基于无线携能的协作NOMA系统安全性能研究

针对中继能量受限的多用户无线窃听场景,提出了一种基于无线携能的协作非正交多址接入(NOMA)安全传输机制并进行了性能分析。该传输机制首先对多天线基站进行最优发射天线选择,引入协作NOMA的全双工技术提高传输可靠性与频谱利用率,采用无线携能技术克服中继节点由于功耗过大引起的能量不足问题。为进一步衡量所提传输机制的系统性能,推导了用户的中断概率和安全中断概率并进行了系统性能分析。数值结果表明,通过合理设置NOMA功率分配比以及无线携能功率分割比有利于提高系统的性能,所提传输机制相对于协作NOMA和传统NOMA传输机制安全中断性能分别提高了33%与59%。     

多用户MIMO下行链路物理层安全研究

随着无线通信的迅猛发展,如何实现信息的安全传输,越来越受到研究人员的广泛关注。考虑实际的通信场景,即发送端已知不完备的信道状态信息(channel state information,CSI),研究了多用户多输入多输出下行链路的物理层安全性能。具体而言,以最大化系统安全容量为多用户调度准则,采用最大比传输波束成形方案,获得了系统安全中断概率(secrecy outage probability,SOP)的闭合表达式及在高SNR下的渐近结果。除此之外,也获得了在已知完备CSI情形下,系统SOP的准确的理论结果及渐近结果。研究表明:已知不完备CSI情形下,网络可获得的分集增益为K;已知完备CSI情形下,分集增益为K×N_B×N_S,其中K、N_B、N_S分别代表用户数目,基站的天线数目和用户的天线数目。最终,通过蒙特卡洛仿真,验证了理论分析的正确性。     

双向中继系统的中断概率分析

分析、比较两时隙无线双向中继系统采用中继放大转发和解码转发的中断概率性能。首先推导得出中继放大转发中断概率的一个下界,且仿真结果证明该下界是紧致的。然后,计算出中继解码转发中断概率的闭合表达式,得到当信噪比和复用增益足够小时,解码转发优于放大转发,反之,放大转发中断性能更优的结论。最后,通过仿真考查了中继节点的位置、时隙分配和速率分配对中断性能的影响。     

基于NOMA的无人机群应急通信系统总和速率优化

针对自然灾害后地面基础设施无法有效提供可靠通信的问题，提出基于NOMA的无人机群应急通信系统总和速率优化方案。该方案首先在无人机最大发射功率、地面用户服务质量等约束下，构建一种以地面用户总和通信速率最大化为目标的无人机群辅助应急通信模型；其次，通过改进模拟退火算法实现NOMA机制下无人机功率分配；最后，通过改进K-means算法对地面用户进行聚类，优化无人机与用户的路径损耗及视距链路概率完成无人机3D部署，实现系统总和速率最大化。数值仿真结果验证了所提方案的有效性。     

室内无线和电力线双媒质协作通信系统性能研究

基于对数正态分布的无线和电力线信道衰落,考虑发射功率、中继位置和脉冲噪声等因素,该文对室内无线和电力线双媒质协作的放大前传和译码前传中继系统进行建模和性能分析。针对对数正态分布衰落下积分求解性能闭合表达式的难题,首先利用对数正态分布变量和近似与Q函数变换等分别推导了放大前传和译码前传中系统采用选择式合并时的理论性能;接着根据理论计算和仿真分析了功率分配、中继位置、信道衰落和脉冲噪声参数等影响系统性能的规律。仿真验证了推导的理论性能的可靠性和准确性,相关结论为双媒质协作通信技术的应用提供了必要的理论支持。     

基于人工神经网络的联合中继和干扰选择策略研究

针对多中继通信网络,中继选择算法效率低及潜在窃听节点的安全威胁问题。提出一种基于人工神经网络的联合中继和干扰节点选择策略。首先,采用解码转发(decode-and-forward, DF)中继协议,构建存在窃听节点的多中继协作通信网络,结合协作干扰策略,推导得到系统安全中断概率的闭合表达式;然后,对神经网络进行训练,将相关节点的信道状态信息(channel state information, CSI)作为输入对模型进行训练,获得最优模型参数;最后,利用部分数据集验证模型,仿真结果表明对最优节点选择的正确率能够达到93%以上。与传统选择方案相比,所提方案实现复杂度降低且计算时间明显减少,并且有效改善了系统的安全性能。     

