基于随机波束成型的MISO OFDMA物理层安全算法

在多用户非互易性信道场景下,基于信道状态信息的物理层安全算法需要接收端反馈大量的信道状态信息,导致系统保密吞吐量降低。针对这一问题,文章设计了一种基于随机波束成型的MISO-OFDMA物理层安全算法。在用户选择阶段,发送端依次发送随机生成的正交波束,每个接收用户反馈各个子载波上信干噪比（SINR）最大的波束索引,以减少反馈数据量;发送端将子载波分配给SINR最大的接收用户。在加密传输阶段,发送端在SINR最大的波束上发送有用信号,保证相应合法用户的正常通信;在其余波束上发送人工噪声,扰乱窃听者的监听。性能分析和仿真结果表明：当天线数为16,合法用户数为150时,相对于人工噪声方法,所提算法的保密吞吐量提高了2bit／s。     

基于联合优化的D2D资源分配算法

针对多蜂窝用户和多D2D用户共存场景下的干扰和能量消耗问题,建立了D2D用户在半双工或全双工两种模式中选择的混合双工系统模型,并提出了一种基于多角度联合优化的容量最大化D2D资源分配算法。该算法首先在保障蜂窝用户通信质量的基础上,通过联合优化用户的接入控制、功率分配、双工模式选择和信道分配,实现了系统容量的最大化,仿真结果表明本文算法可显著提高蜂窝网络的系统容量。     

基于干扰对齐的D2D通信资源分配方案

针对由Device-to-Device(D2D)通信系统和传统蜂窝通信系统组成的混合网络,提出了一种基于干扰对齐(Interference Alignment,IA)的D2D功率分配算法(Interference Alignment-Power Allocation,IA-PA).利用干扰对齐方法,将混合网络中的k对D2D用户的干扰信道等效为k对互不干扰的MIMO信道,并证明了干扰对齐解的存在性.其次,基于贪婪思想,提出了一种最优功率分配算法——IA-PA.与传统蜂窝通信系统相比,IA-PA使得混合网络的总自由度提高了(k-1)/2倍.仿真表明,所提出的功率分配算法有效地抑制了混合网络的互干扰,并得到更大的系统总速率.     

基于反馈迭代算法的航空通信系统信道估计算法研究

航空通信系统的时变性和大时延,导致传统信道估计算法存在信道参数估计不精确问题。为解决此问题,在建立飞机巡航阶段两径莱斯信道模型的基础上,提出一种反馈迭代信道估计算法。该算法核心思想为:首先利用少量原始导频对信道进行粗略时域最小二乘(least-square,LS)估计,并检测传输信号;之后将检测信号经调制和卷积编码反馈至信道估计器,并作为导频再次进行信道估计;最后将以上过程经过两次迭代得到最终结果。仿真结果表明,提出的算法相比无反馈的LS算法,在信噪比小于20 d B情况下,可获得约2 d B的均方误差增益,从而验证了此迭代估计算法可以起到提高航空信道估计精确度的效果。     

退化高斯窃听信道下极化码加密编码算法研究

针对退化高斯窃听信道下的物理层安全问题,本文提出了一种基于极化码的物理层加密安全编码算法。该算法将信道分解为安全信道集合及非安全信道集合,并利用安全信道发送的信息对非安全信道发送的信息加密后再进行编码,从而实现数据信息传输的可靠性和安全性。理论分析及仿真试验结果表明:在退化高斯窃听信道下,所提出的加密编码算法能保证合法用户间的可靠通信、防止窃听者破译数据信息,提高了通信系统的可靠性和安全性。此外,该算法利用安全信道和非安全信道发送数据信息,有效地节省信道资源,提高信道利用率。     

基于干扰对齐的多用户全双工通信中干扰消除方法

为了消除多用户全双工干扰信道中的自干扰和互干扰,将干扰对齐思想应用于全双工干扰信道中. 根据多用户全双工模型的特性将其等效为单向信道模型,并给出了等效模型与原模型之间的信道矩阵对应关系;基于此等效模型和信道矩阵对应关系,应用迭代干扰对齐和最大信干噪比方法将其自干扰和互干扰消除;干扰泄漏功率的仿真结果验证了算法的有效性和正确性,系统容量和平均能量效率也较其他算法都有明显提高.     

