有限字符输入系统的物理层安全传输条件

针对无线数字通信系统中人工噪声方法可被多天线窃听者破解的问题,该文提出有限字符输入下物理层安全传输的一个充分条件,并以此为指导设计了一种类符号人工噪声方法。分析表明,人工噪声方法下,有限字符输入信号和窃听者无噪接收信号之间的等效信道是一个离散有噪无损信道(Discrete Noisy Lossless Channel, DNLC)。由于DNLC输入信号的可逆性为窃密提供了必要条件,窃听者通过增加天线可使窃听信道容量达到合法用户的信道容量上限,致使系统的保密互信息为零,因此破坏输入信号的可逆性是有限字符输入下物理层安全传输的一个充分条件。类符号人工噪声方法满足这一充分条件,可以保证物理层安全传输,仿真结果也表明了该方法的有效性。     

有限字符输入DCO-OFDMA系统的资源分配算法研究

至今,有限字符输入可见光通信(Visible Light Communication,VLC)直流偏置光正交频分多址接入(Di?rect Current Biased Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access,DCO-OFDMA)系统的用户信息传...     

窃听环境下AF中继选择与功率分配的研究

传统的最佳中继选择方案仅参考了合法用户的信道状态信息,在实际的通信系统中由于存在窃听用户而无法保证信息的可靠传输。现有的最佳中继选择方案将窃听用户的信道状态信息纳入考虑后,系统的安全性能得到了一定改善,但是依然采用的是等功率分配。针对放大转发协议,本文在现有最佳中继选择方案的基础上,以降低系统安全中断概率为目标,在系统总功率受限的前提下,根据源节点和中继节点以及中继节点和目的节点间的信道参数引出功率分配因子,对源节点和中继节点间的功率进行适当分配。通过仿真对比,可以发现功率分配能够降低系统的安全中断概率,从而改善系统的安全性能。      

一种有限字符输入的线性预编码设计算法

针对有限字符输入下多输入多输出(MIMO)信道的互信息最大化问题,该文提出一种复杂度低的线性预编码算法。该算法根据水银/注水理论,融合基于均匀旋转的空时-线性星座预编码(Space-Time Linear Constellation Precoding,ST-LCP)矩阵的预编码方法和最大化最小输出向量信号间距的方法,从两者中选择互信息更高者用于预编码。然后,在基于均匀旋转的ST-LCP矩阵的预编码方法中,把MIMO信道的奇异值矩阵作为功率分配矩阵,并提出局部搜索和矩阵加幂两种改进措施。最后,利用有限字符集的对称性,进一步降低了互信息的计算复杂度。该算法在各种信道和信噪比条件下均能逼近互信息的理论最大值,并且减少甚至避免了搜索,计算复杂度大大下降。仿真结果验证了该算法的有效性。     

有限字符输入的空间调制物理层安全传输方法

针对有限字符输入系统的无线物理层安全传输问题,提出了一种空间调制安全传输方法。该方法以信息论为基础,利用多输入多输出(MIMO,multiple-input multiple-output)系统的接收天线索引承载信息,通过切换接收天线随机化窃听者的等效信道,保证物理层安全传输。首先分析了该空间调制传输系统中合法用户和窃听者的不同接收性能。然后计算出安全传输系统的保密互信息,指出获取正的保密互信息的2个充分条件。最后给出信道互信息的估计算法,并利用有限字符集的对称性进一步降低了计算复杂度。理论分析和数据仿真验证了该安全传输方法的可行性和有效性。     

隐藏有限字符特性的跳空安全传输方法

针对无线数字通信系统,从信息论角度推导了一个保障物理层安全传输的充分条件,并提出了一种隐藏有限字符特性的跳空安全传输方法。首先,在有限字符输入系统中,多天线窃听者具有离散有噪无损信道（Discrete Noisy Lossless Channel ,DNLC ）结构,可以恢复保密信号,致使人工噪声方法失效,因此破坏窃听者的DNLC结构是保证系统传输安全的一个充分条件。然后,利用无线信道特征的多样性和独特性,提出一种基于多输入多输出（Multiple In-put Multiple Output ,MIMO）系统的跳空安全传输方法,在传输信息的过程中随机切换收发天线并发送空域干扰,可以隐藏保密信号的有限字符特性并破坏窃听者的DNLC结构。最后,理论分析和仿真结果表明了该安全方法的有效性。     

