基于干扰对齐的中继MIMO窃听信道安全传输机制

考虑MIMO无线中继网络的安全传输问题,网络中每个节点配备多天线,可获得全部信道状态信息。将干扰对齐与协作干扰相结合,通过预编码使干扰机发送的干扰信号与发送端发送的人工噪声在合法接收端对齐,并与保密信号子空间相互独立,合法接收端可将干扰与人工噪声消除。在窃听端干扰、人工噪声和保密信号处于同一子空间,窃听端无法消除干扰和人工噪声,窃听性能受到较大的抑制。给出了发送端、中继端和干扰机的信号发送和预编码方案,以及合法接收端的干扰消除方案,并从保密速率和保密中断概率两方面对系统的安全性能进行分析和仿真。仿真结果表明,相比于其他系统,保密速率提升,而中断概率下降。     

无线携能OFDM中继系统的联合资源分配研究

在能量受限的中继系统中,无线携能通信技术是一种有效地延长其使用寿命的方法. 本文研究具有大规模天线阵列结构的正交频分复用（OFDM）解码转发中继系统的无线携能通信,其发送端配备了大规模天线阵列. 传输过程分为3个时隙,在第一个时隙,发送端运用基于最大比传输的波束成形向中继传输能量;在第二个时隙,发送端向中继发送信息;在第三个时隙,中继使用之前收获的能量向接收端转发信息. 讨论了信息和能量传输的功率在各子载波间的分配以及3个时隙的时长分配问题,提出了一种最大化传输信息速率的时间和功率联合分配最优算法. 仿真结果表明,该算法明显优于已有功率和时间分配算法.     

MIMO干扰信道中新的空时编码传输方案

针对3用户的多输入多输出干扰信道,提出了一种新的空时编码传输方案,设计了一种速率为2的空时码字,通过对该码字进行干扰对齐预编码使得后2个接收端接收到的非期望接收码字对齐,然后进行非线性运算消除这2个接收端的非期望接收码字,再通过单向协作链路以及接收端的非线性运算消除另一个接收端的非期望接收码字。与相同场景中的已有方案相比,所提方案在保持相同分集增益的同时,提高了传输效率。仿真结果显示,传输速率相同时,所提方案有较高的可靠性。     

STBC-MIMO系统中的空频均衡接收方案

提出了一种采用空时分组码(STBC)传输的多输入多输出(MIMO)系统的空频均衡接收方案。该方案对MIMO系统发送端天线进行分组，每组用2根发射天线发送一路独立的经过数据块级STBC编码的数据，以获得发射天线分集增益；在接收端采用单载波频域均衡和串行干扰消除(SIC)技术抵抗频率选择性MIMO- CDMA(码分多址)信道下的各种干扰。考虑了信道估计误差对系统性能的影响，并对算法复杂度进行了分析。仿真结果显示，在接收机复杂度增加不大的情况下，系统性能获得了很大提升。     

一种基于空间相关MIMO系统的鲁棒接收机

针对空间相关性中存在严重制约MIMO系统性能的问题,提出了一种具有鲁棒性的空间相关MIMO系统的接收方案。在发送端采用Alamouti编码以提高发射分集,接收端则将信道传输矩阵进行重建后,利用V-BLAST分层排序干扰抵消算法进行检测。仿真结果表明该方案在保证系统吞吐量和频谱利用率的同时,较之传统V-BLAST接收方案,具有更强的抗空间相关性能力,且复杂度较低。     

MIMO干扰信道中新的干扰消除方法

对于3用户的多输入多输出干扰信道,提出了一种基于空时编码的干扰消除方法. 每个用户采用速率为2的空时分组码,通过在每个用户的发送信号中引入零矩阵,消除第3个接收端的多用户干扰;通过对空时码字进行预编码和接收端的单向协作链路,消除其余2个接收端的多用户干扰. 与相同场景中的已有方案相比,所提方案在保持相同传输效率的同时,减少了反馈量,还实现了全分集. 仿真结果显示,收发天线的个数相同时,所提方案的可靠性优于相同场景中的已有方案.     

