新一代Wi-Fi的新型感知信息压缩方法

通信设备由于和雷达设备的工作存在重叠,也可以实现目标检测。但是传统的通信协议采用显式反馈传输信息,导致采用通信设备检测无法保留感知信息,因此可以对显式反馈的分解流程进行改进,从而在通信的间隙实现对环境目标的感知。在MIMO系统中,波束成型是发射端利用MIMO信道状态信息生成导向矩阵,从而提升接收端接收性能的一种技术。目前显式反馈波束成型是通信中波束成型的主流方式,接收端会对接收到的信道矩阵进行奇异值分解后转换成一系列角度值传回发射端。虽然采用传统的矩阵分解流程获得反馈矩阵可以有效降低反馈的冗余信息量,但是通常会丢失掉通信设备在感知过程中获得的大部分重要信息,从而导致利用Wi-Fi信号进行目标探测的功能受到限制。研究发现对于接收到的信道矩阵利用传统的分解方式获得的反馈矩阵特征向量无法保留目标的距离,速度信息。本文提出了一种新型的分解方式,基于信道矩阵的协方差矩阵,先求解左奇异矩阵,再利用左右两个酉矩阵正交向量的对应关系,进一步求解从而获得改进的右奇异矩阵,所提改进方法保留了目标的距离、速度以及角度信息,极大地提升了有效反馈信息量。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

传感器网络中提高吞吐量的机会波束调度算法

无线传播环境会影响传感器网络的信息传输质量,为了提高通信时信噪比和系统的通信速率,该文采用一种机会调度算法来有效地调度信道状态较好的传感器节点。中心节点采用多天线阵列,传感器节点采用单天线以节省功率和体积,通信分为两个阶段,导频阶段,多天线阵列随机生成酉波束;波束选择阶段,传感器节点接收导频信息后根据预设的阈值判断是否进入通信状态进而选择相应的随机波束。实验表明,机会调度算法可以有效地提高系统的通信速率。     

多天线无人机通信系统中的安全波束成形方案

针对第6代移动通信系统中多天线无人机通信下行链路传输系统,在有多个合法用户和单个窃听者的场景以及已知窃听者统计信道状态信息的情况下,提出了2种安全波束成形方案：一种是基于迫零算法的波束成形方案,在系统传输总功率受限条件下最大化系统可达安全速率,得到了波束成形权矢量和功率分配因子的闭合解;另一种是基于增强信漏噪比算法的波束成形方案,采用一种分式规划和交替方向乘子法（ADMM）相结合的迭代算法,实现波束成形权矢量和功率分配因子的设计.仿真结果表明,相比较于迫零算法,基于ADMM的增强信漏噪比算法能够有效地提升系统的安全性能.     

基于符号选择性传输的隐蔽通信方案

传统跳时通信侧重于增强信号的抗干扰与抗截获能力，对信号隐蔽性能研究较少。随着非法方信号检测时间颗粒度越来越精细，提升合法信号的隐蔽能力显得尤为重要。针对以上问题，提出一种基于符号选择性传输的隐蔽通信方案，通过细化发送时间颗粒度，在随机选择的单个时隙内随机选择不同符号周期进行信息传输，使得非法方对检测窗口内的通信时间和接收功率具有不确定性，从而发生检测错误。在三节点隐蔽场景下，推导了隐蔽概率下界闭式表达式，并进一步分析了最大隐蔽速率与最优发送功率的定量关系。仿真结果表明，与随机选择时隙的隐蔽通信方案相比，所提方案在隐蔽概率和隐蔽速率上分别具有25%和20%的性能提升。     

基于安全状态更新的信息年龄-能量权衡

考虑状态更新系统中传感器节点要尽可能及时地将随机生成的状态更新传送给基站，以信息年龄（AoI）作为时间新度量，同时引入平均保密年龄和保密年龄中断概率的性能指标，保证系统的通信安全性.采用实用的截断自动重复请求（TARQ）方案，传感器节点持续传输不断更新当前状态，直到达到允许的最大传输次数或生成新的状态更新.推导出平均AoI、平均峰值AoI的闭合形式表达式，以及平均能耗的表达式，通过优化物联网(IoT)设备的传输功率和平均传输功率约束下的最大允许传输次数来最小化平均AoI，实现系统的信息年龄-能量权衡.仿真结果表明，在相同的平均传输功率约束下，采用的TARQ方案比允许无限次重传的经典自动重复请求（ARQ）方案的平均AoI更低，性能更好.     

