三跳混合FSO/RF/VLC中继系统性能研究

提出了一个三跳混合自由空间光(FSO)通信/射频(RF)/可见光通信(VLC)中继通信系统,分析了该通信系统的中断概率性能.在此系统中,FSO信道遵循gamma-gamma分布,RF信道遵循瑞利分布.首先,推导了以Meijer's G函数表示基于混合FSO/RF/VLC系统端到端γ的累积分布函数(CDF)的闭合表达式;然后,基于信道统计信息,进一步推导了系统的中断概率;最后,分析了不同参数对系统中断概率性能的影响.仿真结果表明:FSO信道中的大气湍流参数、VLC信道LED灯的高度及接收处的视野均对系统中断性能造成了影响.     

基于译码转发的PLC-VLC/RF混合传输系统中断性能分析

针对译码转发(Decode and Forward, DF)协议下室内电力线通信(Power Line Communication, PLC)-可见光通信(Visible Light Communication, VLC)/射频(Radio Frequency, RF)的混合传输系统,考虑接收端采用最大比合并(Maximal Ratio Combining, MRC)和选择合并(Selection Combining, SC)两种方案,并分析这两种方案下的系统中断性能。首先,在考虑路径损耗、信道衰落和用户随机分布的情况下,分别给出MRC和SC两种方案的输出信噪比表达式。接着,推导出这两种方案下系统的中断概率闭合表达式。最后,利用计算机仿真验证理论分析的正确性,分析不同参数对系统中断性能的影响,从而为PLC-VLC/RF混合传输系统的实际应用提供理论依据。     

混合电力线-自由空间光通信系统解码 转发协议下的性能分析

针对电力线通信传播距离短问题,文章提出了基于解码转发中继的电力线-自由空间光(PLC/FSO)混合通信系统,并对其性能进行了分析.首先建立了混合系统的数学模型,分别采用对数正态分布和Gamma-Gamma分布来表征PLC及FSO信道衰落,并考虑FSO链路指向误差.其次,对混合系统性能进行了分析,推导出了中断概率、误码率和信道容量的闭合表达式.最后,利用计算机模拟仿真验证了推导结果的准确性.研究结果表明:脉冲噪声、大气湍流和指向误差会对通信系统产生一定的影响.     

基于门限判断机会调度的多用户PLC/RF系统性能分析

针对融入译码转发中继技术的混合电力线通信(Power Line Communication, PLC)与射频(Radio-Frequency, RF)传输系统,首先提出了一种基于门限判断的多用户机会调度方案。其次,在PLC和RF链路信道衰落分别服从对数正态分布和相关莱斯分布的条件下,推导出采用所提调度方案的PLC/RF系统中断概率和归一化平均反馈负载的闭合表达式。接着,还通过分析高信噪比条件下系统中断概率的渐进性能,得到系统分集度和阵列增益的简单闭合表达式。最后,计算机仿真不仅验证了理论分析的正确性,而且进一步揭示了所提方案能够在尽量减少反馈负载的同时获得较优的中断性能,从而为实际的系统设计提供参考和依据。     

基于地面中继的卫星通信系统性能分析

研究了基于地面中继的卫星通信系统的上行链路性能,其中用户到地面中继的信道服从Rayleigh分布,而地面中继到卫星的链路服从一般化κ-μshadowed分布.首先得到了放大转发机制下的端到端等效信噪比,使用特殊函数推导了系统中断概率的准确闭合表达式,给出了系统在不同的调制方式下的平均误码率计算公式.最后通过Monte Carlo仿真验证了所推导公式的正确性,并揭示了信道参数和系统参数对基于地面中继的卫星通信系统性能的影响,为实际系统设计提供有益参考.     

采用TAS/MRC的MIMO DF中继系统的性能研究

研究了瑞利衰落信道上采用发射天线选择/接收机最大比合并的多输入多输出译码前传中继系统的性能.使用端到端等效信噪比的累积分布函数和概率密度函数表达式,推导瑞利衰落信道上M进制相移键控调制下的平均误符号率和信道容量的闭合表达式,通过仿真证实了理论分析的正确性.     