TD-SCDMA中基于连续型模糊控制的外环功率控制算法

该文提出一种基于连续型模糊控制的外环功率控制算法,它对误块率的变化量进行模糊化处理,通过模糊控制规则和解模糊化处理得到输出值,作为内环功率控制的信干比目标值调整步长。该算法能精确给出最佳调整步长,在很大程度上避免了已有的外环功率控制方法的过调现象。并能随着网络及无线环境的变化,使实际系统的平均误块率快速收敛于满足服务质量所需的误块率目标值。实验结果验证了该算法的优良特性。     

TD-SCDMA系统中基于门限报告的外环功率控制研究

功率控制是TD-SCDMA系统正常工作所必须的,外环功率控制为内环功率控制提供SIR参考值。为此提出了一种门限报告算法,该算法通过统计误块数和误块容忍周期来决定是否调整目标信干比,同时还给出了具体参数的公式,可以较好地实现3GPP中对外环功率控制的要求。     

同频干扰环境下双向AF中继性能分析及参数优化

双向中继（two-way relaying, TWR）作为提高中继网络频谱效率的一种有效手段,近年来受到广泛关注。本文研究同频干扰环境下三时隙TWR策略的中断概率性能,中继采用放大转发（amplify-and-forward, AF）策略。首先,理论推导了策略中断概率下界的闭合表达式和高信噪比下的渐进表达式。仿真表明,理论结果能够匹配策略的实际中断概率性能。根据理论结果,以最小化中断概率为目标对中继节点功率分配和中继位置参数进行优化。提出三种优化问题,即（1）给定中继位置,中继功率分配优化问题,（2）给定中继功率分配方案,中继位置优化问题,（3）联合优化中继功率分配和中继位置。仿真结果表明,联合优化能够实现最优的中断概率性能。      

具有功率分配因子的不可信中继系统的中断性能和遍历保密容量

基于不存在直接链路的具有不可信中继的三节点系统,本文在协作干扰模型中引入功率分配因子,对两种放大转发因子下系统的中断概率和遍历保密容量进行了计算及对比分析。首先,系统采用平均放大因子,推导出其保密中断概率;然后,在引入同样功率分配因子的基础上,系统改用自适应瞬时放大因子,得出保密中断概率的下界;为了对比,本文接着给出了系统两种情况下的遍历保密容量;最后,仿真验证了中断概率和遍历保密容量计算的准确性,数值仿真表明引入功率分配因子可减小系统的中断概率和提高系统的遍历保密容量,瞬时放大因子下系统性能较平均放大因子下更好。      

无线Ad hoc网络中的随机功率控制

 由于能量的限制,无线Ad hoc网络面临网络生存时间、无线资源利用效率以及时延要求等方面的挑战.无线Ad hoc网络中的功率控制已经成为研究领域中的一个热点,其主要目的是降低网络在分发数据包中的能量消耗,降低网络中的通信干扰.为了节省网络能量消耗,提出了一种随机功率控制的方法,其核心是让节点的发射功率随机分布在一个功率区间.通过对随机功率控制和固定功率控制在成功传输概率和网络节能上的理论分析和数值计算比较发现,合理选择随机功率控制中的最小发射功率,可获得与固定功率控制相当的成功传输概率,并能节省网络能量消耗,延长网络生存周期.     

Optimum Uplink Power/Rate Control for Minimum Delay in CDMA Networks

We derive a new joint power and rate control rule with which we can minimize the mean transmission delay in CDMA networks for a given mean transmission power. We show that it is optimal to respectively control the power inverse‐linearly and the rate linearly to the square root of channel gain while maintaining the signal‐to‐interference ratio at a constant. We also show that the proposed joint power/rate control rule achieves excellent performance results in terms of the probability of the instantaneous delay being within a target delay against one‐dimensional control schemes.     

Performance of Selective Decode‐and‐Forward Relay Networks with Partial Channel Information

In this letter, closed‐form approximations for outage probability and symbol error rate are presented for a selective decode‐and‐forward relay network with partial channel information. An independent but not identically distributed Rayleigh fading environment is considered. Numerical and simulated results demonstrate the validity of the analytical results.     