用电信息采集系统远程应急通道平台设计

目前除有线方式（光纤、PLC）外,多种新型无线通信技术（LTE、WiMax等）也在用电信息采集系统中大量应用。这类通信系统采用基站对区域内大量采集终端进行信息采集和管理,一旦出现故障,会引起大范围电力用户信息无法获取,影响整个电力输配系统的正常运行。设计了一种利用无人机搭建低空无线通信平台的应急方案,并对该场景下的空中无线信道进行了分析和建模,以此为根据,设计了基于宽带正交频分复用技术（OFDM）的远距离上行信道传输方案,并分析了该方案的通信性能和系统容量。仿真结果表明该方案可以满足10 km范围内的远程应急补站。     

实时电价下的用户中断管理

本文在阐述电力市场中可中断负荷的概念及相应的用户中断管理准则的基础上，详细介绍了一个比较成熟的基于可靠性的实时电价方案，在兼顾社会经济效益、电力公司收益、用户利益的前提下，提供了需求侧管理方面的一个具体模型。     

M-QAM调制下高空平台OFDM光链路误码性能

针对Gamma-Gamma分布大气湍流效应、几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响,研究了高空平台OFDM光链路通信模型的误码性能。建立了基于M-QAM调制的高空平台OFDM光链路通信模型,获得了OFDM光链路的载波噪声比,推导出总平均误码率的闭合表达式。仿真分析了在不同大气湍流强度、QAM调制阶数、抖动标准差和波束宽度等参数条件下,链路误码率与发射功率的关系。研究结果表明,在弱湍流条件或归一化抖动标准差小于0.6时,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度较为缓慢;不同QAM调制阶数或归一化波束宽度条件下,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度不明显。     

全双工和半双工自适应的电力线中继和功率优化分配算法

为了提高远距离通信能力,电力线通信目前主要采用两时隙的半双工中继技术。全双工技术可以提高系统频谱效率和解决电磁干扰问题,但其性能易受自干扰影响。提出了一种全双工和半双工自适应的电力线中继算法,并对其进行了系统性能分析。基于对数正态衰落和贝努利-高斯脉冲噪声的电力线信道模型,给出了不同双工时信号处理过程和自适应中继步骤;然后应用Gauss-Hermite变换和分区域积分等方法,推导了不同双工方式时的中断概率性能;接着用蒙特卡洛仿真验证了中断概率表达式的可靠性,并分析了双工方式、自干扰、中继距离、功率、信道参数对系统性能的影响;最后通过序列二次规划法得到最佳功率分配值。     

低自干扰的电力无线专网高可靠性规划方法

针对电力无线通信在规划中存在的问题,为更好地服务智能电网和开展分时长期演进(TDLTE)技术在电力通信等领域的应用研究,提出了一种低自干扰的电力无线专网高可靠性规划方法。通过利用基站信号的重叠覆盖提高基站或末端回传网络故障时用户业务存活的能力。通过对重叠的小区进行合并,避免了重叠小区的同频干扰,再通过优化组织基站的部署,在基站数量相同的情况下,增加了重叠覆盖时的平均站间距离,在保证网络性能的前提下提高了网络可靠性。该规划方案解决了现有技术的基站间同频重叠覆盖将导致相互干扰,异频重叠覆盖可能受到频率资源制约无法实施的问题。     

