分层动态虚拟 MIMO 的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量.在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配.而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法.该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量.仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量.     

DF多跳协作系统中基于最大系统容量的功率分配优化算法

针对多协作节点参与的多跳协作通信系统,以最大化系统容量为目标,在总发射功率受限的条件下提出一种译码转发(DF)模式下的功率分配优化算法,基于这种算法得到了最大化系统容量的功率分配最优解.仿真时采用BPSK调制.仿真结果表明,提出的算法和基于最小化中断概率优化算法、平均功率分配算法及直接传输相比误码率明显下降.     

动态移动云内协作传输性能分析

在分层异构移动云中,为了有效管理移动节点的功率消耗,同时考虑到短距离通信中的移动节点可以传输数据流给附近的节点,并减少移动节点将接收到的数据分配给其他移动节点所消耗大量功率的问题。基于已提出的分层异构移动云架构,联合考虑数据速率,分析研究了动态移动云协作传输算法。分层异构移动云中的协作传输算法有效地融合了蜂窝与短距离通信,可根据协作组中每个用户转发能力来控制蜂窝网络传输给每个移动节点数据流。通过对动态移动云中协作传输与非协作传输的能量消耗的比较分析,获得了动态移动云协作传输算法,节省了更多的能量,同时减小了数据传输的时延。研究结果表明,基于分层异构移动云架构的协作传输能改善数据传输的能量消耗。     

基于中断概率和差分信道质量指示信息的头节点选择算法

针对蜂窝短距离通信系统中用户头节点的选择性问题,提出基于中断概率和差分信道质量指示信息的头节点选择算法.算法利用了指数分布的功率增益和条件概率选出中断概率较小的用户;结合了协作小区反馈的信道质量指示信息进行差分比较;选出了小区间干扰最小的用户.理论分析和仿真结果表明,算法所选用户中断概率小,且吞吐量增加.利用所提算法进行蜂窝短距离通信系统中用户头节点选择,能提升系统通信性能.     

利用地理位置的中继选择及功率分配

在协作多中继蜂窝系统下行链路中,提出根据中继节点地理位置和吞吐量增益联合选取中继节点参与移动用户和基站间的协作通信方案,并运用凸优化算法分配各节点功率.仿真结果表明:该方案不仅改善了用户的误码率,并且提高了系统吞吐量.     

基于叠加调制和自适应功率分配的干扰抵消

为消除协作通信系统中各用户的相互干扰并自适应分配各用户的发送功率,提出基于叠加调制和自适应功率分配的多用户干扰抵消算法。各用户在发送自己信息的同时协助其他用户进行信息转发,采用联合设计的叠加调制函数形成重构信号,接收端利用该函数完成干扰消除。针对无线信道的多样性,以最大化系统容量为准则对各用户的重构信号进行自适应功率分配。多种网络模型中的仿真结果表明,本文算法能有效消除干扰,降低系统错误概率。相比结合固定功率分配的干扰抵消算法,该算法可获得1.5 dB的比特错误概率性能改善和5 dB的帧错误概率性能改善。     

基于用户协作干扰的IRS辅助安全传输方案

针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户进行通信,并且全双工用户在接收有用信号的同时发射人工噪声,从而增强系统信息安全传输.为了求解系统保密容量的非凸优化问题,利用交替迭代算法将其分解为3个子问题,分别对基站波束成形矢量、系统功率分配系数及IRS相移矩阵进行优化.在求解的过程中推导了波束成形矢量和功率分配系数的闭式解,并分别利用连续凸近似和黎曼流形优化两种算法得到了IRS的最佳相移矩阵.分析与仿真结果表明：所提出的方案能够快速收敛,且基于黎曼流形的优化算法具有更低的复杂度.与随机相位或固定功率系数的方案相比,该方案能够显著提高系统安全性能.     

