衰落信道下的多天线最佳信道容量研究

在多天线高斯信道最佳容量的基础上,推导出在Nakagami和Weibull衰落下,采用分集技术的最佳信道容量的数学表达式。数值模拟表明信道容量与衰落程度和分集的性能有关。对于相同的平均信噪比,两种衰落信道容量随衰落程度的增大而增大,衰落程度对Weibull衰落信道容量的影响较大。对于相同的衰落程度,在平均信噪比相同的情况下,采用选择性分集比未采用选择性分集得到信道的最佳容量大。并得到了采用切换合并分集技术Weibull衰落信道下的最佳切换门限。     

模拟网络编码双向中继窃听信道安全性能分析

分析了模拟网络编码双向中继窃听信道可达安全速率特性的影响因素.建立了存在一个窃听者的窃听信道模型,并推导了可达安全速率的表达式.通过对特定场景进行数值仿真和分析,结果表明:当窃听者位于某些范围内时,存在可达安全速率为零的情况;通过增大窃听者和被窃听节点之间的距离、角度和优化节点功率分配,可以提高模拟网络编码双向中继窃听信道的可达安全速率.     

关于强对称离散信道信道容量计算的讨论

信道是构成通信系统的重要部分,用来传输和储存信息,而信息在信道中传输的多少不仅仅与信道本身的特性有关,还和信源的输入有关。讨论了信息论中的强对称离散信道,并给出其信道容量的一种算法,得出只有离散信源的输入呈等概率分布时,此时强对称离散信道才可以达到其信道容量.     

矿井巷道的MIMO信道几何模型及其信道容量分析

多输入多输出(MIMO)技术可以有效提高各种无线衰落信道的信道容量.通过建立矿井巷道环境下MIMO信道的几何模型,推导了该信道模型的空时相关函数,并对矿井下MIMO信道容量进行了数值仿真.仿真结果表明:矿井巷道中空间相关性对MIMO系统容量的影响很大,增加接收端天线数量、增大天线间距和采用自适应功率分配策略可以提高矿井巷道中MIMO系统的信道容量.     

多信道无线网络中窃听与干扰攻击的对抗策略

为了在无线网络中同时对抗智能干扰与窃听攻击,论文基于斯坦伯格博弈,通过功率控制的方法,设计了一个窃听与干扰攻击对抗策略。在该策略中,干扰者的目标是造成源节点的能量损耗与通信质量的下降,而源节点则通过功率控制来对抗干扰者的干扰,论文不仅严格证明了该博弈模型均衡的存在,而且提出一种分布式学习算法,使得博弈过程可以在节点间没有信息交换的情况下高效地收敛于该均衡。在此基础上,我们通过分析安全容量与窃听概率,证明了提高干扰信道的信道增益可以同时降低窃听者的窃听概率。在性能分析中,通过与其他博弈模型的分析对比,论文提出的策略在对抗非合谋的智能干扰与窃听攻击方面可以达到很好的抗攻击效果。     

N元强对称信道的信道容量代价函数计算

在平均费用受限制的条件下研究信道的信息传输率等价于求解信道容量代价函数,在信道费用函数取特殊值和输入分布为等概分布时,Ⅳ元强对称信道的信道容量代价函数C（F）取得极值且C（F）是关于F的上凸函数．     

数字水印的二进制对称信道容量理论

假设数字水印的原始载体由二进制字符组成,水印模型被化简为二进制对称信道来描述水印信息的嵌入与攻击过程.在此通信模型基础上,对数字水印的容量和安全性进行了理论推导,同时得到了无攻击和两类攻击情形下的容量和安全性指标的可计算表达式,为水印容量与安全性指标之间建立了明确的数学联系,对水印的理论与技术的发展具有较强的指导作用.实验认为按照该理论计算的结果比较贴近实际情况.     

矢量广播信道下CDMA和TDMA信道容量的比较

对矢量广播信道下TDMA(time division multiple access)系统和CDMA(code division multiple access)系统的速率和容量(sum rate capacity)进行了研究。在TDMA系统中,每一时刻基站只能向一个用户发送信号,而CDMA则可以同时向所有的用户发送信号。对于TDMA系统,当信道是标量时,它可以达到速率和容量,而当基站带有多根天线时,TDMA的速率和容量就不是最优的。经过详细的分析,推导出了CDMA 系统在矢量广播信道下速率和容量的上界以及TDMA系统在矢量广播信道下速率和容量的下界。通过2个界的比较表明,在矢量广播信道下CDMA系统速率和最多是TDMA系统的min(M,K)倍,其中M是发射天线的数目,K是系统中的用户数目。     

窄带阈下信道的一个信息论模型

提出了nbit窄带阈下信道的3住处论模型，把判断数字签名参数r中是否含有阈下信息转换为一个假设检验问题来研究，用相对熵给出了窄带阈下信道安全度的定义，利用假设检验方法导出了nbit窄带阈下信道安全度公式，分析了该信道阈下信息完善保密的条件。     

