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基于非完美信道状态的下行OFDMA系统中优化物理层安全问题的资源分配算法研究 None

Wei YANG, Jing MAO, Chen CHEN, Xiang CHENG, Liu-qing YANG, Hai-ge XIANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 398-408 doi: 10.1631/FITEE.1700026

摘要：介绍了一种基于正交频分多址（OFDMA）技术的下行通信系统中优化物理层安全问题的资源分配方案。假设系统中存在多名合法用户和一名采取“被动窃听”方式的非法入侵者，同时考虑基站端收到合法用户和窃听者的信道状态信息均含有误差。讨论了3种非完美信道状态信息情况，分别是：（1）信道信息存在估计误差；（2）信道信息反馈存在时延，需要通过预测估计当前信道状态；（3）反馈信道容量受限，导致量化误差，运用率失真理论可以推导出反馈信道容量的下界我们把优化问题建模成一个功率和子载波的联合分配问题，优化目标为最大化用户最小的遍历安全容量。该优化问题是一个混合整数非线性规划问题，最优解计算复杂度较高。为降低求解复杂度，提出一种两步次优算法，分别进行子载波分配和功率分配。在给定某种子载波分配方案时，可以通过一种多项式复杂度算法，得出最优功率分配方案。仿真结果证明我们提出的算法在性能上可以逼近最优解。

关键词：资源分配；正交频分多址（OFDMA）；非完美信道状态信息；物理层安全

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基于generalized-K信道的SIMO的物理层安全性能分析 Article

Hong-jiang LEI,Imran Shafique ANSARI,Chao GAO,Yong-cai GUO,Gao-feng PAN,Khalid A. QARAQE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第10期页码 1074-1084 doi: 10.1631/FITEE.1601070

摘要：概要：该文研究了基于generalized-K信道的单发多收系统的物理层安全性能。分别考虑源节点在有和没有窃听信道的信道状态信息的两种情况，将generalized-K分布近似为伽马分布和混合伽马分布，分别推导出系统的保密中断概率和平均保密容量的解析表达式。

关键词：物理层安全；generalized-K衰落；平均保密容量；保密中断概率；混合伽马分布

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OFDMA系统中资源公平调度算法研究

张冬梅,徐友云,蔡跃明

《中国工程科学》 2007年第9卷第6期页码 77-81

摘要：

研究了宽带正交频分复用多址（OFDMA）系统中存在多种不同业务时的无线资源公平调度问题，深入分析了经典的资源调度算法—&mdash

关键词： OFDMA 无线资源调度子载波分配功率分配

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一种新颖的多小区正交频分多址中继网络资源优化分配算法 Article

Ning DU,Fa-sheng LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第8期页码 825-833 doi: 10.1631/FITEE.1500294

摘要：在这种情况下，基站可作为双向中继取代传统的解码转发中继，实现信息交换。多小区正交频分多址网络同时包含了这两种类型的用户。其中，资源优化分配是我们的研究重点。特别地，我们联合优化子载波分配、子载波成对和功率分配，从而最大化加权速率。通过拉格朗日对偶分解近似求解在用户功率固定的情况下基站资源的最优化问题。仿真结果表明，本文提出的策略优于现有的策略。

关键词：双向中继；子载波分配；子载波成对

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基于非正交多址接入的雾无线接入网络中网络效益最大化的资源分配：博弈论方法 Research Article

曹雪妍,闫实,张洪铭

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1546-1561 doi: 10.1631/FITEE.2100341

摘要：

基于非正交多址接入(NOMA)的雾无线接入网(F-RANs)提供了高频谱效率、超低延迟和巨大的网络吞吐量，这得益于雾接入点(F-APs)的边缘计算和通信功能。工业界普遍需要的是在基于NOMA的F-RANs中高效的资源分配，包括缓存放置(CP)和无线电资源分配(RRA)，这是提高网络性能的关键。在此基础上，提出一种基于网络效益最大化的资源分配问题，该效益同时考虑了缓存成本、收益和通信能效。本文将此NP难问题分解为两个子问题，即CP子问题和RRA子问题。数值结果表明，在基于NOMA的F-RANs中，与现有资源分配方案相比，所提出的方法可以显著提高网络效益。

关键词：雾无线接入网；非正交多址接入；博弈论；缓存放置；资源分配

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Zhen-hua YUAN, Chen CHEN, Xiang CHENG, Guo-cheng LV, Liu-qing YANG, Ye JIN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第6期页码 796-807 doi: 10.1631/FITEE.1700023

