检索结果-内蒙古大学图书馆

通信学报 2023年第4期44卷 1-14页

作者：张平戴金晟张育铭王思贤秦晓琦牛凯北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876

针对经典通信系统模块设计分离、处理范式受限等因素限制了端到端信息传输性能持续提升的问题,提出了面向语义通信的非线性变换编码传输新框架。首先,基于变分理论推导了语义通信端到端率失真优化准则。据此,设计了非线性变换来提取信... 详细信息

针对经典通信系统模块设计分离、处理范式受限等因素限制了端到端信息传输性能持续提升的问题,提出了面向语义通信的非线性变换编码传输新框架。首先,基于变分理论推导了语义通信端到端率失真优化准则。据此,设计了非线性变换来提取信源数据在语义隐空间的紧致表征,并通过语义变分熵建模引导实现了变速率非线性联合信源信道编码。实验表明,语义非线性变换编码能显著提升端到端数据传输性能及鲁棒性,是实现语义通信的关键技术之一。

关键词：语义通信非线性变换非线性编码变分熵建模率失真优化

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面向未来的语义通信:基本原理与实现方法

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通信学报 2023年第5期44卷 1-14页

作者：张平牛凯姚圣时戴金晟北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876

阐述了语义通信的基本原理与实现方法。首先,提出了语义通信的系统模型,梳理语义通信的基本概念与术语,对比经典通信与语义通信的主要区别,总结了语义通信的技术优势。在此基础上,回顾了语义信息论的发展,构建了语义信息的度量指标体系... 详细信息

阐述了语义通信的基本原理与实现方法。首先,提出了语义通信的系统模型,梳理语义通信的基本概念与术语,对比经典通信与语义通信的主要区别,总结了语义通信的技术优势。在此基础上,回顾了语义信息论的发展,构建了语义信息的度量指标体系,提出了基于归一化条件复杂度的新型度量,用于评估语义压缩的极限,探讨了语义典型序列编码的性质,揭示语义编码的渐近性能。进一步地,归纳了语义编码传输的2种典型方法——直接编码与变换编码,分析了它们的基本原理,并针对文本、语音与图像信源展示了语义编码传输的优越性能。最后,总结了语义通信的研究难点与问题,指出未来的研究方向。

关键词：语义通信语义信息论归一化条件复杂度语义编码传输非线性变换编码

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基于博弈论的空时频谱共享:动态接入与惩罚策略

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通信学报 2023年第12期44卷 28-38页

作者：牛阳阳尉志青冯志勇北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876

为了解决时空域频谱资源利用不充分的问题,针对异构网络中多个次用户通过感知空时频谱机会动态接入的场景,提出一种基于博弈论的可靠频谱共享策略。首先,次用户通过信道采样感知主用户的活跃程度,并进一步寻找适合的空时频谱机会。其中... 详细信息

为了解决时空域频谱资源利用不充分的问题,针对异构网络中多个次用户通过感知空时频谱机会动态接入的场景,提出一种基于博弈论的可靠频谱共享策略。首先,次用户通过信道采样感知主用户的活跃程度,并进一步寻找适合的空时频谱机会。其中,每个次用户旨在寻求更多的频谱资源,须避免对主用户的通信质量造成损害。为此,次用户与主用户之间需进行个人效用的协商,以达到混合纳什均衡状态。当次用户发射功率异常时,其行为将被视为违规。然后,结合违规次数和网络中活动节点数,对次用户采用退避时间补偿算法进行惩罚。最后,仿真结果验证了引入惩罚机制的空时频谱机会共享策略的有效性。

关键词：认知无线电网络空时频谱机会混合纳什均衡退避时间补偿

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面向低轨卫星通信的OTSM时频同步算法

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北京邮电大学学报 2024年第6期47卷 99-104页

作者：于洪轩崔高峰王卫东郭世龙北京邮电大学电子工程学院北京100876 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876

为了应对低轨卫星通信网络中复杂的信道环境,消除时间偏移以及载波频率偏移带来的干扰,提出了一种面向正交时间序列复用(OTSM)调制技术的时频同步算法。基于二维搜索的时间同步算法利用导频信号在时延-时间域上的周期性,在时延和时间维... 详细信息

为了应对低轨卫星通信网络中复杂的信道环境,消除时间偏移以及载波频率偏移带来的干扰,提出了一种面向正交时间序列复用(OTSM)调制技术的时频同步算法。基于二维搜索的时间同步算法利用导频信号在时延-时间域上的周期性,在时延和时间维度上搜索导频序列,估计接收信号的时间偏移。基于二维相关函数的频率同步算法对导频序列的二维相关函数值求相位,估计接收信号的载波频率偏移。仿真实验结果表明,所提算法在星地场景下具有良好的误码率性能。

关键词：低轨卫星正交时间序列复用时间同步频率同步相关函数

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面向6G的新形态MIMO技术

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北京邮电大学学报 2024年第5期47卷 1-13页

作者：王莹袁野陈源彬北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876

旨在探讨新形态多输入多输出(MIMO)技术在面向第6代移动通信系统(6G)中的演进及其挑战。新形态MIMO技术呈现出更大阵列孔径和更密集阵列元件的趋势,涵盖超大规模MIMO、全息MIMO和超大规模智能超表面等多种形式。通过分析这些技术,研究... 详细信息

