不可靠中继解码转发的无线物理层安全性能研究

利用中继节点的协作以实现无线物理层安全.由于中继可能存在不可靠行为,将不可靠中继引入中继信道模型,建立了不可靠中继信道模型,从更接近实际的角度,研究在非理想解码转发情形下,中继在合作、自私和恶意攻击3种行为下,信道条件、中继位置、中继转发功率对安全性能的影响,及达到最大安全性能的条件.     

基于中继选择的协作通信系统 遍历信道容量分析

本文对中继选择协作通信网络系统的遍历信道容量展开研究.在假设独立同分布瑞利信道条件下,分别推导出机会中继选择算法和部分中继选择算法解码转发中继模式下一些重要因素的闭式表达式,包括累计概率密度函数,累积分布函数和遍历信道容量.结果表明,利用中继选择技术能有效提高系统分集度.此外,遍历信道容量性能受中继节点数目、链路信噪比的影响.通过数值仿真分析验证了理论闭式解的正确性.实验结果表明通过信道反馈状态信息调节最优数据发送速率,非中断信道容量能达到遍历信道容量.     

基于连续精细化分层广播编码的接收机协作策略及性能分析

在广播系统中用户间协作能有效改善系统的期望失真性能,但是在传统的协作方式(放大转发,解码转发)中,由于中继转发了对目标节点无用的信息,会造成系统额外的转发功率开销.针对此问题,提出基于连续精细化分层广播编码的接收机协作策略,利用连续精细化分层广播编码的结构特点,中继可以选择目的节点所需要的信息进行转发,在达到与解码转发协作方式相同的系统期望失真性能的同时,降低了中继节点的转发功率.     

随机分布多跳协作分集系统中断性能研究

针对解码转发(DF)多跳分集系统不能满足空间满分集和通信终端移动性不足的问题,构造了一种随机分布中继多跳协作分集系统模型.根据模型提出新的改进的选择性解码转发(SDF)算法,推导了在高信噪比条件下选择解码转发(SDF)中继系统的中断概率近似表达式.仿真结果表明在随机分布多跳协作分集系统中,SDF较DF相比能够有效提高此系统的传输可靠性,并能获得空间满分集增益.同时,得出此通信系统性能随着中继选择区域覆盖半径的增加而有所改善.     

随机分布多跳协作分集系统中断性能研究

针对解码转发(DF)多跳分集系统不能满足空间满分集和通信终端移动性不足的问题,构造了一种随机分布中继多跳协作分集系统模型.根据模型提出新的改进的选择性解码转发(SDF)算法,推导了在高信噪比条件下选择解码转发(SDF)中继系统的中断概率近似表达式.仿真结果表明在随机分布多跳协作分集系统中,SDF较DF相比能够有效提高此系统的传输可靠性,并能获得空间满分集增益.同时,得出此通信系统性能随着中继选择区域覆盖半径的增加而有所改善.     

协作分集中的移动中继研究

协作分集是近几年无线通信技术的研究热点.在协作通信中合理的选择中继能给系统带来更大的增益,进一步提高系统性能.主要研究了在中继中使用放大转发协议,接收端使用提高的信噪比合并方式,中继处于不同位置下的协作分集系统的性能,并对各种情况进行Matlab仿真,对仿真结果进行比较和分析.仿真结果表明,在中继、发送端和接收端三者的距离之比为1∶0.5∶0.5时,系统能够获得较好的性能.     

不确定行为下的物理层安全博弈

在多窃听节点存在的无线通信中,联盟内的协作中继转发接收到的信号到目的端能够有效地提高物理层安全传输的性能.然而,具有自私行为的中继节点会拒绝为其潜在合作者转发信息,并且自私行为具有动态变化的未知性.基于网络环境的贝叶斯联盟博弈,研究节点自私行为不确定条件下的联盟形成,通过节点与其他节点订制合同,得到贝叶斯核,进而形成纳什稳定的联盟结构.仿真结果表明该算法形成的不完全信息下的联盟结构与完全信息下的联盟结构相同,可以实现联盟节点安全效益最优.     