摘要：主要研究在相关信道模型条件下两跳无线通信网络的中继物理层安全波束成形方案设计问题。中继节点无法获得窃听信道的瞬时信道状态信息，只可获得合法信道的瞬时状态信息，以及合法信道与窃听信道之间的相关性信息，据此中继节点可推导出窃听信道状态的条件概率分布。以系统近似遍历安全容量为优化目标，研究了2种中继波束成形方案：1最大化合法信道容量的“广义匹配转发方案”；2“普通阶波束成形方案”。另外，还讨论了基于遍历安全容量下界的“下界最优化波束成形方案”。与上述两方案比对，“广义匹配转发方案”是最优的秩-1方案，“普通阶波束成形方案”则是基于近似遍历安全容量的迭代最优的中继转发方案。通过仿真对各波束成形方案的性能进行比较，验证了本文的分析。从仿真结果还可以看出：当中继节点发送功率较低，或者第二跳信道增益较低时，“广义匹配转发方案”的性能优于“普通阶波束成形方案”。

关键词：物理层安全；中继波束成形；相关信道；遍历安全速率；凸优化

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Joint cooperative beamforming and artificial noise design for secure AF relay networks with energy-harvesting eavesdroppers Article

He-hao NIU, Bang-ning ZHANG, Dao-xing GUO, Yu-zhen HUANG, Ming-yue LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第6期页码 850-862 doi: 10.1631/FITEE.1601832

摘要：研究AF中继网络同时信息与能量传输的物理层安全技术，提出利用鲁棒协作波束成形和人工噪声提升系统的安全和能量传输性能。将能量接收机视作潜在窃听者，在中继功率及能量采集门限约束下，提出最大化源节点与合法接收机之间的最差安全速率优化问题。为求解该非凸问题，提出了双层优化方法，其中包括一维搜索与半正定松弛。仿真结果表明本文算法比其他方案有更好的安全速率性能。

关键词：同时无线信息与能量传输；物理层安全；中继网络；协作波束成形；人工噪声

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存在信道状态估计误差的最大比合并/选择合并分集技术在单输入多输出窃密系统中的遍历保密容量分析 Article

Hui ZHAO, You-yu TAN, Gao-feng PAN, Yun-fei CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 578-590 doi: 10.1631/FITEE.1500430

摘要：在物理层中，本文研究了存在信道估计误差的最大比合并/选择合并的保密容量性能。在一个单输入多输出窃密信道中，信源向一个装备M根接收天线并采用最大比合并/选择合并技术处理多径信号的信宿发送保密信息。我们分别推导了两种情况下遍历保密容量的精确和近似闭式表达式：（1）最大比合并带有信道估计误差；（2）选择合并带有信道延迟。

关键词：遍历保密容量，最大比合并，加权误差，物理层保密，选择合并，单输入多输出

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衬底式安全工业物联网中的协作MIMO优化研究 Research Article

王新尧1,鲍叙言2,黄育侦3,郑重1,费泽松1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第2期页码 259-274 doi: 10.1631/FITEE.2200188

摘要：本文研究协作多输入多输出（cooperative multi-input multi-output，C-MIMO）系统中的物理层安全技术，该技术可以被用于主次用户共存的衬底式认知无线电网络，并通过提高次级C-MIMO接收机的安全速率同时减少对主用户的干扰来实现上述安全通信范式。该通信模型尤其适合应用于基于非授权频谱的工业互联网安全传输场景，可以实现频谱效率和安全速率的有效平衡和折衷。通过将原始优化问题分解为预编码特征空间选择和功率分配两个子问题，来实现安全预编码器的设计，其中，特征空间由发射机根据主用户和次级用户的信道条件进行自适应选择。此外，针对大维C-MIMO提出的简化EAP方法可以显著提高安全速率。

关键词：感知无线电；物理层安全；协作多输入多输出（C-MIMO）；特征空间自适应预编码；差分凸规划

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非理想条件下空分复用研究与应用 None

Ji-ying XIANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 357-366 doi: 10.1631/FITEE.1700827

摘要：对空分复用技术中的非理想因素进行了理论分析，并探讨了在上述非理想工程条件下空分复用的应用，给出了实测数据。对于信道条件非理想的场景，即多通道之间相关性高，条件数大，导致高层间干扰，需要通过最优化用户匹配和降维达到最优容量。对于信道测量非理想的场景，深入分析了反馈式和非反馈式的优劣，并指出即使信道不满足互易性条件，非反馈式也是优选方法。针对上述问题，进行了理论分析和外场实测。

