时间反转多用户系统中保密和速率优化的预处理滤波器设计

利用无线信道的特征通过物理层技术实现信息的安全传输是保密通信的一种方式。时间反转传输特有的时空聚焦特性使其具有天然的抗干扰和抗窃听能力,在单发射天线条件下也能获得较好的保密传输性能。该文研究两用户时间反转下行多址安全传输系统中,发送滤波器脉冲响应的优化问题。根据互惠原则将两个发送滤波器的联合优化问题转换为各滤波器的独立优化问题,进一步将其转换为寻找最大特征值及其对应的特征向量的问题,并通过迭代算法进行求解。仿真结果表明,针对保密和速率优化预处理滤波器后,系统的可达保密速率明显优于采用常规时间反转预处理滤波器时的系统和直接传输系统。     

下行时间反转非正交多址接入系统的设计与优化

针对时间反转多址接入系统在用户相关性较大时，用户间干扰严重，导致系统和速率下降问题，提出一种将时间反转多址接入技术与功率域非正交多址接入技术相结合的下行多址系统方案.将相关性较高的用户分为一组，组内用户符号采用非正交叠加传输的方式，不同用户组的符号采用时间反转滤波器进行预处理，实现多用户符号的同时同频传输.给出了一种用户分组算法，进一步在用户最小速率和基站的总发送功率约束下，采用迭代信干噪比注水算法优化用户的发送功率以最大化系统和速率.仿真结果表明，本文方案在配备单根发送天线、预滤波器采用迫零准则设计时高发送功率下的系统和速率比常规的时间反转多址接入方案约高30%；天线数目越多，性能优势越明显.     

基于半定规划方法的多个窃听用户认知网络物理层安全优化设计

针对具有多个多天线窃听者的认知无线电网络(CRN),为了使系统保密速率达到最大,该文把对主用户的干扰设计成为一个约束条件,通过对次用户发送端传输协方差矩阵的优化设计来提高物理层安全性能。在已知信道状态信息(CSI)时利用矩阵性质和Charnes-Cooper变换,将该非凸函数转化为一个半定规划(SDP),从而得到次用户发送端的优化方案。仿真结果表明,相对于现有二次优化传输策略,该方案能够使系统的保密速率更大,并在复杂度方面具有优势。     

人工噪声辅助的多用户安全传输方法

针对传统人工噪声辅助的安全传输方法无法适用于发射天线数等于接收天线数的多用户(Multiuser, MU)多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统的问题,提出了一种人工噪声辅助的多用户安全传输新方法。通过合理设计人工噪声与预编码矩阵,该方法可在同时满足所有用户传输需求的基础上,显著提升发射天线数等于接收天线数的MU-MIMO系统的安全性。同时,针对提出的方法进行了检测算法与平均保密速率的推导与分析。理论分析与仿真结果表明,所提方法可有效提升无线通信系统的安全性,在信噪比为20 dB时,该方法较传统方法的平均保密速率提升达到120%。     

能量收集系统中基于能量协同和协同干扰的保密传输方案

研究节点具备能量收集能力的中继窃听信道保密速率的优化问题,提出一种基于人工噪声协同干扰和节点间能量协同的物理层安全传输策略.各节点采用储能-发送模式工作,即先收集能量,再用于数据传输.中继节点采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声进行协同干扰.由于中继节点所需功耗较高,目的节点将用于发送干扰之外的剩余能量转移给中继节点.给出以最大化保密速率为目标函数,优化能量吸收时间比例系数和干扰功率分配因子的两步优化算法.仿真结果表明人工噪声和能量协同的引入能有效提高系统的保密传输速率.     

预滤波式均衡器的原理和实现

提出了一种新的均衡器——预滤波式均衡器。这种均衡器由预滤波器和白适应均衡器组成。它利用高效的相关估计算法，计算出所有多径的时延和幅度，然后使用多径拆分算法，设置预滤波器的参数，使得接收信号经过预滤波之后，畸变得到了改善，进而可由后面的自适应均衡器将残余的码间干扰完全消除。结果表明，在性能上它比传统均衡器有显著提高，可以补偿幅度为0dB的副径。     

大规模MIMO中继系统中多用户物理层安全传输方案

研究大规模多输入多输出中继网络中的多用户物理层安全传输方案.系统模型中假设窃听节点与源节点和中继节点间都有直接链路,窃听节点可以接收到源节点和中继发送的信号.在不能获得窃听者信道状态信息的情况下,大规模MIMO中继采用简单的最大比合并/最大比发射信号处理方案,并配合中继零空间人工噪声和目的端的协作干扰实现多用户的信息安全传输.对保密速率及其在中继天线数无限增长时的渐近值进行了理论分析,并进行仿真.仿真结果显示系统的保密和速率随中继天线数的增长而增长,最终趋于理论渐近上界值.仿真结果也表明即使窃听节点具有多用户间干扰消除能力,并能同时拦截源节点和中继发送的信号,采用本文的方案仍然能获得可观保密速率.     

一种基于多载波的多播系统物理层安全方案

受限于发送方天线数目,无线多播系统整体信道通常不存在零空间,无法利用传统的物理层安全技术保证其安全传输。针对这一问题,该文提出一种基于多载波的多播系统物理层安全方案。首先,建立了多载波多播系统物理层安全通信模型;之后,通过分配载波产生合法用户的信道零空间,在零空间内引入人工噪声保证系统的安全传输;最后,以最大化保密传输速率为目标,在系统总功率受限情况下,利用Kuhn-Tucher条件对各子载波功率进行了优化。仿真结果表明:该方案不受限于发送方天线数目,并且所提功率分配方法的系统保密传输速率比等功率分配方法提升约2 bit/(s Hz)。     

储能-发送模式的单天线两跳中继系统保密速率的优化

该文研究节点具有能量收集能力的两跳中继系统的物理层安全传输方案。考虑窃听节点与源和中继节点间都有直接链路的情况。每个数据传输时隙分为能量收集和数据传输两个阶段,各节点用收集的能量发送信号。中继采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声进行协作干扰,保护在两跳传输中传输的保密信息。以最大化保密速率为目标,采用迭代算法优化能量吸收和数据传输两阶段的时间分配比例系数和协作干扰功率分配因子。仿真结果表明优化算法准确,优化后的协作干扰方案能显著提高系统的保密传输速率。由于考虑了窃听节点在两跳传输中都能接收到信号的可能性,文中方案更贴近实际,并解决了一个复杂的优化问题。     

一种用于背板传输的6.25 Gbps均衡和预加重电路设计

利用0.35μm SiGe BICMOS工艺,设计了一种接收均衡和发送预加重电路。均衡部分采用2级级联的连续时间线性均衡器,补偿由于传输通道损耗带入的信号高频分量衰减。预加重部分采用了一种新型的开关电容式,电流注入结构进行比特位预加重,对高频信号进行预补偿,以降低由于信道衰减造成的ISI。测试结果显示该电路速率范围可达DC~6.25Gbps,均衡器最大可补偿-14dB@3.125GHz的信号衰减,驱动器输出预加重比例为6dB。