车联网中车-车通信系统在n-Rayleigh信道下的性能分析

文章在n-Rayleigh衰落信道下,研究了使用选择合并（electioncombining,SC）接收的车—车通信系统的平均符号误码率（average symbol error probability,ASEP）和信道容量性能。文章基于积分法,分别推导了车—车通信系统采用M进制相移键控（M-ary phase shift keying,MPSK）和M进制脉冲幅度调制（M-ary pulse amplitude modulation,MPAM）的平均符号误码率的精确表达式和信道容量的精确表达式。然后在不同系统条件下,分别对平均符号误码率和信道容量性能做了数值仿真,理论分析结果与仿真结果相吻合,验证了理论分析结果的正确性。仿真结果表明,随着分集支路数的增加,系统的ASEP和信道容量性能得到了很好的改善,当使用QPSK调制信噪比为16dB时,分集支路数L=1,系统的误码率是7×10-2,信道容量是4bps/Hz;分集支路数L=2,系统的误码率是1×10-2,信道容量是5.1bps/Hz;分集支路数L=3,系统的误码率是2×10-3,信道容量是5.8bps/Hz。     

基于TAS/STBC方案的无线传感器网络系统的性能分析

在莱斯衰落信道下,基于发射天线选择(TAS)和正交空时分组码(STBC)方案,研究了无线传感器网络(WSN)系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法,推导出了使用多进制正交幅度调制(MQAM)和最小频移键控调制(MSK)的无线传感器网络系统的ASEP性能的精确闭合表达式。然后对不同条件下的系统性能做了数值仿真,数值仿真结果与理论分析结果相吻合,验证了理论分析结果的正确性。仿真结果表明:随着发射天线或接收天线数的增加,系统的ASEP性能得到了很好的改善,当使用16QAM调制,当SNR=12 dB,(3,3;6)系统的误码率是1×10-3,(4,4;8)系统的误码率是3×10-4,(5,5;10)系统的误码率是5×10-5。     

SDC接收系统在n-Rayleigh信道下的性能分析

在n-Rayleigh信道下,研究了切换合并接收系统的平均符号误码率和中断概率性能。基于信噪比的概率密度函数的方法,推导了切换合并接收系统在n-Rayleigh衰落信道上采用q进制相移键控调制,和脉冲幅度调制的平均符号误码率的精确和近似表达式。同时,也得到了中断概率的精确闭合表达式。对不同系统条件下的平均符号误码率和中断概率性能做了数值仿真,验证了理论分析结果的正确性。仿真结果表明：分集支路数L,衰弱因子n,以及切换门限[rth]对系统的平均符号误码率和中断概率性能有着重要的影响。     

车联网中车-车通信系统性能分析

车联网中的车-车通信系统,在未来智能交通中将发挥极其重要的作用,是人们未来生活中不可缺少的一个重要组成部分。文章在双瑞利衰落信道下,研究了使用发射天线选择（transmit antenna selection,TAS）和正交空时分组码（orthogonal space-time block code,OSTBC）的车-车通信系统的平均符号误码率（average symbol error probability, ASEP）性能。利用基于标量加性高斯白噪声（additive white Gaussian noise,AWGN）信道的方法,得到了车-车通信系统使用多进制正交幅度调制（multiple quadrature amplitude modulation,MQAM）和多进制相移键控调制（multiple phase shift keying modulation, MPSK）在接收端的信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）表达式。然后对不同条件下的ASEP 性能做了数值仿真,仿真结果表明：随着发射天线或接收天线数的增加,系统的 ASEP性能得到了很好的改善,当使用 QPSK 调制,信噪比为6dB 时,（3,3;6）系统的误码率为2×10^-3,（4,4;8）系统的误码率为2×10^-4,（5,5;10）系统的误码率为2×10^-5。     

发射天线选择正交空时码系统的性能分析

分别针对瑞利衰落信道和Nakagami衰落信道,研究了使用发射天线选择(TAS)和正交空时分组码(STBC)的多输入多输出系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法,推导出了采用脉冲幅度调制(PAM)、相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)的精确和近似的ASEP闭合表达式。然后对不同条件下的系统性能做了数值仿真,验证了分析结果的正确性。     

基于Q-学习算法的矿井自适应OFDM调制研究

针对传统基于固定信噪比门限的自适应OFDM(正交频分复用)调制技术应用于复杂矿井信道时,由于反馈信道状态与实际信道状态不能完全匹配,导致误码率高和吞吐量低的问题,提出了一种基于Q-学习算法的自适应OFDM调制方法,并将其应用于矿井自适应OFDM调制系统。该系统由发送端、矿井无线信道和接收端组成,发送端为矿井下装有传感器的小车,可以在狭长的巷道内自由移动。发送端利用Q-学习算法在与矿井无线信道的动态交互中不断更新状态-动作值函数,并根据更新的状态-动作值函数,采用贪婪策略来选择调制方式,逼近最优自适应调制策略,以达到降低系统误码率、提高通信吞吐量的目的。与基于SARSA算法、固定信噪比门限的2种矿井自适应OFDM调制系统性能进行仿真对比,结果表明:矿井小车在匀速和移动速度变化状态下,基于Q-学习算法的自适应OFDM调制系统平均误码率分别为1.1×10~(-3),2.1×10~(-3),总吞吐量分别为3 115bit,2 719bit,均优于基于SARSA算法和固定信噪比门限的自适应OFDM调制系统,且系统中Q-学习算法收敛速度优于SARSA算法。     

