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。     

瑞利衰落信道下多天线系统格形码调制性能分析

下一代高速无线数据传输大多采用多输入多输出(MIMO)信道传输。采用格形码TCM调制,在瑞利衰落信道下,可改善误码性能,用公式法导出在瑞利衰落信道下,MIMO格形码调制系统的误码率性能界限,有利于采用实际方案的选择。采用平均最小自由欧氏距离估计误比特率,得到误比特率的封闭式表示,通过计算机模拟,在高信噪比情况下,这种估计方法与实际情况非常接近。     

基于发射相关的MIMO反馈增强与多用户调度方案

针对多输入多输出(MIMO)多用户系统基于瞬时信道状态信息反馈的调度算法中反馈链路负载比较大的问题,提出了两种基于信道发射相关矩阵的反馈增强与多用户调度方案.方案一中,信道相关矩阵的对应最大奇异值的右奇异向量被反馈回发射端,发射机从这些向量表征的子信道中选择增益较大且空间互相关最小的一组,由于信道相关矩阵变化缓慢,因而大大减小了反馈负载;方案二进一步要求每个用户反馈瞬时信道矩阵的最大奇异值,只有该值大于某个预设门限的子信道才有可能被发射机选择,排除了较差的子信道.仿真表明,当发射天线的离开角角度扩展较小的时候,这两个方案以较小的性能损失大大减小反馈量.     

分布式MIMO系统中基于矩阵分割的检测算法

针对分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中由于收发天线在地域上的离散分布所引起的异步接收问题,提出了一种基于矩阵分割的串行检测算法。该算法先从等效信道矩阵中划分出较小的矩阵,然后在此矩阵内进行检测。检测出的结果,部分用于干扰消除,部分用于和之后的检测结果合并。最后,从干扰消除后的信道矩阵中再划分矩阵,重复检测步骤,直至所有信号被检测出。在瑞利衰落信道下的计算机仿真表明,该算法与已有的分布式天线下的排序干扰对消(distributed antenna ordering successive interference cancellation, DA-OSIC)检测算法相比,可支持信号的连续发送,且随着发送序列的增长,算法性能逐步逼近DA-OSIC算法,并具有较低的计算复杂度。     

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。     

MIMO系统中基于斜投影的盲空时多用户检测算法

针对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)的码分多址(code division multiple access, CDMA)系统,提出了一种基于斜投影的盲空时多用户检测算法。该算法结合MIMO系统的空间分集技术与Alamouti空时分组码 (space time block coding, STBC)方案,自适应地跟踪干扰子空间和多天线信道,在此基础上对接收信号进行斜投影抑制多址干扰(multiple access interference, MAI),解决了传统的基于子空间的最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)盲空时多用户检测算法收敛速度慢和强干扰的情况下稳态性能低的问题,提高了多用户检测的鲁棒性,且计算复杂度较低。仿真结果表明该算法的有效性。     

相关MIMO信道下可变数目天线选择算法

提出两种多入多出（MIMO）系统可变数目天线选择算法,来动态适应多种相关MIMO信道环境。基于特征值准则的算法按照最小特征值与特征值总和之比动态选择天线,避免天线间的高度相关性;基于容量准则的算法在保证容量接近最大值的条件下,最小化天线数目。仿真结果表明,两种算法在天线选择后的容量均接近选择前的情况;通过结合链路自适应技术,可进一步得到优于无天线选择系统的数据速率和误码性能。     

无线传感器网络中的异步协作通信方案

为了改善多跳传感器网络的性能,提出了一种基于三种空间分集技术的异步协作传输模式.该模式是考虑非同步网络传输,多个传感器通过共享天线,形成虚拟多天线发送/多天线接收(MIMO)的协作通信,并利用空时编码、发射天线选择和信号空间分集三种空间分集技术,有效抵制传输信道的衰落,提高了系统的分集增益.通过蒙特卡罗仿真,结果表明,对比传统的单发单收传输模式和异步空时协作传输模式,该传输模式获得了更高的分集增益,提高了系统的性能,从而节省了网络的能量损耗.     

基于模糊层次分析的MIMO/SA多天线系统算法性能评估方法

多输入多输出（multiple input and multiple output, MIMO）和智能天线（smart antenna, SA）是第四代移动通信系统的关键技术,其结合的MIMO/SA多天线系统所采用算法的不同,直接影响系统性能,准确评估MIMO/SA多天线系统的算法性能,对于实际应用十分重要。结合波达方向估计算法、空时编译码算法、波束成形算法的算法性能指标,应用模糊层次分析法建立了层次结构模型,确定了各算法性能指标的权重和隶属度,得到了MIMO/SA多天线不同实现方案中不同算法的模糊综合评估方法,进行了仿真验证。仿真结果表明,评价方法能在不同的MIMO/SA多天线实现方案中选择出优化方案,对MIMO/SA多天线系统的方案设计与算法实现有较好的参考价值。     

大规模MIMO系统的智能天线选择与功率分配方法研究

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。     

无线Ad Hoc网络中CSCA协议的仿真研究

为了有效利用无线Ad Hoc网络中的信道资源,提出了一种多址接入协议,即信道选择冲突避免(CSCA)协议。该协议在公共信道上发送RTS/CTS分组实现握手,采用灵活的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,接收节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复ACK分组。最后,利用网络仿真工具OPNET构建了CSCA协议的仿真框架,并在此基础上,通过仿真评估了协议的平均信道利用率、平均分组延迟和分组丢弃率等性能。仿真结果表明,CSCA协议在网络传输业务量重的情况下具有较高的信道利用率、较小的分组时延和分组丢弃率。     

