基于协同干扰的能量收集两跳中继系统保密速率的优化

在由一个源节点、中继节点、目的节点和窃听节点组成的两跳中继窃听信道模型中,假定各节点均具有能量收集能力,采用“储能-发送”模式工作,即先收集能量,然后再发送数据。中继节点采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声协同干扰。首先分析得到目的端协同干扰方式下获得正的保密容量的条件;然后给出以最大化保密速率Rs为目标的吸收比例系数ρ和干扰功率分配因子α的迭代优化算法;最后对算法性能进行仿真。仿真结果表明,优化算法收敛速度快,能有效提高系统的保密传输速率。     

基于能量采集的友好干扰机辅助下多中继系统安全传输方案

针对多中继传输系统在同信道干扰下面临的保密信息安全传输和系统节点能量受限的问题，提出了一种联合中继选择和基于能量采集的友好干扰机辅助的物理层安全传输方案。首先，建立基于解码转发(decode-and-forward, DF)中继模式的多中继系统模型。其次，当发射机仅获得部分信道状态信息时，在第一时隙，以最大化系统保密容量为目标，给出了一种最佳中继节点选择策略。同时，友好干扰机基于功率分裂(power splitting, PS)协议从合法信号和同信道干扰中采集能量。在第二时隙，友好干扰机利用采集的能量，向窃听者发送人工噪声，进行协作干扰，从而实现两个时隙保密信息的传输。接着，推导了系统的保密中断概率闭合表达式。最后，利用蒙特卡罗仿真方法分析了发射信噪比、同信道干扰源数目及干扰信噪比等参数对系统保密性能的影响，验证了理论推导的正确性，仿真结果显示所提方案具有更优的保密性能。     

IRS与人工噪声辅助的MIMO通信系统物理层安全方案设计

针对多输入多输出通信系统信息传输过程中的安全问题, 提出一种智能反射表面(intelligent reflecting surface, IRS)与人工噪声辅助的物理层安全设计方案。在该方案中, 首先基于系统保密速率最大化准则, 构建一非凸优化问题。由于该问题求解需联合优化设计基站波束赋形矩阵、人工噪声协方差矩阵及IRS相移矩阵，为易于求解, 基于均方误差准则, 对非凸目标函数进行等价转换。最后, 以交替迭代方式分别利用内点法和基于黎曼流形的共轭梯度下降算法, 求解波束赋形矩阵和人工噪声协方差矩阵以及IRS相移矩阵。仿真结果表明, 所提方案的系统保密速率在发送端具有较高的发送功率时, 优于其他几种方案。     

基于李雅普洛夫优化的TRAN-SWIPT能效安全传输方案

针对无线通信能量受限设备安全问题,提出了采用时间反演和人工噪声的无线协能传输方案(time-inversion and artificial noise simultaneous wireless information and power transmission ,TRAN-SWIPT),来提高能量受限无线供电网络的保密性能。该方案在多天线源处应用时间反演(time reversal,TR)技术,利用TR技术的空时聚焦性,使得无线信号聚焦到目的地,增大无线能量收集;此外,在能量受限的目的地采用能量收集和自干扰人工噪声操作,以延长设备使用寿命以及混淆窃听者;最后,通过李雅普洛夫(Lyapunov)算法优化时间分配因子、发送端发送功率和自干扰人工噪声发送功率使保密速率达到最大。通过理论分析与仿真证明了所提方案的能效性与保密性。     

多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案

针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况,提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议,该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择,仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法,分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示,在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下,所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下,还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。     

基于单源最优路径的NOMA中继选择与协作传输

目前,在非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)中继通信的研究中,中继用户的选择是随机的,并没有考虑中继节点之间信道条件的差异.为了得到信道条件较好的中继用户,提出一种基于单源最优路径的中继选择策略,从基站广播信号以用户为节点,设定信道参数,寻找最佳传输通路.当信号到达目...     

基于行空间映射的连续中继网络预编码干扰消除方案

针对转发放大(amplify-and-forward,AF)模式下双路径连续中继(two-path successive relay,TPSR)存在的中继间干扰(inter-relay interference,IRI)问题,提出了新颖的基于行空间映射的中继干扰消除方案。新方案对源节点信号进行交替行空间预编码,从而将接收期望信号与IRI信号映射到不依赖信道的正交子空间,在未知信道下实现IRI和累计噪声的完美消除,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰和累积噪声对TPSR性能的影响。在这基础上,推导不同信道估计误差下系统平均误比特率（bit error ratio,BER）的闭合表达式和近似表达式,并通过仿真验证理论推导的正确性。通过对比该方案与传统基于信道估计的干扰消除方案在不同估计误差下的检测性能,表明新方案能够完全消除IRI和累积噪声,有效提升连续中继网络性能。     

异构网络下的改进校准方案

异构网络中通过不同节点的协同多点传输进行协同波束赋形,可以消除小区间干扰,而系统得到信道信息的准确性直接影响协同波束赋形的性能。提出了一种基于校准矩阵法异构网络下的改进校准方案,无需系统测量影响信道互易性的增益因子,突破常见优化校准矩阵算法对收发端天线数目的约束。通过链路级仿真和先进的长期演进技术下的异构网络系统级仿真对该方案进行仿真验证,仿真结果表明该方案能够有效地恢复时分双工系统的信道互易性,修复系统的误码率以及吞吐量性能。     