旨在探讨新形态多输入多输出(MIMO)技术在面向第6代移动通信系统(6G)中的演进及其挑战。新形态MIMO技术呈现出更大阵列孔径和更密集阵列元件的趋势,涵盖超大规模MIMO、全息MIMO和超大规模智能超表面等多种形式。通过分析这些技术,研究了其在远场与近场信道建模、近场信道估计及波束赋形方案中的应用现状与进展。结果表明,随着通信频段向毫米波和太赫兹等高频段拓展,瑞利距离的扩展导致近场效应显著增加,各种新形态MIMO技术在应对这些挑战中展现出了独特优势。最后总结了新形态MIMO技术未来的研究方向及其在提升6G性能中的潜在贡献。

关键词：新形态多输入多输出信道建模信道估计波束赋形

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语义通信的数学理论

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通信学报 2024年第6期45卷 7-59页

作者：牛凯张平北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室北京100876

自从1948年经典信息论诞生以来,在其指导下,现代通信技术已经逼近了理论性能极限,例如信息熵H(U)、信道容量C=max_(p(x))I(X;Y)以及率失真函数R(D)=min_(p(x|x):Ed(x,x)≤D)I(X;X)。长期以来,由于经典信息论只研究语法信息,限制了通信... 详细信息

自从1948年经典信息论诞生以来,在其指导下,现代通信技术已经逼近了理论性能极限,例如信息熵H(U)、信道容量C=max_(p(x))I(X;Y)以及率失真函数R(D)=min_(p(x|x):Ed(x,x)≤D)I(X;X)。长期以来,由于经典信息论只研究语法信息,限制了通信科学的进一步发展。近年来,研究语义信息处理与传输的通信技术获得了学术界的普遍关注,语义通信开辟了未来通信技术发展的新方向,但还缺乏一般性的数学指导理论。为了解决这一难题,构建了语义信息论的理论框架,对语义信息的度量体系与语义通信的理论极限进行了系统性阐述。首先,通过深入分析各类信源的数据特征,以及各种下游任务的需求,总结归纳出语义信息的普遍属性——同义性。由此指出语义信息是语法信息的上级概念,是许多等效或相似语法信息的抽象特征,表征隐藏在数据或消息背后的含义或内容。将语义信息与语法信息之间的关系命名为同义映射,这是一种“一对多”映射,即一个语义符号可以由许多不同的语法符号表示。基于同义映射f这一核心概念,引入语义熵H_(s)(U)作为语义信息的基本度量指标,表示为信源概率分布与同义映射的泛函。在此基础上,引入上/下语义互信息I^(s)(X;Y)(I_(s)(X;Y)),语义信道容量C_(s)=max_(f_(xy))max_(p_((x)))I^(s)(X;Y)以及语义率失真函数R_(s)(D)=min_({f_(x),f_(x)})min_(p(x|x):Ed_(s)(x,x)≤D)I_(s)(X;X),从而构建了完整的语义信息度量体系。这些语义信息度量是经典信息度量的自然延伸,都由同义映射约束,如果采用“一对一”映射,则可以退化为传统的信息度量。由此可见,语义信息度量体系包含语法信息度量,前者与后者具有兼容性。其次,证明了3个重要的语义编码定理,以揭示语义通信的性能优势。基于同义映射,引入新的数学工具——语义渐近均分(AEP),详细探讨了同义典型序列的数学性质,并应用随机编码和同义典型序列译码/编码,证明了语义无失真信源编码定理、语义信道编码定理和语义限失真信源编码定理。类似于经典信息论,这些基本编码定理也都是存在性定理,但它们指出了语义通信系统的性能极限,在语义信息论中起着关键作用。由同义映射和这些基本编码定理可以推断,语义通信系统的性能优于经典通信系统,即语义熵小于信息熵H_(s)(U)≤H(U),语义信道容量大于经典信道容量C_(s)≥C,以及语义率失真函数小于经典率失真函数R_(s)(D)≤R(D)。最后,讨论了连续条件下的语义信息度量。此时,同义映射转换为连续随机变量分布区间的划分方式。相应地,划分后的子区间被命名为同义区间,其平均长度定义为同义长度S。特别是对于限带高斯信道,得到了一个新的信道容量公式C_(s)=B log[S^(4)(1+P/N_(0)B)],其中,平均同义长度S表征了信息的辨识能力。这一容量公式是经典信道容量的重要扩展,当S=1时,该公式退化为著名的香农信道容量公式。综上所述,语义信息论依据同义映射这一语义信息的本质特征,构建了语义信息的度量体系,引入新的数学工具,证明了语义编码的基本定理,论证了语义通信系统的性能极限,揭示了未来语义通信的巨大性能潜力。