信道网络编码的联合迭代译码设计

在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了一种新型的适用于多址中继信道的信道 网络编码的联合迭代译码设计方案,即卷积Turbo码（convolutional turbo codes, CTC）与网络编码的联合迭代译码设计方案。方案中考虑到中继可能存在不能正确译码信源信息的情况,信宿可以有选择地选择合适的先验信息进行译码。仿真结果表明该方案具有较强的纠错性能,同时随着中继点和信宿端的接收天线NR和ND的增多,系统的纠错性能也随之增强,从而表明本文提出的方案广泛适用于多址中继信道环境中。     

基于差分编码调制的多址中继网络编码方法

现有多址接入中继信道（multiple-access relay channel,MARC）的网络编码技术多采用非差分调制,相干解调时会产生相位模糊。引用差分调制可克服此问题,但解调性能会损失约2.5 dB。为了弥补此损失,文中提出一种基于差分调制的比特交织编码调制迭代译码（bit-interleaved coded modulation scheme with iterative decoding,BICM-ID）方法。利用外信息转移图分析比较了两种编码（卷积码和低密度校验（low density parity check,LDPC）码）结合差分正交幅度调制（differential quadrature amplitude modulation,DQAM）在格雷和改进集合分割（modified set partitioning, MSP）映射下的性能,并做仿真对比。结果表明,对于差分调制,格雷映射比MSP映射更优。对于格雷映射,卷积码比LDPC码更优,有0.7dB的增益,且复杂度更低。     

OFDM协作网络中基于组合叠加导频的信道估计技术

针对三节点放大转发(amplify-and-forward, AF)的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)协作中继网络,为了高效获取级联和单跳链路信道状态信息(channel state information, CSI),本文提出基于组合叠加导频的信道估计方案。新方案在源节点和中继节点分别将不同的导频叠加到发送数据上,目的节点利用源导频和中继导频分别完成级联(S→R→D)信道和单跳(R→D)信道的估计。为了消除叠加导频方案中信息符号对于各链路信道估计造成的严重干扰,源导频设计采用发端预处理的数据置零叠加导频(data nulling superimposed pilots, DNSP)方式,并提出了基于协作干扰消除(cooperative interference cancelation, CIC)的中继导频设计方案,新方案一方面借助直达(S→D)链路检测符号来消除中继数据对R→D信道估计的影响,另一方面利用迭代重构来弥补源节点数据失真和提高检测性能。仿真结果表明,新方案在避免训练导频占用带宽开销的同时能获得与传统频分复用(frequency division multiplexing, FDM)导频相近的性能。     

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...     

基于不完全信道信息的MIMO双向中继系统线性预编码算法#br#

针对配置两个通信节点的多输入多输出双向中继系统,提出一种基于不完全信道状态信息的预编码设计方案,该方案综合考虑信道估计误差与信道反馈延迟的情况。在中继发射功率受限的条件下,以最小均方误差为准则设计以预编码矩阵为变量的优化问题,提出矩阵分解和联合迭代两种线性预编码算法。矩阵分解法通过矩阵分解推导得到中继矩阵的闭式解;联合迭代法利用迭代算法交替迭代来联合优化预编码矩阵和接收端处理矩阵,直到算法收敛数。仿真结果表明,随着信噪比由0到25 dB逐渐增大,与现有方案相比,矩阵分解法能有效地降低系统的误比特率,联合迭代法能获得最佳的系统性能提升。     

基于行空间映射的连续中继网络预编码干扰消除方案

针对转发放大(amplify-and-forward,AF)模式下双路径连续中继(two-path successive relay,TPSR)存在的中继间干扰(inter-relay interference,IRI)问题,提出了新颖的基于行空间映射的中继干扰消除方案。新方案对源节点信号进行交替行空间预编码,从而将接收期望信号与IRI信号映射到不依赖信道的正交子空间,在未知信道下实现IRI和累计噪声的完美消除,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰和累积噪声对TPSR性能的影响。在这基础上,推导不同信道估计误差下系统平均误比特率（bit error ratio,BER）的闭合表达式和近似表达式,并通过仿真验证理论推导的正确性。通过对比该方案与传统基于信道估计的干扰消除方案在不同估计误差下的检测性能,表明新方案能够完全消除IRI和累积噪声,有效提升连续中继网络性能。     

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.     

复数域符号相乘的差分网络编码

传统差分网络编码在解码转发方式下编码环节繁杂、中继检测复杂度高。基于此,文中提出复数域符号相乘的差分网络编码,并构建了中继检测方法一和中继检测方法二,能显著降低中继的检测和编解码复杂度。同时,将提出的编码方法拓展到多中继协作方式以获取高阶协作分集增益,并得到随机差分空时网络编码,其能获得的分集增益阶数为解码正确的中继个数。仿真实验和理论分析均验证了提出的复数域符号相乘的差分网络编码方法在单中继和多中继协作方式下的有效性。     

协作通信中继选择与功率分配的联合优化

最优中继节点的选择是协作通信系统必须解决的问题。根据目标节点信噪比要求提出一种选择中继节点的方案,并在此基础上推导了基于信噪比的源节点和中继节点最优功率分配方法。通过在matlab中仿真验证表明所提的功率分配方案能满足目标用户的信噪比要求,分析结果表明采用源节点的最优功率分配方案更有利于提高系统的功率效率。

Abstract：

The relay selection is one of the important parts in relay cooperative communication system.A strategy for relay nodes selection was proposed which based on signal to interference plus noise ratio constraints.The optimal solution for the power adaptation at the base station and the relay nodes was analyzed.Simulation results show that the proposed scheme achieves the respective target for multiple users.Results indicate that the optimally distributes power among the source nodes can improve system performance and energy efficiency,thus can be effectively used in cooperative communications.