期望接收机和窃听接收机位置相邻物理层安全通信方案

针对期望接收机和窃听接收机位置相邻,即期望信道和窃听信道高度耦合的情况下安全无线通信问题,提出了基于频控阵的物理层安全通信方案。首先,考虑窃听接收机位置已知,通过自适应遗传算法得到发射阵元间最优时不变频率增量,最大化系统的保密容量;同时,在基带信号中添加人工噪声,降低窃听端的信噪比。其次,改进优化方案,实现窃听端未知情况下的安全通信。最后,进行仿真对比实验,验证了方案的安全性能。     

基于阵列天线的UWB定位方案研究

为实现简单而精确的定位,提出了一种基于阵列天线的超宽带(ultra wideband, UWB)定位方案。在定位源末端设置4根阵元天线,用于检测未知节点发射的UWB信号,各天线接收的信号经统一的中央处理单元,只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过UWB多径信号检测算法进行到达时间差(time difference of arrival, TDOA)估计,无需收发两端时钟同步,且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时,提出了一种UWB多径信号检测算法,在分析误差模型对定位精度影响的基础上,以IEEE 802.15.4a信道模型的CM1~CM8为依据,对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明,所提方案可实现精确定位,误差达厘米级。     

多址访问中继信道下多边LDPC码

为逼近解码前传半双工多址访问中继信道容量,提出一种多边低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码校验点联合编码（parity jointly coded multi-edge type LDPC codes, PJCMET-LDPC）结构及其度分布优化方法。该结构视中继校验比特为PJCME-TLDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息联合译码获得所有信源信息。为了分析该编码算法的渐进性能,推导了基于消息错误概率的多边外信息转移图噪声门限分析方法。在此基础上,提出PJCMET LDPC码度分布优化方法。实验仿真表明,与SCC LDPC码和NCC -LDPC码相比,PJCMET-LDPC码可以获得更大的编码增益。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

信道网络编码的联合迭代译码设计

在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了一种新型的适用于多址中继信道的信道 网络编码的联合迭代译码设计方案,即卷积Turbo码（convolutional turbo codes, CTC）与网络编码的联合迭代译码设计方案。方案中考虑到中继可能存在不能正确译码信源信息的情况,信宿可以有选择地选择合适的先验信息进行译码。仿真结果表明该方案具有较强的纠错性能,同时随着中继点和信宿端的接收天线NR和ND的增多,系统的纠错性能也随之增强,从而表明本文提出的方案广泛适用于多址中继信道环境中。     

基于特征值检测的多天线盲频谱感知算法的研究(英文)

在多天线感知场景中噪声不确定和信号相关现象可能同时存在,经典的基于能量检测(ED)感知性能将急剧恶化。利用多天线接收信号存在的相关特性,提出一种基于取样协方差矩阵(SCM)特征值的盲频谱感知方法。新方法无需噪声方差、主信号和无线信道的信息参与感知过程。与经典的能量检测方法相比,由于无需噪声方差参与感知节点的判决过程,新方法的感知性能对噪声不确定性具有良好的鲁棒性。利用多元统计理论和随机矩阵理论(RMT)获得了相应的理论判决门限。仿真结果表明新算法比基于ED的感知算法具有更好的误警性能和更可靠的检测性能。     

跳频信号的相参与非相参积累时频差估计方法

跳频信号载频随时间变化发生跳变, 因此跳频信号具有丰富的频域信息,而且其在时域上为连续信号, 相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关, 而频差估计主要与信号时域分布有关。跳频信号时频域信息丰富, 多跳相参积累后, 时频差参数估计能够充分利用信号的时频域信息, 克服单跳信号时频差估计精度不高的问题。针对跳频信号的时频差估计问题, 首先分析了单跳基带信号的互模糊函数, 再从时差与频差的维度推导了多跳基带信号互模糊函数的相位差异, 最后通过频差归一化与相位对齐补偿提出了多跳信号互模糊函数相参积累的时频差估计算法。同时, 在不满足相参积累的条件下, 分析了跳频信号的非相参时频差估计方法, 并理论分析了两种跳频信号时频差参数估计方法性能与信号各参数的关系。仿真结果表明跳频信号相参时频差估计算法性能最优, 非相参方法的估计性能其次, 单跳信号的估计性能最差, 验证了理论性能分析结果的正确性。     

非合作双基地雷达发射天线扫描调制影响分析

在分析基于非合作脉冲雷达的机会探测系统特殊性的基础上,重点研究了发射天线在方位上机械扫描时,其天线波瓣图调制效应对系统相参处理输出信噪比的影响。为描述天线周期扫描对系统接收信号的调制规律,引入天线归一化场波瓣图的一般表达式,建立了直达波和目标回波信号的数学模型。然后,以理想条件下匹配滤波输出的最大信噪比为参考,推导了系统互相关处理后峰值输出的信噪比损失。最后,仿真分析了直达波和目标回波的信噪比变化对系统相参处理输出的影响,并给出了关于距离单元选择和接收机中频带宽设计的建议。