针对毫米波大规模多天线双功能雷达通信系统能量效率低、硬件成本过高等问题,建立双功能雷达通信新模型,提出并求解系统能效最大化问题。首先,考虑硬件损耗干扰和多用户干扰等因素,提出新的通信模型与雷达模型。其次,构建具有感知约束和功率约束的能效最大化问题,并将该非凸问题分解为两个子问题。最后,利用基于近似优化方法的分数规划和加权正交匹配追踪算法,分别实现射频链选择子问题和混合预编码设计子问题的优化求解。仿真结果表明,所提机制方案不仅实现了系统能效最大化,同时实现了通信性能与感知性能之间的折中优化。

摘要：利用可见光信号作为新型信息载体的光通信技术近些年来得到长足发展,为了开发新一代光子集成芯片作为可见光通信网络的终端器件,满足可见光信号发射、接收、传输与处理的复合需求,该文基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料,设计了一种集成可见光波段微型发光二极管(LED)光源、波导定向耦合器、微型光电探测器于一体的光子集成芯片。该芯片利用InGaN/GaN多量子阱材料的发光探测共存现象,实现了上述复合功能。微型LED光源作为发射端,可以发射出蓝色波段的可见光信号,其发光强度受到注入电流的线性调制,可实现调幅可见光通信,适合作为可见光通信的发射端。微型LED光源发射的可见光信号传输进入波导定向耦合器,实现了片内有效传输耦合和光功率平均分配。经过耦合传输的可见光信号进入微型光电探测器,可以监测到与耦合传输的光信号强度相匹配的光电流。最后,可见光通信测试也表明该芯片可实现有效的可见光通信。该研究为发展面向可见光通信网络需求的复合功能光子集成芯片终端提供了更多可能性。

摘要：面向第6代移动通信的发展需求,可见光通信(VLC)是一种极具发展潜力的室内覆盖方案。由于开放性和广播性,VLC的信息安全问题不容忽视。作为一种新型的信息安全技术,隐蔽无线通信近年来得到了广泛研究。然而VLC和无线射频通信存在显著差异,隐蔽无线通信的研究成果并不能直接运用在隐蔽VLC中。鉴于此,该文对隐蔽VLC的基础理论进行了研究。首先,在隐蔽性约束、信号非负性和平均光功率约束下,建立了泛函优化问题,得到了输入信号的最优分布为指数分布,为隐蔽VLC的信号设计提供了参考。接着,利用隐蔽性约束条件,得到了发射机的平均光功率需满足的条件,为发射机设定发送光功率提供了依据。然后,在发射机已知或未知监视者信息情况下,分别推导了隐蔽VLC可以隐蔽传输的最大信息量,揭示了隐蔽VLC的基本性能限。最后,数值结果对理论分析进行了验证。

摘要：为增强无线通信的安全性,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output, MISO)系统,提出了基于自供电智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的物理层安全传输方案,其中IRS被用以协助基站到合法用户的信息传输,同时抑制传输给窃听者的信号,以此实现系统的安全传输。为保证IRS有足够的能量维持其运行,设计了基于时间切换(Time Switching, TS)的能量收集方案,即将传输块分为能量收集阶段和信息反射阶段。在能量收集阶段,IRS从基站发射的射频信号中收集能量;在信息反射阶段,IRS利用先前收集的能量辅助基站的信息传输。为了最大化系统安全传输速率,设计了关于基站波束成形向量、时间分配和IRS反射相位的联合优化问题。由于该问题为非凸优化问题,为此设计了基于两阶段的高效算法,并通过交替优化、半正定松弛(Semi-Definite Relaxation, SDR)、连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)等技术获得了次优解。仿真结果表明,所提出的方案可以有效地提升系统的安全传输速率。

摘要：为实现无线通信系统的安全传输,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output,MISO)系统,提出了基于主动智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)和人工噪声辅助的安全传输方案。其中,主动IRS被放置在基站和合法用户之间,用以增强基站到合法用户的机密信息传输,同时抑制窃听者接收到的信号强度。基站通过构建波束成形和人工噪声,进一步改善了系统的安全传输性能。为最大化系统的安全传输速率,设计了关于基站发射波束成形、人工噪声、主动IRS反射相位、主动IRS放大系数的联合优化问题。由于所提问题为非凸优化问题,设计了基于交替优化、连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)、半正定松弛(Semi⁃Definite Relaxation,SDR)的高效算法,并获得高精度的次优解。仿真结果表明,相较于被动IRS、无IRS和IRS随机相位方案,主动IRS方案有更高的系统安全传输速率;相较于无人工噪声方案,引入人工噪声可以进一步提升系统的安全传输速率。