非同分布Rayleigh衰落信道下认知中继网络中断概率精确解

研究了underlay频谱共享模式下认知中继网络的中断性能,推导出独立非同分布Rayleigh衰落信道下次用户中断概率精确解的闭合表达式。通过对具有不同分布参数的Rayleigh衰落信道下系统性能进行MonteCarlo仿真,验证了理论推导的正确性。仿真结果表明,次用户发射机与中继之间(S_T→S_R)的中继链路以及次用户发射机与主用户接收机之间(ST→PD)的干扰链路——这两种链路的信道状态是影响认知中继网络中断性能的主要因素。     

Nakagami-m信道下机会中继系统性能分析

分析了统计独立不同分布的Nakagami-m衰落信道下, 采用译码转发的多节点侦听单中继转发的机会中继系统的性能.推导了任意中继数目下接收端信噪比(SNR)的矩生成函数的闭合表达式,在此基础上得出了系统的中断概率和误符号率(SER)的闭式解. Monte Carlo仿真验证了理论分析的正确性.该闭式解可以用于评估机会中继系统在Nakagami-m信道下的性能,为实际工程提供理论参考.     

Nakagami-m衰落信道下机会中继系统的性能

针对多中继侦听单节点译码转发的机会中继系统,分析了其在统计独立不同分布的Nakagami-m衰落信道下的理论性能.基于接收端信噪比的矩生成函数的闭合表达式,推导了任意中继数目下系统中断概率和误符号率的闭式解,并通过仿真验证了其正确性.该闭式解可用于评估机会中继系统在Nakagami-m衰落信道下的性能,为实际工程应用提供理论参考.     

FSO 中基于 LDPC 码的编码多级调制方式研究

为降低自由空间光(FSO: Free Space Optical)通信系统中由大气湍流引起的误码率影响, 提出基于低密度 奇偶校验(LDPC: Low-Density Parity-Check) 码的编码多级调制方式, 该方式将 LDPC 码与二进制相移键控 (BPSK: Binary Phase-Shift Keying)和脉冲位置调制(PPM: Pulse Position Modulation)复用的调制方式相结合, 以 提升 FSO 系统的性能。 设计了基于 PPM-BPSK-LDPC 编码多级调制方式的发射机以及接收机系统模型。 通过 在弱湍流信道和平均功率约束下的仿真证明, 所提的 PPM-BPSK-LDPC 编码多级调制方式与基础的PPM-LDPC 编码调制方式相比, 其频带利用率更高, 平均误码率性能更好。     

自由空间光通信

自由空间光通信已经成为一种可行的、宽带宽的无线通信方式。相比于光纤通信，自由空间光通信可迅速配置，并且价格低廉。由于信道和天气相关，因此，在大气中光功率的损耗是不确定的，并且难以预测。介绍了大气信道，针对自由空间光通信系统建立当中的问题进行阐述，并提出了解决办法。     

空间信息网中的FSO/RF通信技术

 空间信息网是以多种空间平台（如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等）为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析了空间信息网中微波射频通信（RF）、自由空间光通信（FSO）和FSO/RF混合通信技术。分析表明,星-星链路适合FSO通信,但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路,FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。     

可重构智能表面辅助传输的电力通信中继系统性能分析与功率优化分配

利用电力线通信和可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助传输可提升室内电力物联网的边缘覆盖能力,有必要研究信道、RIS部署和功率分配等对系统性能的影响。针对电力线接入和分布式RIS辅助传输的混合通信场景,采用对数正态分布的电力线衰落模型、多个RIS模块独立且不同参数的Nakagami分布无线衰落模型,推导了系统中断概率和误码率等理论性能;考虑信道估计算法精度对系统性能的影响,采用矩生成函数近似等算法建模分析了非理想信道估计条件下的系统中断概率性能;通过序列二次规划法进行系统功率优化分配,获得最佳功率分配值。仿真验证了理论性能的有效性和准确性,对比分析了RIS数量及位置、双媒质信道参数、功率分配因子等影响中继系统性能的规律,为电力线通信和RIS在电力物联网应用提供了理论和技术支持。     

一种基于链路质量的选择协作式HARQ传输协议

针对单中继协同混合自动重传请求(hybrid autom atic repeat request,HARQ)策略中重传时延性能不佳的问题,通过对快衰落信道下单中继HARQ系统的误码率和时延特性的研究和分析,提出一种基于目的端控制选择协作式HARQ(selective cooperative-HARQ,SC-HARQ)传输协议的实现方案,此方案是在单中继环境下根据中继链路和直达链路的链路质量判断选择重传路径的HARQ传输协议。SC-HARQ传输协议方案需要设定传输链路质量的门限值,然后根据不同的链路质量选择不同的重传模式:当直达链路质量大于设定的门限值时,选择直达链路进行重传;反之,选择完全协同HARQ传输协议进行重传。经过理论分析和MATLAB仿真验证证明,SC-HARQ传输协议方案在保证一定传输质量的前提下能够有效减小系统时延、改善系统性能。     

