基于多用户反馈的星地协作传输系统性能分析

研究了门限设置反馈条件下多用户星地混合协作传输系统的性能。首先, 在中继端采用放大转发协议和多用户机会调度方案下, 得到系统的输出信噪比表达式。其次, 在卫星链路服从阴影莱斯分布和地面链路服从瑞利分布的情况下, 推导出基于门限设置的信道状态信息反馈下系统的反馈中断概率、遍历容量和平均反馈用户数的闭合表达式。最后, 计算机仿真不仅验证了理论分析的正确性, 而且证明了所提出的基于门限设置反馈的多用户调度方案在性能几乎不变的情况下, 显著降低了系统反馈量。     

多用户卫星通信系统的中断性能分析

针对卫星通信系统，分析了基于门限判断放大转发(amplify-and-forward, AF)协议情况下的系统中断性能。首先,考虑星载天线增益和卫星链路损耗,并假设卫星链路的小尺度衰落服从阴影莱斯(shadowed-Rician, SR)分布,推导出多用户卫星通信系统的中断概率闭合表达式。然后，为了便于进一步分析系统的性能,推导出高信噪比(signal noise ratio, SNR)条件下系统中断概率的渐近表达式,得到系统的分集度和编码增益的解析表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性,并分析了用户数和信道参数对多用户卫星通信系统性能的影响,从而为实际系统设计提供了参考和依据。     

多用户卫星通信系统的中断性能分析

针对卫星通信系统,分析了基于门限判断放大转发(amplify-and-forward, AF)协议情况下的系统中断性能。首先,考虑星载天线增益和卫星链路损耗,并假设卫星链路的小尺度衰落服从阴影莱斯(shadowed-Rician, SR)分布,推导出多用户卫星通信系统的中断概率闭合表达式。然后,为了便于进一步分析系统的性能,推导出高信噪比(signal noise ratio, SNR)条件下系统中断概率的渐近表达式,得到系统的分集度和编码增益的解析表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性,并分析了用户数和信道参数对多用户卫星通信系统性能的影响,从而为实际系统设计提供了参考和依据。     

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。     

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。当信号到达目标节点后，基站从目标节点处收集所有可达通路，通过对比各通路的信道参数，选出一条最好的传输通路。基于所提中继选择策略，在非机会式NOMA系统中，提出一种新的协作传输方法，该方法在中继传输过程中剔除了多余信号以降低信号间干扰。仿真结果表明，在相同条件下，采用所提策略的协作传输方法比随机中继选择用户中断概率更低，有效降低了系统复杂度。     

基于最优中继集合选择的HDAF算法

为减少协作通信系统资源消耗,提出了一种基于混合译码放大前传(hybrid-decode-amplify-and-forward, HDAF)的中继选择算法。该算法以降低系统的中断概率和最小化总功率为目标,采用等效信道增益参数排序的方法,得到了最优中继集合的选择算法。该算法既保证通信过程更可靠,不易中断,又减少多余中继节点的使用,节省资源。仿真结果表明,采用最优中继集合选择算法,在10~30 dB的信噪比范围内,HDAF协作方式的中断概率要小于放大转发(amplify-and-forward, AF)和译码转发(decode-and-forward, DF)协作方式。该算法与功率分配相结合,在相同中断概率条件下,源节点所需功率比AF和DF协作方式少1~4 dBm,节约了系统资源的消耗。     

宏最大比合并系统的中断性能分析与仿真

利用矩生成函数和高斯-厄米特积分推导出Nakagami-Lognormal信道环境下宏最大比合并系统输出信噪比概率密度函数的闭式表示,并由此分析了系统的中断概率。仿真结果验证了表达式的正确性。分析表明在分布式接入系统中影响系统中断性能的主要因素是阴影衰落;对于分集支路的不均衡情况,阴影和小尺度衰落的不均衡对性能影响较小,而区域均值的不均衡对中断性能有显著的影响。     