摘要：在6G时代,为了兼顾用户沉浸式的多模态体验需求和低时延,高可靠的通信质量,语义通信技术被认为是6G通信中极具潜力的研究方向之一。为此,本文提出了一个跨模态语义通信系统,其中主要设计了语义编码模块和语义解码模块,对于编码后的三种模态语义中间向量用F范数判别其相似度,舍弃相同特征,保留独有特征进行特征加权求和,完成了跨模态语义融合,实现了多模态业务中用户不同任务需求为驱动的端到端的数据传输。这种编解码框架实现了包含了语音、文本、图像三种多模态数据的跨越式传输,为通信面向语用任务提供了解决方案,极大程度上增强了用户体验。此外,本文还提出了对于收发两端跨模态语义相似度的评价体系结构,该体系结构主要由孪生网络和伪孪生网络构成,能准确获取模态内容之间的匹配损失,反向指导编解码部分的参数优化,使损失值达到最小,促使网络迭代收敛,从而实现编解码模块对于语义的精准达意传输。仿真结果表明,所提出的跨模态语义通信系统明显优于传统通信系统。高信噪比情况下,各种模态相似度几乎都达到90%以上。在低信噪比情况下,跨模态语义通信系统的优势则更加明显,跨模态语义传输的相似度相较于传统通信提升超过53%,因此佐证了跨模态语义通信的优越性和可行性。

摘要：双功能雷达通信(DFRC,dual-function radar-communication)技术利用相同的硬件平台、频谱资源和发射波形同时实现雷达和通信功能,为实现通信感知一体化功能提供强有力的支撑。针对双功能雷达通信系统,研究了雷达和通信的波形折中优化设计,同时考虑在传输能耗和峰均比约束下,构建具有二次等式和不等式约束的非凸优化问题,并利用非线性等式约束交替方向乘子算法将非凸优化问题分解为3个子问题实现优化求解。仿真结果表明,优化设计的双功能雷达通信波形可逼近理想雷达波形,同时实现了雷达性能和通信性能之间的折中优化。

摘要：节能且高效的计算是移动用户设备的必然趋势,针对无线供能的边缘计算网络,提出了一种多用户卸载决策及任务调度算法。在多用户二进制计算卸载模式下,通过联合优化无线供能时间、边缘用户的卸载决策及任务调度建立一个系统执行最大时延最小化的优化问题。由于该优化问题是一个混合整数的非凸优化问题难以求解,设计了一种两层交替迭代的求解方案,第一层采用贪婪算法或基于改进的约翰逊算法,求解出在给定无线供能时间下的用户卸载决策和任务调度,第二层基于黄金分割法求解出最优的无线供能时间。仿真结果表明,算法收敛速度快,并且有效降低了整个系统任务的执行时延。

摘要：重负载下具有突出平稳性能的分布式排队(DQ)系统,以等权方式调度并发终端对共享信道的争占,所以缺少优先级控制手段。文中提出一种DQ竞争时隙加倍争占的接入方法,设计高优先级终端请求与退避的调控时序,给出性能仿真的计算算法,分析冲突解决时长和终端接入时延。结果表明,高优先级终端占比小于30%是不影响整体性能的界限,在此条件下高优先级终端的平均接入时延可以缩小45%以上。

摘要：极化(Polar)编码协作可同时获得编码增益与分集增益,实现可靠通信。为了解决中继能量受限问题,本文研究了基于无线信息与能量同传(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的Polar编码协作系统。首先,建立了基于SWIPT的Polar编码协作系统模型。其次,鉴于Polar码的Plotkin构造方法将一个长码分裂成两个短码,非常适用于编码协作场景,使用Plotkin构造方法联合设计信源节点和中继节点Polar码,并在目的节点对其进行联合串行相消(Successive Cancellation,SC)译码。相比传统点对点系统,基于SWIPT的Polar编码协作系统使得系统中断概率大幅度降低;与随机低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码协作系统相比,在译码迭代次数低时所提方案误码性能更佳。