采用喷泉码和自适应调制的多中继传输机制

提出一种采用喷泉码和自适应调制的多中继传输方案,并给出相应的多中继选择算法.首先对结合喷泉码的几种调制方案的吞吐量进行分析,给出不同信噪比情况下的最佳调制方案,并分析衰落信道下自适应调制的性能;然后将喷泉码和自适应调制技术应用于多中继传输方案中,给出一种中继选择算法,并详细分析该方案的传输时间和能量消耗性能;最后对该传输方案进行仿真,并与其他传输方案的性能进行比较.仿真结果表明,该传输方案可明显改善系统的数据吞吐量,缩短系统的传输时间.     

协作多点系统和空间干扰对齐机制

提出了一种用于下行协作多点系统联合传输的和空间干扰对齐（IA）机制. 利用多小区联合预编码将从不同基站到同一用户的干扰对齐到一个特定维度的空间中,实现干扰空间的压缩;然后在接收端设计干扰抑制矩阵消除多用户间干扰. 从系统自由度（DoF）的角度理论分析了和空间IA机制的性能,给出了系统可达DoF上界,以及干扰信号压缩维度与系统可达DoF的关系. 数值仿真将和空间IA机制与传统正交机制和经典IA机制进行对比,验证了和空间IA机制可以获得更高的DoF与数据速率.     

最近中继协作算法研究

为提升多中继协作通信系统性能,提出一种最近中继协作的传输算法。算法通过选择最近的邻居节点作为中继来辅助传输。通过公式推导,计算出中断概率与小区半径和发送功率直接的关系,仿真结果表明,提出的算法得到的仿真结果更接近Genie-aided算法的理论值下界值,且优于直接传输和分布式协作传输方案。固定小区半径时,当达到一定的中断概率时,发送功率降低了6 dBW。     

两单播多跳网络的干扰对齐和功率分配方案

针对两单播多跳网络,在存在两个中继端的情况下,研究源端的干扰对齐预编码设计、中继的干扰消除解码和预编码转发设计,以及目的端的干扰消除解码处理. 对干扰对齐和解码需满足的约束条件进行分析,给出简化的网络干扰对齐的可行条件. 此外,对源端与中继端的功率分配进行优化. 最后对干扰对齐的可行性、功率分配的性能进行仿真测试. 表明在满足网络对齐约束条件后,干扰对齐可行,并且采用简化迭代注水功率分配算法较采用平均功率分配算法的系统容量有明显提高.     

译码转发中继系统中继节点选择及性能分析

在基于译码转发(DF)的多中继两跳传输系统中,为了达到系统传输速率和中继节点负载均衡的平衡, 提出基于负载均衡的中继选择方案. 同时, 利用极值理论分析了系统的平均传输速率和中继选择增益性能. 理论分析和仿真结果表明, 利用提出的中继节点选择方案, 系统可以同时满足中继负载均衡和系统传输速率的需求, 且系统传输速率和中继选择增益与系统中继数量成对数关系.     

考虑多个干扰节点的机会中继的性能分析

提出了考虑多个干扰的解码转发主动机会中继选择协议. 针对存在直通链路的中继模型,在多个干扰对中继节点和目的节点同时产生影响的情况及独立不同分布的瑞利信道环境下,推导出了目的节点采用最大比合并时的中断概率,并对结果进行了仿真验证. 在存在多个干扰的情形下,考虑干扰的中继选择方案优于经典的中继选择方案,中继选择协议可以减少干扰对系统的影响.     

OFDMA解码转发中继系统的最优资源分配

针对正交频分多址接入-解码转发（OFDMA-DF）中继系统,提出了以最大化系统加权和速率为目标的子载波分配、功率分配、传输方式选择和中继选择联合优化问题. 基于凸优化理论,提出了一种最优资源分配算法,其复杂度仅与子载波数成线性关系. 理论分析和仿真结果表明,结合用户权重的调整,该算法既可实现资源分配的公平性,又可有效利用中继节点的能力,提高系统容量.     