基于复数域网络编码的D2D传输方案设计

终端直通（D2D）用户在复用蜂窝网络频谱资源提高频谱效率的同时,不可避免地会受到蜂窝用户的干扰,为此该文提出一种基于复数域网络编码的D2D传输方案。D2D用户复用蜂窝下行链路频谱,将蜂窝基站和D2D发送端作为两个独立的信源,蜂窝用户作为中继节点。蜂窝用户对检测到的蜂窝信号和D2D信号进行复数域网络编码,D2D接收端采用最大似然多用户检测恢复出D2D信号,消除蜂窝用户对D2D用户的信号干扰。理论分析与仿真结果表明,该方案较传统的D2D传输方案,在确保消除蜂窝信号干扰的同时,能显著提高系统可达速率,降低符号错误概率。     

联合功率控制的D2D资源分配算法

针对D2D通信引入LTE网络中同频干扰以及能耗过大问题,首先基于模糊聚类算法,将D2D用户分成若干个D2 D用户组,并且基于中断概率最小为每个D2 D用户组寻找最优蜂窝用户资源,以降低用户间干扰、提高系统吞吐量。其次结合上述资源分配提出了一种有效的功率控制方案,调节资源分配后用户组内D2 D用户的发送功率,以提高系统能量效率。仿真结果表明：该算法降低了系统干扰,提高了系统吞吐量以及系统能量效率,同时又保证了D2 D用户获得无线资源的公平性。     

基于不完全信道信息的D2D功率分配算法

针对蜂窝与终端直通(Device-to-device,D2D)混合网络中的不完全信道状态信息(Channel state information,CSI),提出了一种基于不完全CSI的最优功率分配算法。利用拉格朗日乘数法推导出了最优功率分配解的闭式表达式。相对于传统的最大发送功率分配方案,该最优解受信道信息误差的影响较小,具有较好的鲁棒性。仿真结果表明,本文算法可以节约发送功率,并得到更大的接收信噪比。     

滤波多音系统迭代时域信道估计方法

滤波多音系统中,多径衰落信道会给导频引入严重的符号间和载波间的干扰,导致信道估计算法性能降低,针对该问题,提出了一种基于迭代干扰消除的时域信道估计算法。算法由信道估计、发送符号估计和干扰求解3个模块构成,通过三者的级联反馈,迭代消除数据对导频的干扰,提高算法的估计准确度。此外,文章从实用角度对算法进行了简化。仿真结果表明,该算法能够在增加极少运算量的情况下明显地提高信道估计性能,且经过二次迭代,其性能更能趋近克拉美罗限。     

基于D2D通信的V2X资源分配方案

针对基于设备到设备(D2D)的汽车间通信复用蜂窝资源带来的干扰问题,考虑在满足车辆用户(V-UEs)的通信要求下,通过一个启发式算法最大化蜂窝用户(C-UEs)总的吞吐量.首先通过图着色原理将没有干扰的车辆分在同一簇;其次根据分簇结果,利用改进的匈牙利指派算法为V-UEs分配信道;最后通过调整功率最大化C-UEs总的吞吐量.仿真结果表明,此算法能够很好地解决车通信(V2X)的同层干扰和跨层干扰问题,在保证V-UEs通信可靠性的前提下,提高了频谱利用率.     

电力物联网中节能的免许可D2D接入算法设计

针对免许可频段的终端到终端（D2D）通信的功耗问题,进行功率和频谱的联合分配,以寻找使系统终端功耗最小的资源分配方式. 在免许可频段为D2D提出信道接入协议,该协议在许可信道的协助下确定D2D终端可使用的免许可信道及对应信道可使用的时隙资源. 建立以最小化系统总功耗为目标的优化问题,考虑D2D用户对的数据速率和对基站（BS）产生的干扰的限制. 该问题被建模为凸优化问题,利用内点法求解. 通过数值仿真,对免许可频段的D2D通信（D2D-U）的工作情况进行验证,证明利用该算法能够得到最优的分配结果.     