超宽带Pre—Rake接收技术研究

针对当前超宽带系统接收机误码性能较低、复杂度较高的缺点,提出了一种采用DS-PAM调制的Pre-Rake分集合并接收方案.方案基于IEEE802.15.3a的超宽带标准信道模型,首先将DS-PAM调制的发送信号,经信道传输后,在接收端对最强径信号做采样判决.基于蒙特卡罗仿真,对Pre-Arake、Pre-Stake、Pre-Prake等三种不同结构和不同支路数下的接收机性能进行了分析,并比较了不同脉冲传输速率和不同信道环境下的Pre-Rake接收机和Rake接收机的误码率.仿真结果表明,在传输速率较高且多径衰落严重的信道环境里,Pre-Rake接收机的误码率明显低于传统的Rake接收机,即Pre-Rake接收机可以有效的克服码间干扰和多径衰落.     

多窃听者场景下TASP/MRC系统的物理层安全性能分析

为评估信道预测发射天线选择(TASP)/接收最大比合并(MRC)联合收发分集无线通信系统在瑞利块衰落信道条件和多窃听者场景下的物理层安全性能,针对基于最小均方误差信道预测器的TASP/MRC无线通信系统,推导其非零安全容量概率、安全中断概率以及渐近安全中断概率的精确解析表达式。在此基础上,分析窃听者数目、归一化延时、收发天线数等参数对系统物理层安全性能的影响。数值计算与仿真结果表明,在TASP/MRC系统中,减小归一化延时及窃听者数量或增加合法接收端天线数能够提高物理层安全性能,在高信噪比情况下,物理层安全分集增益等于合法接收端天线数,而与窃听者数目及其收发天线数无关。     

MFSK/FFH-MA系统参量优化设计

为使快跳多址(MFSK/FFH-MA)系统吞吐量达到最大,从优化系统参量的角度入手,分析了删除和硬判决两种译码信道模型下MFSK/FFH-MA系统的最优调制数M、分集数L、用户密度λ之间的关系;进一步研究发现,带宽受限时MFSK/FFH-MA系统参量(调制数M、分集数L、跳频频率数N)之间存在制约关系。优化结果表明,在两种信道模型下,当(M,L,N)约等于(G,log2G,G)时,MFSK/FFH-MA系统吞吐量达到最大,其中G为带宽扩展增益。     

DVB-C2数字接收机的信道均衡方法

DVB-C2系统采用了4096-QAM调制,并结合OFDM技术在同轴电缆上获得接近12 （bit/s）/Hz的频谱利用率。然而相对于低阶调制,高阶QAM密集的星座点分布更容易受到信道估计误差的影响。分析了高阶QAM调制对OFDM信道估计精度的要求,针对同轴电缆信道的慢时变特性,提出了一种噪声抑制的信道均衡方法。计算机仿真结果表明,与传统的信道均衡方法相比,在高信噪比时,提出方法的误比特率性能优于传统方法约3 dB。     

多径衰落信道MIMO-OFDM系统容量分析与仿真

为了分析MIMO-OFDM系统性能,研究了MIMO-OFDM系统在瑞利多径信道下的容量.首先,就可识别路径数及信道相关性对MIMO-OFDM系统容量影响进行了分析与仿真,仿真结果表明,MIMO-OFDM系统的容量随着多径数的增加而增加,但当多径数较大时,容量增加量逐渐减小;相关性给MIMO-OFDM系统带来容量损失,随着相关程度的增加,容量损失急剧增加.其次,对MIMO及MIMO-OFDM系统容量进行了比较,研究表明,MIMO-OFDM系统的容量集中度比MIMO系统好,并且,信噪比为10dB时,MIMO-OFDM系统的容量比MIMO系统容量大4bit/s/Hz左右.     

Capacity of orthogonal space-time block codes in MISO fading channels with co-channel interference and noise

Orthogonal space-time block codes(OSTBCs) are an efficient mean in order to exploit the diversity offered by the wireless multiple-input multiple-output(MIMO) channel. This paper considers capacity problems of OSTBCs over spatially correlated multiple-input single-out(MISO) Rayleigh fading channels in the presence of spatially correlated Rayleigh co-channel interference and additive Gaussian noise,and derives exact expressions of the ergodic capacity and outage probability(capacity distribution) for such OS...     