基于博弈论的UWB功率控制

博弈理论在功率控制方面的应用得到了广泛研究,博弈论是研究理性参与人在竞争冲突的环境下的决策行为,通过数学模型的求解和分析,探讨局中人的决策行为。基于博弈论提出一个适用于多用户UWB通信网络的功率控制算法,并利用MATLAB语言进行仿真,证明了该算法的有效性和收敛性;和传统的功率控制算法做比较,新算法具有更好的性能。     

Globally Constrained Power Control Across Multiple Channels in Wireless Data Networks

We investigate multi-channel transmission schemes for packetized wireless data networks. The transmitting unit transmits concurrently in several orthogonal channels (for example, distinct FDMA bands or CDMA codes) with randomly fluctuating interference and there is a global constraint on the total power transmitted across all channels at any time slot. Incoming packets to the transmitter are queued up in separate buffers, depending on the channel they are to be transmitted in. In each time slot, one packet can be transmitted in each channel from its corresponding queue. The issue is how much power to transmit in each channel, given the interference in it and the packet backlog, so as to optimize various power and delay costs associated with the system. We formulate the general problem taking a dynamic programming approach. Through structural decompositions of the problem, we design practical novel algorithms for allocating power to various channels under the global power constraint.     

物理层安全约束下的AF双向中继系统波束赋形和人工干扰联合设计

波束赋形和人工干扰是现有研究中最为常见的两种物理层安全增强技术,本文针对AF （放大转发）双向中继模型,探讨了两者的联合设计问题。在已知理想信道状态信息的条件下,本文提出了一种波束赋形和人工干扰的混合协同传输方案,推导了总功率受限条件下的和安全速率,通过两步迭代搜索算法得到了其最佳联合方案,并与一种低复杂度的次佳联合方案进行比较。仿真结果验证了所得联合方案优于次佳联合方案,并进一步改善了AF双向中继系统的安全性能。     

分数阶功控时的Ad Hoc网络传输容量

Ad Hoc网络是干扰受限系统,为了获得较高的网络传输容量,需要引入合适的功率控制策略,降低网络中的干扰。分数阶功率控制是一种新型的功率控制策略,是对信道反转功率控制的改进。这里推导分数阶功率控制时的中断概率和传输容量的n阶近似表达式,研究了n阶近似表达式的准确度,讨论了分数阶功率控制相对于信道反转功率控制对网络性能的改进。通过研究表明,适当的选择合适的分数阶功率控制系数可以使得中断概率最小,传输容量最大。     

Cooperative Communication Protocols in Wireless Networks: Performance Analysis and Optimum Power Allocation

In this paper, symbol-error-rate (SER) performance analysis and optimum power allocation are provided for uncoded cooperative communications in wireless networks with either decode-and-forward (DF) or amplify-and-forward (AF) cooperation protocol, in which source and relay send information to destination through orthogonal channels. In case of the DF cooperation systems, closed-form SER formulation is provided for uncoded cooperation systems with PSK and QAM signals. Moreover, an SER upper bound as well as an approximation are established to show the asymptotic performance of the DF cooperation systems, where the SER approximation is asymptotically tight at high signal-to-noise ratio (SNR). Based on the asymptotically tight SER approximation, an optimum power allocation is determined for the DF cooperation systems. In case of the AF cooperation systems, we obtain at first a simple closed-form moment generating function (MGF) expression for the harmonic mean to avoid the hypergeometric functions as commonly used in the literature. By taking advantage of the simple MGF expression, we obtain a closed-form SER performance analysis for the AF cooperation systems with PSK and QAM signals. Moreover, an SER approximation is also established which is asymptotically tight at high SNR. Based on the asymptotically tight SER approximation, an optimum power allocation is determined for the AF cooperation systems. In both the DF and AF cooperation systems, it turns out that an equal power strategy is good, but in general not optimum in cooperative communications. The optimum power allocation depends on the channel link quality. An interesting result is that in case that all channel links are available, the optimum power allocation does not depend on the direct link between source and destination, it depends only on the channel links related to the relay. Finally, we compare the performance of the cooperation systems with either DF or AF protocol. It is shown that the performance of a systems with the DF cooperation protocol is better than that with the AF protocol. However, the performance gain varies with different modulation types and channel conditions, and the gain is limited. For example, in case of BPSK modulation, the performance gain cannot be larger than 2.4 dB; and for QPSK modulation, it cannot be larger than 1.2 dB. Extensive simulation results are provided to validate the theoretical analysis.     

数字微波传输输电线路保护信息的对策

文章论述了输电线路保护信息的特点，定量分析了传输保护信息对数字微波电路误码性能的要求，并讨论了应采取的对策。