加权分数傅里叶辅助的上行NOMA隐蔽通信

针对一个具有两阶段检测器的上行非正交多址接入系统，提出了随机功率分配和加权分数傅里叶变换来实现隐蔽通信。在该非正交多址接入系统中，存在一个可靠用户和隐蔽用户传输信息给基站，同时存在一个监听者企图侦察隐蔽用户的通信行为。设计了一种两阶段检测器，包括能量检测阶段和相似度检测阶段。通过相似度检测阶段为能量检测阶段提供先验概率，降低检错概率。针对所设计的两阶段检测器，提出了一种随机功率分配和加权分数傅里叶变换方案去掩盖隐蔽用户的传输，其中可靠用户采用随机功率分配而隐蔽用户采用加权分数傅里叶变换。给出了期望最小检错概率、可靠用户及隐蔽用户的中断概率的闭合表达式，并进行了仿真。在隐蔽约束和可靠约束下研究了最大期望隐蔽速率，以优化可靠用户的功率分配。研究表明，所设计的检测器有更低的期望最小检错概率，并改进了系统的隐蔽性能。     

基于DDPG算法的MISO通信系统优化

无线通信系统中部署大量天线时会增加硬件成本,且能耗和信号处理的复杂性加大,针对此问 题提出了一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法的多输入单输出(MISO)通信系统优化方案。 研究智能反射面(RIS)辅助多用户的 MISO 系统,在连续状态和动作背景下,利用 DDPG 算法联合设 计基站端波束成形矩阵和 RIS 处相移,以最大化系统加权和率。 仿真实验结果表明,该方案与 FP 算 法的加权和率性能相当且收敛性较好,相比未部署 RIS 的方案具有明显优势。     

协作通信网络中基于Lagrange算法的中继选择和功率优化方案

协作通信技术可以有效获取空间分集,并进一步改善系统的性能。为最小化多中继解码转发(decode-and-forward,DF)协作通信系统的总功率,同时满足系统要求的数据传输速率,提出了一种基于Lagrange算法的中继选择和功率分配的联合优化方案。首先根据信源与中继的瞬时信道状态信息(channel state information, CSI)使信源的发送功率最小化,然后选择出最大的可解码中继集合,再利用Lagrange算法对中继功率进行优化,根据得到的信源和中继的功率分配,选择出最佳中继集合,达到最小化系统总功率的目的。仿真结果表明,相对于直传方案和机会中继(opportunistic relay selection, ORS)方案,本研究中总功率消耗明显减少。     

MIMO-OFDMA系统下行链路的一种自适应资源分配方案

为了在MIMO-OFDMA系统中利用延时的信道状态信息极大化系统吞吐量,提出了一种结合正交空时分组码与特征波束形成的传输方案,并在上述传输方案中提出一种低复杂度的两步子载波分配算法.首先根据用户平均信道质量与速率需求分配带宽,然后遵循标定星座距离最小的准则依次将各子载波指派给用户,获得多用户分集增益.最后在子载波间分配功率确保达到用户速率要求.仿真结果表明,该方案能充分利用具有时延的信道状态信息和多个发射天线有效提高系统吞吐量.     

下行RIS-NOMA系统交替优化波束形成方法

为了最大化可重构智能反射面(RIS)辅助多输入单输出非正交多址(NOMA)通信系统中的加权和速率，提出了一种分式规划和连续凸逼近结合交替优化主被动波束形成的方法。首先，利用分式规划将加权和速率问题转化成分式问题并解耦信号和噪声功率；然后，分别利用拉格朗日乘子法和连续凸逼近交替优化主被动波束形成，从而将非凸最大化加权和速率问题分解成多个凸优化问题迭代求解；最后，获得主动波束形成的最优解和被动波束形成的次优解。仿真结果表明，所提方法有效地解决了RIS-NOMA通信系统中的波束形成问题，并且用户能够获得理想的速率提升。     

多载波认知无线电无线携能通信资源分配算法

认知无线电可通过频谱感知提高资源利用率,但会产生感知能耗,降低传输能量.为了保证认知无线电的传输性能,提出认知无线电可利用多载波实现无线携能通信,并分配通信资源,实现系统性能优化.认知无线电利用部分子载波传输信息,采集剩余子载波上主用户射频能量,补充感知耗能.提出的子载波和子载波功率联合优化算法,在保证能量、干扰和总功率受约束的基础上,可最优化系统的吞吐量和能量.仿真结果表明,能量采集会占用传输资源,需要合理分配子载波,使其在速率和能量间取得性能折中.提出的算法通过采集能量补充感知能耗有效地提高了系统吞吐量.     

基于多RIS优化的空间调制安全传输映射策略

为保证信号传输的抗窃听安全,提出了一种可重构智能表面( RIS)辅助空间调制的安全传输映射策略。 首先,发射端通过与 RIS 间的瞬时信道质量选取不同空间调制和星座调制的映射模式提升窃听难度。 为保证合法接收者的保密速率和误码率,以最大化合法接收者的信噪比为目标,优化 RIS 的位置和相移。 同时,利用梯度投影法解决 RIS 相移的非凸恒模约束问题。 仿真结果表明,在较低信噪比下,所提安全传输策略能满足接收者的性能。在瞬时映射模式下,窃听者无法正确解码窃听信息,有效地保证了系统的抗窃听安全。     

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.     