大气湍流下无线光通信信道性能研究

无线光通信中大气湍流导致光信号在传输中产生光强起伏等现象,其影响成为无线光通信普及的一大障碍．基于大气湍流不同光强起伏信道模型,分别建立了弱、中及强湍流信道的中断概率与平均信道容量数学统计模型,研究了大气折射率结构常数和传输距离对湍流信道可靠性的影响．仿真结果表明,归一化闽值信噪比和通信距离的增加导致通信系统性能劣化．平均信道容量随着湍流强度的增大而降低,且随着接收机平均电信噪比增大,弱湍流下的信道容量增长速度明显大于强湍流．     

基于虚拟信道的快速密钥生成协议的安全性分析

在无线安全通信中,产生密钥并且保持其安全性是至关重要的。然而,由于无线信道的广播特性,在密钥分发阶段很容易受到各种攻击。利用多径信道的随机性是解决这一问题的可行方案。为了解决现有的基于物理层的密钥分配协议效率低并且依赖节点或者环境移动性的缺点,文献[12]提出了基于虚拟信道的快速密钥生成协议。该文通过理论证明:在多天线敌手的前提下,该协议不能在实现信息论安全的同时提高密钥生成率的理论上界。因此,该协议不是信息论安全的。     

影响MIMO系统信道容量性能的主要因素研究

为了研究多天线系统的信道容量特性,从信息论角度对使用多个发射和接收天线的多输入多输出(MIMO)系统的信道容量进行了理论推导,通过建立MIMO系统模型,分析了频率选择性衰落信道下的MIMO系统信道容量,重点探讨了信道相关性、天线距离以及Rician K-因子等因素对MIMO系统容量的影响,运用信息论理论对其进行了量化的分析,并通过计算机仿真进一步验证了结论。     

Rician衰落下空时分组编码信道的容量

在得到Rician衰落下正交空时分组码接收信噪比的基础上,首先得到了单位时间片上Rician衰落下正交空时分组编码信道的平均容量,并通过Porteous引理进一步给出了一种衰落环境下平均信道容量的近似计算方法。通过与数值积分以及Monte Carlo仿真结果的比较表明:文中给出的表达式完全可以用来近似计算Rician衰落下的平均信道容量,且非常容易。     

空时分组编码信道与多天线系统信道容量比较

在研究瑞利衰落条件下正交空时分组编码信道容量的基础上,将其与多发送多接收天线系统的信道容量进行了比较。比较结果表明,正交空时分组码虽然编码简单,易于实现,但在信容量方面存在较大的损失,损失的程度与编码码率、信道矩阵的秩及收发天线数等因素有关。进一步研究表明只有当编码码率和信道矩阵的秩都为1时,才没有信道容量的损失。     

量化信道边信息下的对称容量研究

研究了慢变平衰落瑞利信道下,信道信息的量化反馈对系统对称容量的影响,给出了不同功率限制下的最优量化方案。在无功率控制时,问题简化为单一变量的极值问题;在有功率限制时,最优的功率控制方法是脉冲型功率控制,然后可以用迭代的方式求解最优边界点。数值结果表明：4 bit量化与无限量化性能十分接近;与无反馈相比,采用有限比特的量化反馈能获得明显的容量增益。与高斯输入时不同,在有限星座输入时,发送功率控制所起的作用更大,在相同量化级数下,有功率分配比无功率分配能使容量大致提高10%。     

量化AWGN信道的容量及最佳线性量化

分析了AWGN信道的输出被均匀量化后的信道容量,研究了基于信道容量最大化的最优量化问题. 结果表明量化比特数越多,为保持相同信道容量所需的信噪比则越少. 与无量化相比, 量化引起的信噪比损失一般在0～2 dB之间.一般采用最优量化时, 3 bit以上的量化造成的损失基本可以忽略不计. 给出了能使信道容量最大的最佳量化间隔的多项式拟合式.     

无线多载波信道的保密容量及最优功率分配

从信息论的角度,研究了宽带通信系统以多载波方式传输时可以实现的保密通信容量问题.将传统多载波窃密（wiretap）信道模型推广到多载波系统,推导了窃密信道可达保密容量的计算公式.在发送端总功率受限的条件下,进一步建立了最大化保密容量的优化模型,并根据发送端信道条件获知程度的不同,提出了相应的多载波最佳功率分配策略.仿真与分析结果表明,与发送端均匀分配功率相比,利用不同获知程度的信道状态信息,经过功率优化分配,可以提高保密容量     

信道容量和率失真函数的矩阵方法

本文给出概率矩阵与状态矩阵“数学期望运算”的定义,并基于此种运算法则,用矩阵的方法讨论了离散系统中信道容量和率失真函数的具体计算,使运算过程更简明.