OFDM系统中新的编码调制算法研究

传统位交织编码调制（BICM）算法由于受信道准静止性和频率选择特性的制约，应用范围受限。该文将基于固定门限的子带自适应编码调制方法（AMC）和构造在双正交序列集上的比特交织编码调制方案结合，应用于正交频分复用（OFDM）系统中，提出一种AMC-BIC-OFDM级联系统，通过选择子带最低SNR高于门限且吞吐最大的参数作为该子带的调制参数，提高系统频谱利用率，弥补传统BICM由频率选择相关性和信道准静止性带来的编码分集损失，扩展BICM算法的应用。文章在分析系统成对错误概率的基础上，对级联系统的平均信息速率进行了仿真。结果证明，该文级联系统取得高出一般位交织编码调制系统2～6分贝的性能增益。     

Performance analysis of ad-hoc routing in heterogeneous clustered multi-hop wireless networks

This paper analyzes the performance of clustered decode-and-forward multi-hop relaying (CDFMR) wireless Rayleigh fading networks, and sheds light on their design principles for energy and spectral efficiency. The focus is on a general performance analysis (over all SNR range) of heterogeneous wireless networks with possibly different numbers of relays in clusters of various separations. For clustered multi-hop relaying systems, hop-by-hop routing is known as an efficient decentralized routing algorithm which selects the best relay node in each hop using local channel state information. In this article, we combine hop-by-hop routing and cooperative diversity in CDFMR systems, and we derive (i) a closed-form expression for the probability distribution of the end-to-end SNR at the destination node; (ii) the system symbol error rate (SER) performance for a wide class of modulation schemes; and (iii) exact analytical expressions for the system ergodic capacity, the outage probability and the achievable probability of the SNR (power) gain. We also provide simple analytical asymptotic expressions for SER and the outage probability in high SNR regime. Numerical results are provided to validate the correctness of the presented analyses.     

物理层安全星座模糊设计方法的性能研究

物理层安全加密技术是一种有效保证信息安全传输的物理层安全方法。此技术通过相位旋转、调制星座多样性、符号模糊、幅度调节和符号顺序变化等手段设计信号星座,保护调制方式与调制符号信息。现有的物理层安全加密技术存在密钥共享不保密和星座模糊度不足等缺点。多符号模糊(Mutiple Inter-symbol Obfuscation,MIO)方案采用人工噪声符号密钥与已调符号矢量叠加的加密方法来解决星座模糊度不足的问题。受MIO的启发,文中将信道系数与已调符号矢量叠加,提出了一种基于星座模糊设计(Constellation Obfuscatio Design,COD)的物理层安全加密方案。在TDD模式和信道互易的条件下,将合法信道的信道系数作为密钥,来解决密钥预分享不保密的问题。文中详细介绍了发端加密与合法接收端解密的完整传输过程,并针对高阶累积量的调制识别和智能攻击型窃听者进行接收处理分析;推导出瑞利衰落信道下的合法接收端误码率理论公式;对合法接收端、高阶累积量的调制识别窃听端和智能攻击型窃听端的误码率进行仿真,并对比了MIO方案合法接收端、窃听端的性能。仿真结果显示:合法接收端误码率为1×10-4时,COD方案的信噪比比MIO方案的低6 dB;对COD方案加密后,当信噪比为0时,调制识别成功率为11.8%,调制识别成功率最高可达25%且在信噪比大于40 dB后保持稳定;前3个数据包中,COD方案智能攻击型窃听端的误码率始终为0.284,知晓起始密钥的MIO方案窃听端的误码率则较低;信噪比在0~54 dB范围内时,合法接收端的误码率性能始终优于调制识别窃听端和智能攻击型窃听端。因此,所提COD方案能够保障安全通信,抵御调制识别和智能攻击型窃听者的攻击,并且COD方案的有效性和可靠性均优于MIO方案。     

Performance analysis of MIMO systems with arbitrary number transmit antenna selection and OSTBC in the presence of imperfect CSI

In this paper, the performance analysis of MIMO systems with arbitrary number transmit antenna selection (TAS) and orthogonal space-time block coding (STBC) in Rayleigh fading channels for imperfect channel state information (CSI) is presented. For the performance analysis, the moment generating function of the system effective SNR as well as its upper and lower bounds are derived. Then, accurate and approximate expressions of bit error rate (BER) of MIMO-TAS-STBC with MPSK and MQAM are further derived. Using the approximate BER formula and imperfect CSI, an adaptive antenna selection scheme is developed for minimizing the BER. The diversity gain and coding gain are analyzed at high SNR. The results indicate that the MIMO-TAS-STBC for imperfect CSI can only achieve partial diversity order KN and the coding gain is affected by K, N, code rate, modulation pattern, and channel correlation coefficients, when K transmit antennas are selected and N receive antennas are used. Simulation results show that the theoretical analysis matches the simulation result well, and the approximate expressions are close to the accurate ones but have a lower complexity.     

Nakagami-m衰落MIMO中继系统性能分析

研究固定增益放大转发协议,信源和终端需要配置多根天线,而中继只有单根天线的两跳中继转发系统。为获得空间分集,信源利用正交空时分组编码的发射策略,终端利用选择合并方式,简化中继配置的复杂度,采用固定增益放大转发的协议。导出Nakagami-m衰落下系统终端概率的封闭表达式与平均误比特率的封闭表达式,通过蒙特卡罗仿真和数值结果比较,验证了封闭表达式的精确性。