基于导频符号的双多进制正交扩频与MPSK复合调制系统的性能分析

提出了一种双多进制正交扩频调制与MPSK相位调制相结合的复合调制方案（DNOrth-MPSK）。该方案通过插入导频符号进行信道估计,提高了系统的误比特率性能;同时对其在加性高斯白噪声信道（AWGN）和单径瑞利衰落信道下的理论性能进行了分析,结果表明,这种正交扩频与MPSK相位调制相结合的系统方案较传统的多进制正交扩频系统大大提高了数据的传输速率,因此可适用于高速数据通信。对系统在AWGN和单径瑞利衰落信道中的性能,本文给出了理论下界和仿真结果。     

一种基于链路质量的选择协作式HARQ传输协议

针对单中继协同混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request,HARQ)策略中重传时延性能不佳的问题,通过对快衰落信道下单中继HARQ系统的误码率和时延特性的研究和分析,提出一种基于目的端控制选择协作式HARQ(selective cooperative-HARQ,SC-HARQ)传输...     

协作系统中联合功率分配和自适应多电平正交幅度调制算法

基于瑞利衰落的单源单宿多中继译码转发（Decode-and-Forward, DF）协作系统,提出了一种联合功率分配和自适应多电平正交幅度调制（M Quadrature Amplitude Modulation, M-QAM）算法.推导出了在高信噪比下系统误符号率（Symbol error ratio, SER）的紧密上界闭式表达式,并在给定系统SER的条件下,得到最小化SER的功率次优分配和实现M QAM自适应速率控制的联合算法.该联合算法仅需要在发送端获得信道统计状态信息（Channel Statistic State Information,CSSI）,从而避免了系统信道瞬时状态信息交互的开销.实验仿真表明,在高信噪比下,推导的闭式表达式逼近蒙特卡罗实验结果,提出的联合算法带来了性能增益.     

空时分组码在时变衰落信道中的性能

从实用性出发,对空时分组码在时变衰落信道中的性能进行了研究.采用SIMULINK仿真工具构造了时变衰落信道的仿真模型,模型由信道、发射端和接收端组成:信道部分由多径Rayleigh信道和高斯白噪声构成;发射端由信源、串并转换器、调制器、空时分组编码器和功率分配模块构成;接收端由信号合并、最大似然译码器、调制解调器和误比特率计算模块组成.仿真结果表明:在平坦慢衰落信道中,STTD性能比单收发系统的性能有很大提高,并且随着SNR的增大,STTD性能的提高幅度增大;在平坦时变衰落信道中,随着最大多普勒频移的增大,STTD性能有所下降,尤其是在大信噪比条件下,性能下降得更明显.     

DF中继点结合CRC校验的差分酉空时调制方法

针对航空通信中基于差分酉空时调制的解码转发方案的译码错误问题,提出在中继点采用循环冗余编码(CRC)提高系统可靠性的方法.该方法在源节点和目的节点均配置多根天线,接收端使用最大化合并的方案以抵抗多径干扰,利用CRC提高误码性能,保证通信质量.仿真结果表明,在低速率数据传输的快衰落信道中,该方法有明显的编码增益.在BER为10-5处,有循环冗余编码的差分酉空时调制比无循环冗余编码的差分酉空时调制增加约4dB的编码增益.     

Exploiting cooperative multipath –Doppler diversity in relay-assisted high-speed train communications

Severe doubly selective channel fading, or the time- and frequency-selective fading, prevailing in high- speed train （HST） communications, has been a critical issue that hinders the improvement of system efficiency and reli- ability. In this paper, a relay-assisted HST communication system is considered, and a low-complexity but effective scheme is proposed to cooperatively exploit the joint mul- tipath-Doppler diversity of both the direct link and the relay link and thus to mitigate the negative effect of channel fading and improve the system reliability. In particular, using a special precoding structure followed by two-dimensional Fourier transform, the transmit signal is generated which in effect parallelizes the doubly selective fading channel. As a result, in the transform domain, pointwise combining and equalization, which are of linear complexity, become feasi- ble and diversity gain is obtained. The maximal diversity order is then analyzed under the amplify-and-forward relay settings, which reveals that by cooperative relaying the joint multipath-Doppler diversity of both links can be well exploited. Simulation results verified our analysis.