基于LDPC编码的混合转发协作模型

为有效解决LDPC编码在中继协作系统应用中存在的问题,提出基于LDPC编码的混合转发协作模型(HF-LDPC).根据放大转发(AF)和译码转发(DF)特点,当信道不好时,中继采用译码放大转发模式;而当中继完全正确译码时,中继切换到译码转发模式.同时充分发挥LDPC码字内码元间固有的相关性,通过不同的用户发送码字的不同部分,采用LDPC和-积译码算法,方案可获得分集增益和编码增益.仿真结果表明:基于LDPC 编码的混合转发协作模型性能优于其他协作模型,具有较好性能.     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF(放大转发中继)中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF(译码转发中继)中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并(MRC)。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

分布式空时码协作分集系统的性能分析

提出了一种基于分布式空时码的非正交协作分集(DSTC-NOCD)系统.利用译码转发(DF)中继信道模型,推导了BPSK星座调制下系统误码率的理论值,并分析了协作用户上行信道和用户间信道质量对系统性能的影响.仿真结果表明:与直接传输系统相比,DSTC-NOCD系统能获得显著的性能增益,在用户间信道高信噪比条件下能获得完全分集增益;且在可接受的性能损失条件下能够获得比OCD系统更高的频谱效率.     

协作网络中基于可信与不可信中继节点的物理层安全性能优化（英文）

为了获得最优物理层安全性能,在无线协作网络中提出了新的功率分配算法.提出了存在外部窃听节点时,可信中继节点采用放大转发和解码转发两种协作机制下的最优功率分配算法.此外,还提出了不可信中继节点采用转发放大协作机制下的最优功率分配算法,仿真结果表明在总功率一定时,对于可信中继与不可信中继的两种情况,所提出的新算法相较于传统的均等功率分配算法都获得了更高的安全容量.     

干扰受限的增量型机会中继选择协作通信

协作通信让用户以协作的方式传输信息,是下一代无线通信系统为提升频谱效率所采用的关键技术之一。实际无线通信中的期望信号除了受到信道衰落和噪声的影响外,还可能受到来自其他用户同频信号的共道干扰。随着用户数的增加,大量的共道干扰就会取代噪声成为影响无线通信质量的主要因素,称为干扰受限。提出全网总功率约束条件下的增量型解码转发机会中继选择协作通信策略,并研究该策略在Nakagami/I.I.D.Nakagami信道衰落和干扰受限环境下的协作通信性能。理论分析和仿真结果表明,该协作策略能够在Nakagami/I.I.D.Nakagami信道衰落和干扰受限环境中有效抵抗信道衰落和共道干扰,实现协作分集增益。当源节点和中继节点的功率可以灵活调整时,合理的功率分配可以进一步提升协作通信性能。     

双向中继信道中用户和中继协作干扰管理算法

针对目前提出的大部分双向中继信道中干扰对齐算法得到的结果通常不是系统全局最优解的问题,通过用户协作和中继协作设计预编码矩阵实现干扰对齐算法,优化整个系统的总速率性能.此外,分别通过用户和中继协作功率控制将干扰当作噪声处理,实现双向中继信道中的干扰管理.仿真结果表明:用户协作和中继协作干扰管理算法的系统整体性能都较好,当中继节点发送功率较大时,用户协作模式系统的总速率性能优于中继协作模式的.     

增强选择性机会中继解码转发协议

提出了一种增强选择性机会中继解码转发协议,采用了3种传输模式:直传模式,直接重复传输模式和机会中继解码转发模式,系统通过目的节点检测接收到的信噪比范围来选择传输模式.同时,给出了该协议的中断概率性能的精确闭式表达和吞吐量.通过理论分析和数值仿真表明:该协议不仅具有选择性机会中继解码转发的高中断概率性能,而且兼具增强型机会中继解码转发的高吞吐量性能.     

一种增强型选择放大转发机会协作分集协议

针对协作分集系统中放大转发协议存在的噪声放大问题,提出了一种增强型选择放大转发机会协作分集协议.该协议首先在多个中继中选择最优的中继,然后目的节点对源节点第1步广播的信息做出成功、半成功和失败3种反馈,源节点和最优中继节点根据反馈信息分别采取非协作传输、源节点重传和中继放大转发3种方式,由于加入了源节点重传,因此减少了中继放大转发次数及噪声的放大.理论分析和仿真结果表明,当中断概率为10-3、中继个数为4时,与增强型放大转发机会协作分集协议相比,该协议约有0.4dB的信噪比增益,并且达到了和理想分布式空时码相同的分集-复用折中.     