基于网络编码和中继选择的无码率协作传输

高频谱利用率的协作中继传输设计,是协作通信领域的一个研究难点。针对这一问题,结合网络 编码和中继选择协作,提出了一种新的无码率中继协作传输方案。在传输当前消息块的同时允许传输下个消 息块的部分信息,从而减少所需的传输次数,提高频谱效率。将准静态瑞利衰落信道等效成相应的删除信道, 分析了目的节点译码所需传输次数的概率质量函数和平均传输次数,并与其他无码率传输方案进行了性能 比较。理论分析和仿真结果表明,采用网络编码和中继选择的无率传输系统在传输次数上进一步改善系统 性能。     

大规模MIMO中继系统基于LoS的等增益传输方案

在中继分布大规模多输入多输出天线阵列情况下,对莱斯衰落环境中的双向放大转发多对中继系统进行了探讨。为了能有效减轻信道估计负担、提高频谱利用率,首先提出了一个只基于视距(line-of-sight, LoS)分量的线性传输方案。该方案采用实现复杂度低的等增益合并与等增益传输相结合的中继处理。然后分别推导了该方案无功率缩放和有功率缩放情况下的渐近可达速率闭式表达式。与传统的基于全部信道状态信息的线性传输方案比较,该方案更宜在LoS分量较强的情况下得到应用。     

不均等双向解码转发机会中继通信性能分析

双向中继通信在保证传统单向协同通信空间分集收益的同时提高了频谱利用率。在双向不等速率要求场景下,针对结合解码转发网络编码的双向机会中继通信系统模型,给出了系统通信的近似中断概率闭式表达,并且提出了已知信道瞬时信息条件下的功率优化分配方法。仿真结果分析验证了解码转发双向机会中继通信的中断概率性能,表明在功率优化分配后和中等信噪比条件下,解码转发双向机会中继通信比模拟网络编码方式有2~3 dB的收益。     

目的端控制中继协同ARQ策略研究

提出了一种新的中继协同Rayleigh衰落ARQ策略:基于目的端中断概率的目的端控制ARQ策略.此策略根据性能需求预先设定信噪比门限,由目的端瞬时信噪比是否低于此门限即是否中断决定是否重传.当高于此门限时不需重传,大大减小时延.块衰落下的理论分析和仿真结果表明,源和中继的上行链路质量越差,目的端平均接收信噪比越小,ARQ带来的性能增益越大.     

无人飞行器中继双跳无线链路中的优化设计及性能分析

基于无人飞行器(unmanned aerial vehicle, UAV)的中继传输系统为远距离数据传递提供可靠高效的无线链路,是当前通信领域的一个研究热点。本文首先建立基于UAV的双跳放大转发(amplify-and-forward, AF)中继链路传输模型,得到等效的输出信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)表达式;接着提出最大化互信息量准则下的最优波束形成及功率分配方案,并进一步推导出双跳中继系统中断概率和遍历容量的解析表达式;最后计算机仿真不仅验证了所提出的优化方案和性能分析的有效性,而且证明了UAV中继平台配置多天线和优化设计所具有的优越性。     

基于非正交多址技术的协作中继传输方案

针对星地频谱共享网络中深衰落认知用户传输速率低的问题,提出了一种基于非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)的协作中继传输方案。该方案的源节点采用NOMA技术广播信息并根据信道特性自适应地调节功率分配因子,中继节点通过中继-源节点功率比参数合理设置其传输功率并进行译码转发,在功率受限情况下最大化认知用户的传输速率。数值分析结果表明,功率比在一定范围内时,与正交多址接入的协作中继方案相比,该方案的传输速率提高了13.7%左右;当两种方案传输速率相同时,该方案的功率节约30%左右。     

一种适用于我国的TDRSS星座方案

提出了一种适用于我国的跟踪与数据中继卫星系统(tracking and data relay satellite system,TDRSS)星座方案。系统以中轨卫星星座为基础,由卫星星座、星际链路和地面信关站组成,可为我国的低轨航天器与地面站之间提供不间断的数据链路。理论分析和仿真结果表明,采用该星座方案的卫星中继系统能全天时覆盖全球低空空域,有较好的对地覆盖特性。