分布式天线小区协作通信系统下行链路频谱效率的研究

针对多小区分布式天线系统中下行链路的干扰问题,提出将基站协作通信和分布式天线技术相结合,通过最大化最小的用户频谱效率,保证用户频谱效率的公平性.同时提出一种用户天线选择关闭算法,改进了传统的基站协作迫零波束成形技术在用户数接近最大值时频谱效率急剧下降的缺陷.仿真结果表明,采用分布式基站天线和用户天线选择技术的小区协作通信,可以获得更高的用户频谱效率.     

一种多波束通信设备的设计与实现

结合地空通信的技术特点,通过升空平台构建一套地空通信系统,提出了一种多波束通信设备的设计及实现方法,主要包括基于移动自组网技术的多波束微波通信设备和配套的多波束天线,对设备的技术特点和主要组成部分进行了分析,并对设备实现过程中的硬件设计进行介绍。新型多波束通信设备采用空分复用技术结合TDMA体制和自组织网络的工作方式,相比传统的地空通信设备,可显著提升用户容量。     

全双工蜂窝网络中用户协作D2D通信的性能分析与优化

提出一种蜂窝网络中全双工蜂窝用户协作D2D(device to device)通信机制,全双工蜂窝用户采用功率域叠加支持上行传输和D2D通信并发,为无直传链路的D2D用户对协作中继;分析了系统的可达速率域,提出了一种基于最大-最小可达速率的功率分配算法。仿真分析表明,随着自干扰消除性能的提升,系统的可达速率域扩大,全双工协作D2D通信的可达速率域显著大于半双工协作D2D通信,且蜂窝上行链路和协作D2D链路间存在可达速率折中;功率分配算法能根据信道状态动态调整蜂窝用户的发射 率和功率分配因子,功率效率高,且随着最大发射功率的增加,蜂窝上行链路和协作D2D链路的可达速率趋同,能满足最大-最小准则,兼顾蜂窝上行链路和协作D2D链路间的公平性。     

协作中继认知无线电中功率分配算法

基于协作中继的思想, 提出一种组成次用户协助主用户传输的系统模型, 用基于解码转发的Lagrange对偶优化功率分配算法进行功率分配, 解决了次用户接入主用户频段产生的干扰过大问题. 仿真结果表明, 该算法在保障次用户正常通信的前提下, 可大幅度降低对主用户的干扰, 即可有效增大主用户对外界环境的抵抗力, 并提高主用户的系统容量.     

协作中继认知无线电中功率分配算法

基于协作中继的思想, 提出一种组成次用户协助主用户传输的系统模型, 用基于解码转发的Lagrange对偶优化功率分配算法进行功率分配, 解决了次用户接入主用户频段产生的干扰过大问题. 仿真结果表明, 该算法在保障次用户正常通信的前提下, 可大幅度降低对主用户的干扰, 即可有效增大主用户对外界环境的抵抗力, 并提高主用户的系统容量.     

B3G/4G协作通信中基于MCPA门限的功率分配方法

针对协作通信中现有的功率分配方法没有考虑节点实际信道状况的缺点,提出一种新的功率分配方法.该方法以B3G/4G协作通信系统模型为基础,定义平均信道功率衰减因子的概念,并基于MCPA设定协作节点的选择门限.仿真结果表明,与现有的全平均分配和门限平均分配相比,该方法在各种信道状况下都有较好的性能,尤其在信道状况恶劣时,对系统性能有较明显改善.     

CoMP系统中的天线选择和功率分配联合算法

在协作多点传输(coordinated multiple points transmission,CoMP)系统中,为了提高小区边缘用户传输速率和系统总吞吐量,提出了一种联合天线选择和功率分配的优化算法.在基于信道容量增量的天线选择策略(antenraselection lased on capacity increment,CIAS)中,推导了当用户端采用最大比合并时用户信道容量的表达式,并根据所设定的信道容量增量选择出所有满足条件的天线;在最优功率分配算法(optimal power allocation,OPA)中,推导了协作多点多用户系统中用户传输速率的表达式,在总功率受限的情况下通过采用优化的迭代功率分配算法,得到了最优的功率分配.理论分析和仿真结果表明,与等功率分配策略(equal power allocation,EPA)和功率与信道增益成正比的功率分配策略(proportion to channel gain,PCG)相比,联合了天线选择和功率分配的算法不仅能最大提升对边缘用户的传输速率,而且能更好地提高系统的信道容量.     