基于随机频率间隔的OFDM-FDA雷达通信一体化波形设计

针对现有技术的不足,提出了一种基于随机频率间隔的OFDM-FDA雷达通信一体化波形设计方法.采用较少的脉冲发射多载波的雷达通信一体化信号,在不同阵元间增加了随机频率间隔以便在频域上区分通信数据,从而实现多载波通信信号的传输及频控阵雷达目标成像的功能.仿真结果表明,该一体化信号能够在发射较少脉冲的情况下,有效提高一体化系...     

联合功率分配的全双工MIMO中继最小速率优化

针对全双工多天线中继系统的端到端速率受到信道估计误差和发射机/接收机有限动态范围影响的问题,将中继端到端速率问题转换为加权总速率最优问题,提出一种联合功率分配算法．该算法通过联合优化源节点和中继节点的预编码矩阵,使系统能够根据信道状态信息联合分配源节点和中继节点的功率．仿真结果表明,联合功率分配算法相较于传统的单节点功率约束算法能够提升系统最小速率,抑制自干扰的影响．     

双功能雷达通信系统的多用户功率分配算法

为解决传统多用户双功能雷达通信系统因载波分配导致通信性能较差的问题,提高双功能雷达通信系统的资源利用率,提出了一种通信用户载波共享模型下的多用户功率分配方案,并通过构造合理的资源分配问题使得系统具有更优的通信性能。首先,建立双功能雷达通信系统的通信用户载波共享信号模型。其次,为保证双功能雷达通信系统性能,构造了以系统通信和速率最大并满足雷达信噪比下界、总功率和用户功率约束的优化问题,通过理论分析严格证明了优化问题的可行性。最后,为求解凸优化问题,提出一种多用户功率分配算法,通过引入辅助变量对目标函数进行二次转换,将其分解为两个优化子问题,继而通过交替迭代的方式进行求解。研究结果表明,相较于传统通信用户载波分配模型,优化后的通信用户载波共享模型通信和速率提高了约40%,从而验证了所提方案具有更优的通信性能,有效提高了系统资源利用率。本研究成果为提高多用户双功能雷达通信系统的通信性能提供了一种新思路和手段。     

MIMO系统中一种鲁棒的特征波束成形算法

针对发射端不能获得精确瞬时信道信息的多输入多输出(MIMO)系统,提出了一种鲁棒的特征波束成形算法。当接收端使用最小均方误差准则(MMSE)检测时,检测后的MSE矩阵在高信噪比下服从逆wishart分布。用MSE矩阵均值的标量函数作为优化目标,给出了当标量函数分别是schur凸函数和schur凹函数时的赋形向量,并研究了使用几种常用的标量函数时相应的功率分配算法。仿真结果表明:当发射端获得的信道信息不准确时,提出的算法表现出比传统特征波束成形算法更低的误比特率,并且当信道信息的不确定程度变化时,提出算法的性能有很好的鲁棒性。     

基于RIS-UAV协作的车载通信系统安全传输研究

针对城市复杂的交通环境导致车载通网络信息传输安全性低、数据速率缓慢以及地面中继受限等问题,提出一种可重构智能表面(RIS)辅助无人机(UAV)中继协作的车载通信系统安全传输方案。该方案首先根据系统平均传输速率最大化来设计无人机轨迹优化问题。接着,通过引入松弛变量的序列凸规划交替迭代算法解决无人机轨迹的非凸问题,得到平均速率最大化的UAV飞行轨迹。最后,通过适当调整RIS与窃听用户之间的位置来降低窃听信道容量,改善无线传输环境。数值分析表明,优化无人机轨迹,可以得到最优平均传输速率。在RIS技术辅助下通过合理设置参数,该传输方案能有效提高通信系统的传输速率,同时也能保证安全性能。     

基于OFDM的低压电力线载波通信系统仿真

电力线传输中出现的高噪声、高衰减、高畸变等特性严重影响通信质量.正交频分复用(OFDM)是实现宽带电力线通信的关键技术,有效克服了信道的多径衰落.本文在MATLAB/SIMULINK下建立了仿真模型并进行仿真分析,最后设计了图形用户界面(GUI),通过在界面设置参数来控制系统仿真的过程,这对实现系统仿真的可视化具有一定意义.     

TD-LTE-A系统下行多用户CoMP联合预编码算法

LTE-A中多点协作传输(CoMP)技术可以通过多点协作发送、协作干扰消除等策略提高系统容量,特别是能增强小区边缘用户的接收信干噪比(SINR),改善通信质量,为此,针对多用户CoMP(MU-CoMP)中多流联合发送波束成形算法设计问题,以接收信号平均SINR最大化作为目标函数,通过计算信道状态信息估计值以及多用户干扰、噪声的统计自相关矩阵,构造正则矩阵束,将最大化接收SINR的联合传输预编码矩阵求解问题转化为正则矩阵束的广义特征向量求解问题,设计的权重矩阵既对准最大增益的波束方向,又能有效抑制用户及流间干扰. 计算机仿真验证了该CoMP预编码矩阵联合设计算法能获得协作波束成形增益,且具有较强的鲁棒特性.