多发单收窃听信道中人工噪声辅助的鲁棒波束成形设计

针对无线通信物理层安全中合法用户接收的信息易受到非法窃听者窃听的问题,提出了一种人工噪声辅助的鲁棒波束成形(AN-RBF)设计方案。首先,利用信道估计分别获取发射端到合法用户的瞬时非理想信道状态信息(CSI)和发射端到窃听者的统计CSI;然后,在发射端向合法用户发送的信号中添加人工噪声,通过对有用信号和人工噪声进行联合优化,在满足发射功率控制和中断概率限制的约束条件下实现安全传输速率的最大化。AN-RBF方案发射端仅需获取窃听者的统计CSI,且发射端获取的合法用户的瞬时CSI是非理想的,系统开销少,另外,人工噪声的添加可以降低窃听者接收端信干噪比,提高多发单收(MISO)窃听信道中的安全传输速率。仿真结果表明,在20dB功率且仿真环境相同的情况下,所提AN-RBF方案的安全速率比各态同向人工噪声辅助方案提高了约2bit·(s·Hz)-1。     

发射端信道信息对MIMO下行链路的影响

在MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)多用户下行链路中,当发射端具有完全的信道状态信息(CSI:Channel State Information),则可以通过块对角化预编码完全消除用户间干扰(IUI:Inte-User Interfer-ence)。但是,不准确的发射端CSI会导致接收端有残留的IUI。针对最大比合并(MRC:Maximal Ratio Combi-ning)接收机,考察了不准确的发射端CSI对MRC接收机输出的信干噪比(SINR:Signal to Interference plusNoise Ratio)的影响。考虑两个用户的情况,其天线数均为N,而基站的天线数为N 1。推导了SINR的中断概率的上界和下界,且它们之间有简单的关系。仿真结果证明了理论推导的正确性。     

多用户认知无线电系统中波束成形技术研究

多入多出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术给系统引入了可供共享与分配的空间资源,在时间和频率资源之外增加了空间自由度,可以更好地起到减少对主用户干扰并提高次用户容量的作用。在文中提出的系统模型中,主、次用户信道发射端均配备了多根天线,主用户接收端可以通过有限反馈信道将信道状态信息反馈给次用户发射端。在此基础上,设计次用户发射波束成形矢量,并给出了主、次用户中断率表达式。仿真表明,在该系统模型下,主、次用户中断率更小,次用户的中断率随着反馈比特数的增加不断趋近于一个固定值。     

基于MATLAB的A×B MIMO通信系统信道容量仿真

多输入多输出系统A×B MIMO通过在收发端使用多种天线构成系统的方法,有效控制了信道衰减,提高了系统容量、频谱效率及通信质量,是现代无线通信技术领域和无线宽带移动领域的核心技术之一,得到了广泛应用。基于收发端天线数的差异,采用MATLAB软件对A×B MIMO系统中的SISO、SIMO、MISO、MIMO 4种类型信道进行信道容量研究,以及对A×B MIMO系统信道状态信息（Channel state information,CSI)在发送端已知和未知下的信道容量进行比较,验证了MIMO系统的优越性。     

基于编码与信噪一体化的窃听信道模型研究

提出一种LDPC编码与信号噪声一体化联合设计建立窃听信道模型的方法,以保证信息的安全传输. 在LDPC编码的设计中加入了扰码,给出了扰码矩阵的设计方法;在保证合法用户具有较高可靠性的前提下,采用信号噪声一体化设计恶化窃听者信道,建立了最小化保密中断概率模型,并给出了简化算法. 仿真结果表明,经过扰码的LDPC编码具有相对较小的安全间隔. 在保证合法用户具有10-5误比特率的前提下,信噪一体化设计可实现窃听端较低的保密中断概率,使窃听端的信息误比特率以极大的概率保持在0.5.      

基于发射天线优化的MIMO空时分组码算法研究

空时分组码(STBC)近来已被人们应用在多径衰落环境中以提高系统性能,并且已经运用在第三代合作伙伴计划(3GPP)标准中。STBC不需要发射端具有信道信息(CSI)即可以实现发射分集,然而在有信道反馈的STBC系统中,发射端利用CSI是否能进一步提高系统性能。经过分析和仿真表明,发射端利用少量的CSI,在保持总发射功率一定的条件下,采用选择部分发射天线的方案能显著的改善STBC系统的性能。     

MIMO系统发射端多天线选择保障物理层安全传输

针对MIMO系统信号传输策略中单天线选择方案在增大系统保密容量方面存在的局限性,本文提出发射端多天线选择方案以保障物理层安全通信。文中首先在已知全局信道状态信息的理想条件下讨论最优多天线选择方案;然后考虑较为实际的情况,即在未知窃听方信道状态信息条件下提出次优多天线选择方案;最后,为改进次优方案在低信噪比条件下系统保密容量较小的不足,提出次优多天线选择发射功率分配方案。通过理论推导保密容量表达式和数值分析,结果表明,与现有单天线选择方案相比,所提的多天线选择方案有效地提高了系统的保密容量。     

具有能量收集的认知双向协作中继网络中断概率分析

为了延长认知中继网络的生存时间和降低中断概率,提出了具有多主接收端的专用信号塔(PB,Power-beacon)辅助能量收集认知双向协作中继网络,并研究了采用译码转发模式和机会中继选择策略的衬底式认知网络中断性能。网络中次用户发射功率由收集自PB的能量和主接收端的干扰约束决定。推导了Rayleigh块衰落信道下次网络的精确中断概率,结果表明增大PB发射功率或主网络干扰约束将使中断概率单调下降。此外,还推导了有干扰约束和无干扰约束的次网络渐近中断概率,研究了中断饱和现象,PB位置对中断概率的影响,以及主接收端和中继数量、次网络端到端容量以及能量收集比率与中断概率之间的关系。仿真结果验证了理论推导。     

MIMO系统发射端多天线选择保障物理层安全传输研究

针对MIMO系统信号传输策略中单天线选择方案在增大系统保密容量方面存在的局限性,提出发射端多天线选择方案以保障物理层安全通信。首先在已知全局信道状态信息的理想条件下讨论最优多天线选择方案;然后考虑较为实际的情况,即在未知窃听方信道状态信息条件下提出次优多天线选择方案;最后,为改进次优方案在低信噪比条件下系统保密容量较小的不足,提出次优多天线选择发射功率分配方案。通过理论推导保密容量表达式和数值分析,结果表明,与现有单天线选择方案相比,所提的多天线选择方案有效地提高了系统的保密容量。     

莱斯衰落下MIMO系统共信道干扰容量分析

导出共信道干扰存在时莱斯衰落条件下多输入多输出(MIMO)系统平均容量的表达式．进而采用Monte Cado方法对分析结果进行了验证．研究表明：在干扰用户较多的MIMO系统中，当总的天线数固定以及相同的衰落条件下，为了达到最佳的系统性能．在发送与接收端之间宜采用平均分配天线数；SIMO系统的性能比MISO系统好．但随着干扰用户数的增加．SIMO系统的性能有很大程度的降低。