非完美CSI下大规模MIMO DF中继多用户对全双工通信系统性能研究

通过解码转发（DF）协议中继,研究了在非完美信道状态信息（CSI）下,多用户对双向全双工通信系统的性能.通过配备大量天线,可以大大增加通信系统的频谱效率（SE）.对到达中继端的信号采用迫零（ZF）线性接收处理并预编码,推导了SE的近似表达式,提出了与天线数量相关的功率缩放定律,讨论了在导频功率固定和变化条件下缩放因子的取值.所提的功率缩放定律可以在保持稳定的频谱效率的同时,将发射功率降低.研究了在非完美信道状态信息下,经过解码转发协议中继的多用户对双向全双工通信系统的性能.     

基于人工噪声和SWIET的安全双向中继通信

针对基于解码转发的对称双向中继网络的安全传输问题,提出一种基于人工噪声干扰和信息、能量同时传输技术(SWIET)的物理层安全传输策略.系统采用两时隙传输方案,能量收集节点利用第一时隙收集的能量发射人工噪声干扰,而用户节点和中继分别通过功率分配技术将目的节点先验已知的人工噪声干扰添加到有用信息中,以降低窃听信道的传输质量.建立双向中继网络窃听信道下联合能量收集和无能量收集节点的两种数学模型,推导基于人工噪声干扰的系统保密容量的数学表达式,分别求解两种模型的最大化系统保密容量下最优功率分配因子,并分析了SWIET技术对系统保密容量的增益.仿真结果表明:对应于不同的窃听节点位置,所提出的联合SWIET技术的方案能使双向中继网络保密性能改善3%~90%,且能量收集节点越靠近窃听节点,系统性能越好.     

基于SWIPT的协作中继系统动态时间分配策略

无线信息与能量同步传输技术为通信系统中能量受限型节点提供了解决方案,可延长节点生命周期。为研究时间分配对系统中断性能的影响,针对采用解码转发策略的SWIPT协作中继系统,研究构建系统信道容量模型,在满足系统最低传输速率的约束下,提出一种中继动态时间分配策略来优化传输。该策略首先对系统目的端节点的中断概率进行分析,推导得出系统中断概率与时间分配系数之间关系的表达式,然后以最小化中断概率为目的构建优化求解模型,利用迭代算法得到问题的解。仿真结果表明,与现有的传输策略相比,动态时间分配策略可以显著减少系统中断概率,能较好地改善系统传输性能,保障系统的可靠运行。     

采用随机酉矩阵调制的协作分集传输算法

针对分布式空时编码的最大比合并算法(MRC-DSTC)中处理矩阵存在零矩阵的问题,提出了采用随机酉矩阵调制的协作分集传输算法(RU-CD)。在中继节点,该算法首先利用随机生成的酉矩阵对中继节点各个天线上的接收信号进行处理,并通过正交扩频码序列将多个时隙的信号线性合并,随后再通过共轭处理使得中继发送的信号仅占用2个时隙传输;在目的节点,该算法可以利用复信号特性进行解码,实现发送信号实部和虚部的独立解码,因而降低了解码复杂度。仿真结果表明,在系统具有单中继节点以及2个中继节点的条件下,RU-CD算法分别比MRC-DSTC算法的误比特率降低了3dB和5dB左右。     

多天线中继系统中基于博弈论的协作通信

近年来,多天线中继系统在提高系统容量和可靠性方面有着显著的效果,多天线中继网络已经被认为是4G的热门技术.本文结合多天线中继系统与博弈论,将博弈论引入到多天线中继系统,针对放大转发的中继网络,在理想信道下,讨论协作与非协作的情况.给出不同信道节点的信噪比增益和协作率的纳什议价解.仿真结果表明,系统在采用最优的合并方式和次优的合并方式中,通过比较发现,采用最优的合并方法,对节点的协作率和信噪比增益有显著的提高.