关键词：同义映射语义熵上/下语义互信息语义信道容量语义失真语义率失真函数语义典型序列同义典型序列同义长度

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基于多用户串行干扰抵消的贝叶斯盲检测算法

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北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 1-6,37页

作者：乌琦司中威戴金晟王森袁弋非北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 中国移动通信研究院北京100032

在大规模机器类型通信中,免授权传输允许用户设备随机访问网络并偶发传输小数据包,接收机则需要在无调度、无导频情况下进行多用户盲检测。基于消息传递的贝叶斯盲检测算法可解决上述问题,但并行迭代计算需要消耗大量的计算资源,复杂度... 详细信息

在大规模机器类型通信中,免授权传输允许用户设备随机访问网络并偶发传输小数据包,接收机则需要在无调度、无导频情况下进行多用户盲检测。基于消息传递的贝叶斯盲检测算法可解决上述问题,但并行迭代计算需要消耗大量的计算资源,复杂度较高,且收敛性能不稳定。为了改善多用户盲检测性能,提出一种将串行干扰抵消与贝叶斯消息传递相结合的算法,通过不断重构与抵消正确检测用户,提高接收端信干噪比,从而改善误码性能,并降低算法复杂度。同时,通过增加阻尼和重启机制,提高算法收敛性能。仿真结果表明,所提算法在多用户盲检测中比贝叶斯盲检测算法具有明显的优势。

关键词：贝叶斯推断多用户检测消息传递算法串行干扰抵消

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面向工业互联网的语义编码传输方法及应用

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2025年第1期64卷 51-60页

作者：牛凯鲁延鹏董超北京邮电大学人工智能学院北京100876 泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 鹏城实验室广东深圳518055

通过将语义通信技术引入工业网络,构建了一个面向工业互联网的语义编码传输系统。系统中设计了语义编解码器以提取信源中的语义信息,相对于传统通信系统,基于语义信息的通信有更高的信息压缩效率与更高的符号差错容忍能力。同时引入信... 详细信息

通过将语义通信技术引入工业网络,构建了一个面向工业互联网的语义编码传输系统。系统中设计了语义编解码器以提取信源中的语义信息,相对于传统通信系统,基于语义信息的通信有更高的信息压缩效率与更高的符号差错容忍能力。同时引入信源信道联合编解码器,以信源信道联合编码的方式将语义信息转化为信道符号传输,进一步提升系统对工业网络通信资源的利用效率。所有编解码器均构建在深度神经网络架构Transformer上,确保了编解码器对语义信息的理解能力及系统的泛化能力。在工业药品生产场景中,对该系统进行测试,结果显示:相较于传统通信方案,该语义编码传输系统在图像重建质量和传输处理速度方面均有显著提升。且系统对下游任务的性能影响极小,保证了工业生产中如缺陷检测等关键任务的准确性。

关键词：工业互联网数据压缩与传输语义通信深度学习

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低导频开销RIS辅助毫米波MIMO系统参数化信道估计方案

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通信学报 2024年第9期45卷 82-91页

作者：李双志杨睿棋郭新黄赛郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876

为了解决可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息及时获取问题,提出了一种基于张量分解的信道估计方案。首先,通过使用少量无源反射单元和构建相移矩阵,设计了一种低导频开销的信道训练机制。然后,通过利... 详细信息

为了解决可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息及时获取问题,提出了一种基于张量分解的信道估计方案。首先,通过使用少量无源反射单元和构建相移矩阵,设计了一种低导频开销的信道训练机制。然后,通过利用范德蒙德结构约束的张量典范平行因子分解,推导出一种非迭代的信道估计算法。理论分析表明,该方案的最小导频开销仅取决于反射链路子信道路径数乘积,且具有较低的计算复杂度。仿真结果进一步验证了所提方案相较于其他方法的优越性。

关键词：可重构智能超表面毫米波多输入多输出信道估计张量

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蜂窝移动网络低成本高精度授时

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北京邮电大学学报 2023年第1期46卷 103-108页

作者：章晨宇温向明陈亚文北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 北京邮电大学先进信息网络北京实验室北京100876

传统的网络授时和卫星授时方法受制于授时精度和部署环境,难以满足移动网络业务对高精度同步的需求。针对这一问题,提出了一种移动终端低成本基带授时模组设计,并基于软件定义了无线电的移动通信基站和展锐模组,实现了原型授时系统。定... 详细信息

传统的网络授时和卫星授时方法受制于授时精度和部署环境,难以满足移动网络业务对高精度同步的需求。针对这一问题,提出了一种移动终端低成本基带授时模组设计,并基于软件定义了无线电的移动通信基站和展锐模组,实现了原型授时系统。定义了移动网络授时端到端的误差源模型和基于空中接口物理层信号的网络授时技术的原理,并重点阐述了如何基于授时信令精确下发绝对时间及如何基于多种空口物理层信号的时延估计补偿、误差感知、鲁棒的机制和统计补偿等方法在移动网络中实现亚微秒的同步精度。实验结果表明,单次空口授时精度优于10^(-7)s。

关键词：移动网络授时绝对时间同步移动通信高精度授时

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