关键词：第五代移动通讯；条件数；信道互易性；信道反馈测量模式；信道非反馈式测量模式

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放射检查流程执行中基于禁忌搜索的资源分配 None

Chun-hua HE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 446-458 doi: 10.1631/FITEE.1601802

摘要：放射检查流程（radiological examination process，REP）执行中，为提高患者吞吐量和放射资源利用率，以及应对因临床需要而改变资源调度和分配决策时发生的突发事件，高效的资源调度和分配是关键本文提出一种基于禁忌搜索的方法，用以解决REP执行中资源调度和分配问题。该方法主要目标是将平均检查流时间、资源平均空闲时间和延迟的加权总和最小化，同时还考虑突发事件的情形，即紧急或缺失的检查。对于特定参数组合，在考虑路由和资源约束等限制条件下，该方法能找到放射资源调度和分配的最优解。对应用案例进行了仿真，结果表明该方法能有效利用放射资源，提高REP执行中患者吞吐量。

关键词：放射检查流程（REP）；资源调度和分配；禁忌搜索

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多天线非正交多址接入技术：综述 Regular Papers

Fei-yan TIAN, Xiao-ming CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第12期页码 1665-1697 doi: 10.1631/FITEE.1900405

摘要：作为一种前沿的物理层技术，非正交多址接入技术允许多用户共享同一时空资源，因此增加了可接入用户数量，从而改善频谱效率。在第5代及未来无线通信网络中，非正交多址接入技术为实现大规模万物互联提供了可行方案。为解决这些问题，多天线技术凭借其在空间自由度上的优势，已被广泛应用于非正交多址接入系统。本文针对多天线技术在非正交多址接入系统中各种各样的应用提供了一个全面综述，主要强调其在消除空间干扰和降低实施复杂度上的优势。特别地，详细调查了多天线技术在两用户、多用户、大规模连接和异构非正交多址接入系统中的应用。最后，预测了未来相关研究方向与挑战。

关键词：非正交多址接入；多天线技术；B5G；物联网

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未来无线网络的非正交多址接入技术 None

Zhi-guo DING, Mai XU, Yan CHEN, Mu-gen PENG, H. Vincent POOR

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 322-339 doi: 10.1631/FITEE.1800051

摘要：本文就新兴通信技术——非正交多址接入（non-orthogonal multiple access, NOMA）——对未来无线网络的影响进行了全面综述。

关键词：非正交多址；多天线技术；毫米波；混合多址；无线缓存；协作非正交多址；可见光通信

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分级移动边缘云中节省开销的资源分配 Special Feature on Future Network-Research Article

Ming-shuang JIN, Shuai GAO, Hong-bin LUO, Hong-ke ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第9期页码 1209-1220 doi: 10.1631/FITEE.1800203

摘要：已有工作都是站在特定服务提供商角度，以最大化其收益为目标来研究服务策略（如，内容缓存策略与虚拟CPU分配策略）。然而，尚未有相关工作从网络运营商角度，在满足第三方服务提供商部署需求基础上进行合理、有效的资源分配。本文针对该问题建立了优化模型，目标是最小化所有服务提供商的部署开销。

关键词：边缘云；边缘计算；边缘缓存；资源分配；虚拟机分配

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无线信息与能量同时传输的鲁棒协作中继波束形成优化设计 None

Lu-lu ZHAO, Xing-long JIANG, Li-min LI, Guo-qiang ZENG, Hui-jie LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第11期页码 1432-1443 doi: 10.1631/FITEE.1601268

摘要：研究了应用于无线信息与能量同时传输的协作中继波束形成设计。基于中继节点拥有理想信道状态信息的假设，提出一种非鲁棒波束形成设计。实际中信道状态信息误差通常不可避免，为此，提出一种鲁棒波束形成设计。采用二分法和半定松弛法解决非鲁棒和鲁棒波束形成设计的非凸优化问题。由于半定松弛法的解不总是秩一的，提出一种迭代次梯度法求秩一解。仿真结果表明，在非理想信道状态信息下，所提鲁棒波束形成设计性能优于非鲁棒设计。

关键词：无线信息与能量同时传输；信道状态信息；鲁棒波束形成；半定松弛；迭代次梯度