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.     

基于非合作博弈论的CoMP-JP资源分配算法

为了提高LTE-A系统中协作多点联合处理技术(Co MP-JP)的资源利用率,保证中心用户和边缘用户在资源分配过程中的公平性和Qo S需求,提出一种以最大化系统吞吐量为目的中心用户和边缘用户联合处理的动态资源分配方法。首先,在功率给定的情况,每个簇内以保证用户的Qo S需求并最大化系统吞吐量为目的进行用户调度;其次,在调度完成后,为了协调用户间的干扰,实现系统的吞吐量的最大化,提出改进代价函数的非合作博弈控制算法,并证明该算法纳什均衡解的存在性与唯一性。实验结果表明:本文算法与现有算法相比,更能满足用户的Qo S需求和用户间的公平性,同时获得更高的系统吞吐量。     

利用水声通信原理解决随钻数据传输问题

在现有随钻数据传输技术的基础上,首次提出利用水声通信原理解决随钻数据传输难题的设想。首先选择钻杆内的钻井液作为水声通讯信道,并将其简化为一维、有限长、均匀、等截面波导。根据理想流体的小振幅波方程,讨论随钻水声信道的截止频率与黏滞力、非线性特性等因素的影响,确定通讯系统的频率、功率与传输距离等基本参数。然后提出建立随钻信道的分段、时变、分布式模型思路,适应信道结构分段变化、钻井深度随时间增加、信道参数时变分布等特点,仿真分析随钻水声信道的传输特性。最后通过定量计算水基钻井液、油基钻井液对水声信号的衰减,提出通过相控阵技术增强信源功率,提高信源质量与信宿检测能力。结果表明:利用水声通信原理解决随钻数据的高速传输问题是可行的,有望使随钻数据传输技术取得突破性进展,彻底解决随钻数据传输问题;结合钻井工程参数,可以选用的水声信号频率大于2 kHz,有效地避开了钻井过程噪声,有利于随钻信号提取;现有水声换能器、传感器可以满足3 000 m以内的随钻通信需求。     

基于非合作博弈论的CoMP系统功率分配算法

针对下行单用户多点协作传输系统(SU-CoMP)的资源分配问题,提出一种基于非合作博弈论的动态功率分配算法.首先协调不同用户在同频子信道上的发射功率,然后建立新定价机制下的功率分配博弈模型.在此基础上分析CoMP用户在其协作簇内功率分配时相互协作,推导该模型的求解算法,最后论证该算法纳什均衡解的存在性和唯一性.仿真结果表明,所提算法能提升边缘用户频谱利用率,减小功耗.     

一种基于SC-FDE的DF功率分配优化算法

协作分集是一种新兴的空间分集技术,能够有效地提高分集增益．而单载波频域均衡技术（SC-FDE）是一种有效对抗多径信道频率选择性衰落的关键技术．文中将这2种技术有机地结合起来,利用改进的空时编码方案并考虑到功率分配对系统性能的重要影响,提出了一种基于DF协议下的功率分配优化算法．并分别采用BPSK、QPSK和16QAM3种调制方式进行比较．仿真结果表明：在3种调制方式下与传统的等功率分配算法相比,新的功率优化算法的SER性能都有显著的提高．     

OFDM系统中基于网络编码的协作传输技术

协作通信是一种能够有效对抗信道衰落,增加系统吞吐量的空间分集技术。网络编码技术在平衡网络负载,增强网络健壮性方面有着显著的能力。在频率选择性信道环境下,将网络编码技术联合协作传输用于OFDM系统,并针对协作用户间信道可靠和不可靠两种情况,分别分析了系统的中断概率。仿真显示该策略能够有效提高系统在频率选择性信道下的传输性能。