无线紫外光与射频混合链路中继协作方案性能分析

将无线紫外光通信与传统射频通信进行优势互补结合,针对双链路异构组网时的中继协作混合传输问题,采用建模与数值计算分析的方法,对比分析了不同策略和参数条件下系统的中断概率和误码率性能。基于无线紫外非直视散射信道和射频无线衰落信道的各自特点,建立了描述双链路并行传输中继与协作问题的模型,给出了3种典型情况下的传输策略。通过理论分析和数值计算的方法,给出了不同策略下混合链路中继的中断概率和误码率表达式,并在不同信道参数条件下对系统性能进行了对比分析。研究结果表明,相比于无线紫外光单链路传输,混合链路的中继协作策略在不同距离和不同参量条件下获得更低的系统中断概率。在误码率为1×10^-6条件下,双链路中继传输可以在不同湍流强度和不同莱斯因子情况下可获得约0.4～6.1 dB的信噪比增益改善。     

基于AOS与ATM协议互联的空——地组网技术

载人太空站、无人空间平台、深空探测器等空间任务系统的一个共同特征是需要在整个空间链路,即空一地、地一空之间传输多种类型、不同速率的数据.空间任务系统由空间无线网和地面网两部分组成.根据空间数据系统咨询委员会(consultative committee for space data systems,CCSDS)制定的高级在轨系统(advanced orbiting systems,AOS)协议和异步传输模式(asynchronous transfer mode,ATM)协议的特点,提出了一种基于AOS与ATM协议互联的空-地组网方法.仿真结果表明:该方法实现了异构网络(地面网与空间无线网)的互联,视频、语音等流媒体传输性能可满足用户对服务质量(quality of service,QoS)控制的要求.     

感知策略下的无线传感网络保密容量问题研究

无线传感器网络(WSN)指的是由可以感知和检查外部世界的传感器组建而成的分布式无线网络。得益于硬件系统的飞速发展,无线传感网络广泛应用到了军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。考虑到无线传感器受限于能量,计算能力等诸多因素,其引发出来的无线传感网络通信安全问题成为了一大研究热点。本文旨在探讨如何应用压缩感知技术保证无线传感网络的安全通信,针对放大转发式压缩感知技术下的无线传感网络安全保密问题推导给出了可计算的保密容量门限值。最后分别讨论了不同数目下的活跃感知节点,中继节点以及窃听节点对无线传感网安全保密容量的影响。仿真结果进一步验证了所推导的保密容量结论。     

蓝牙5.0 mesh组网技术及其在光伏电站中的应用

传统光伏电站光伏阵列内一般采用RS485总线通信方式组网,存在施工量大、组网困难、不易维护等弊端。Wifi、Zigbee、4G这3种无线通信技术较为成熟,已经在光伏发电领域取得了应用,但分别存在技术复杂、通信速率低、成本过高的问题。为了解决上述问题,文中引进了全新的蓝牙5.0技术,该技术具有实现简单、通信速率高、经济性好的特点。在分析了现有蓝牙组网技术的基础上,提出了一种光伏电站蓝牙网格网(mesh)组网方案,给出了具体的组网过程和简单可行的路由算法,通过分析计算论证了该方案具有较小的通信延时、良好的抗干扰性和较高的安全性,为光伏电站组网提供了新思路。     

支撑泛在物联的电力无线专网性能评估

针对无线通信技术受电磁干扰和通信安全限制在电力系统中的应用相对缓慢的情况,介绍了可支撑泛在物联的电力无线专网,根据电力新兴业务的通信需求,比较1.8 GHz和230 MHz TD-LTE系统的技术指标,选择前者作为工作频率构建无线专用网,并根据地形和通信需求设计了电力无线专网的建设方案。实测数据表明,任何1个基站发生故障后,信号覆盖率均能达到1 Mbit/s的要求,所建无线专网可为泛在电力物联网的发展提供有力的支撑。     

A low-complexity 3-D geometric model for the description of CCI in cellular systems

In this paper, we propose a three-dimensional geometrically based stochastic model for the study of co-channel interference in cellular mobile systems. Exact analytical expressions for the statistics of the angle-of-arrival (AoA) of the interfering signals at the base station and the outage performance of a cellular network are derived. Simulated results show the merits of our proposal compared to the two-dimensional approach. The uplink AoA distribution statistics are examined in relation to cell size, antennas’ height and frequency reuse factor. Furthermore, the impact of base station antenna radiation pattern, beam tilting and cell sectorization on system performance is investigated.