保障个体性能的半盲干扰对齐功率分配方法

针对盲干扰对齐机制平均功率分配导致功率利用率低的问题,提出了一种半盲干扰对齐功率分配算法.在功率受限场景下,该算法能够提高整体性能,同时保障个体性能.首先,分析了功率分配对盲干扰对齐性能的影响;其次,建立了功率受限的盲干扰对齐模型,提出了最大化传输速率同时保护用户个体性能的功率分配目标;最后,为满足目标函数的约束,提出基于回溯梯度下降的功率分配算法.仿真结果表明,相比于平均功率分配,所提算法可以将系统性提高约53％.     

基于布谷鸟搜索算法的用户选择和干扰对齐

为了实现蜂窝系统中单小区边缘用户正常通信,减少相邻小区间多个边缘用户对本小区边缘用户造成的干扰,提出了一种基于布谷鸟搜索算法的用户选择和干扰对齐算法。该算法首先用布谷鸟搜索算法对小区边缘用户进行选择,接着采用干扰对齐方法消除相邻小区间的干扰,最后通过预编码和基于最小均方差（MMSE）译码方法消除小区内用户间的干扰。该布谷鸟搜索算法与快速排序搜索算法相比具有更低的时间复杂度。数值分析表明与基于迫零算法的译码方法相比,该译码方法能够提高系统容量2 b·s-1·Hz-2,改善误码率4 dB。     

MIMO-OFDM网络中功率控制与波束赋形联合优化

针对多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统,提出了功率控制与波束赋形的联合优化算法,采用更加符合实际系统的干扰模型,将节能问题建模为功率控制与波束赋形的联合优化问题.为了求解上述非凸问题,基于上下行对偶原理和标准干扰函数理论,提出一种两阶段解决方案,并给出相应的理论证明该方案的收敛性.仿真结果表明,所提算法在多天线场景下相对于现有算法有更快的收敛速率,与传统的波束赋形方案相比,具有更低的能耗.     

基于mMIMO的MEC安全节能资源分配方法

移动边缘计算（MEC）系统在恶意用户干扰攻击和窃听的双重威胁下,会带来上行卸载受阻、用户信息泄露、系统能源利用率低等问题.对此,利用物理层安全技术防止窃听,并利用大规模多输入多输出（mMIMO）技术来减少干扰及用户能耗.此外,在时延受限的条件下,通过联合优化用户的卸载决策、发射功率以及卸载速率,实现用户总能耗最小化.针对此非凸的多目标优化问题,首先利用拉格朗日乘数法得到用户卸载数据量的闭合表达式,然后利用迭代算法得到用户最优的发射功率以及最大卸载速率.仿真结果表明,所提出的mMIMO-MEC安全卸载方案在解决干扰和窃听等安全问题的同时,有效地降低了系统的总能耗.     

环境反向散射通信辅助CR-WPCNs的中继传输

为了提高覆盖式认知无线供电通信网络（CR-WPCNs）的性能,将环境反向散射通信技术引入该网络中,以提高认知系统的吞吐量。在基于环境反向散射通信的CR-WPCNs中,考虑到认知发射机的传输距离有限,提出了一种基于非正交多址接入和能量收集的中继传输方案,以提高认知系统的通信范围和吞吐量。在信道处于忙碌状态时,需要考虑认知发射机进行环境反向散射通信和认知发射机及中继器进行能量收集的时间资源分配;在信道处于空闲状态时,需要考虑认知发射机和中继器利用收集到的能量分别进行有源数据传输的时间资源分配。将上述资源分配问题建模为一个吞吐量最大化问题,并利用拉格朗日乘子迭代算法进行求解。仿真结果表明,所提方案可以显著地提高认知系统的吞吐量。