双路径MIMO中继网络预编码盲干扰抑制

针对放大转发的双路径多进多出中继网络由于信道估计误差带来严重的剩余中继间干扰问题,提出了一种未知信道状态下基于行空间预编码的盲干扰抑制方案。新方案通过对发送信号进行交替行空间预编码,将期望接收信号和中继间干扰信号映射到不依赖信道状态信息的正交子空间,从而实现在未知信道状态信息下中继间干扰信号和中继噪声的盲干扰抑制,并从最大化信噪比角度给出最佳预编码设计。仿真结果表明,该方案可以有效地避免链路信道估计误差对中继间干扰抑制算法的影响,在系统性能和容量上优于传统基于信道状态信息的干扰抑制方案。     

基于格拉斯曼码本的分布式干扰对齐算法

有限反馈干扰对齐对信道矩阵进行量化从而降低反馈所需要的信息量,但经典有限反馈干扰对齐算法只考虑对信道状态矩阵的量化,且多限于理论分析.针对分布式干扰对齐技术中预编码矩阵反馈数据量要比信道矩阵反馈大得多的情况,从降低分布式干扰对齐技术预编码矩阵反馈对反馈信道的影响出发,提出一种基于格拉斯曼码本的分布式干扰对齐算法,基于格拉斯曼码本对预编码矩阵和重组矩阵进行量化,并以最小化干扰泄漏为目标进行迭代优化.仿真实验结果表明,当信噪比小于或等于15 dB,且迭代次数小于或等于10次时,该算法能在系统性能接近理想反馈条件的同时有效降低反馈信息量.     

可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究

可重构智能表面是一种可以通过控制反射元件改变反射信号来改善无线信号传播环境和提高通信安全的有效技术。从物理层安全的角度研究了可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信,其中多个用户在单天线窃听者存在的情况下,以非正交多址接入的方式同时向单天线基站发送机密信息。研究的目的是通过优化用户的发射功率和可重构智能表面反射元素的相移使系统的总保密率最大化,同时满足发射功率约束、用户服务质量约束和可重构智能表面的每个反射元素的模一约束。虽然涉及的优化问题是非凸的,难以求解,但是本文提出一种基于交替优化和半定松弛的算法求得次优解。仿真结果表明,与2种基准方案对比,所提出的算法一定程度上提高了系统的总保密率,为可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究提供参考。     

多径信道下基于高阶累积量的通信信号调制识别算法

多径信道下通信信号的自动调制识别问题一直是一个难点和研究热点。传统的调制识别算法受多径信道的干扰往往会失效,提出了一种基于高阶累积量的调制识别算法,该算法通过高阶累积量计算、非线性方程组构建以及高斯牛顿法迭代求解等途径,减小了多径信道对高阶累积量匹配的干扰。实验表明,相比现有算法,文章算法不再局限于特定的多径信道,有较强的普适性,减小了信道因子分布对识别算法的影响,在多径信道环境下保持了较高的识别率。     

一种智能超表面辅助的非视距安全通信方法

针对发射机与期望用户之间存在阻挡时的非视距物理层安全传输问题,提出了智能超表面辅助的阵列天线物理层安全通信方法。首先,建立智能超表面阵列天线系统模型,通过阵列天线直传链路和智能超表面反射链路完成无线系统的安全通信。随后,针对窃听者被动接收信号,无法确定窃听者具体位置的情况,提出了在确保期望用户可靠接收信号的同时以最大化人工噪声干扰功率为目标联合优化发射波束成形矢量和智能超表面反射系数矩阵的优化方法。最后,分析优化问题,并利用辅助变量和半定松弛等方法得到最优解,达到抑制窃听者接收信号的同时,确保期望用户可靠和安全通信的目的。仿真实验证实,智能超表面辅助的物理层安全通信方法提高了非视距场景下信息传输的可靠性与安全性。     

D2D中基于风驱动的功率控制算法研究

D2D通信用户通过复用信道大幅提升蜂窝网络频谱利用率,同时也带来了速率、干扰等问题.针对D2D功率控制问题,提出一种基于风驱动的功率控制算法,在干扰可控的范围内最大化系统整体吞吐量.首先为每个D2D用户以匈牙利算法分配最优频谱资源,然后利用风驱动算法优化蜂窝用户及D2D用户的发射功率,提升小区吞吐量.仿真结果表明,在保证用户最小速率要求的基础上,相比于随机接入算法、常规风驱动算法系统吞吐量分别平均提升了16％和7％,并保证了蜂窝用户的服务质量.     

一种改进的水声信道载波恢复盲均衡算法

针对超指数迭代判决反馈盲均衡算法在水声通信系统中表现出收敛性差的问题,提出了一种带二阶锁相环的改进超指数迭代判决反馈盲均衡算法．该算法基于对修正超指数迭代算法误差函数的分析,提出了一种新的、能够快速收敛的误差函数,并有效提高了载波恢复能力; 在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,实现对相位旋转的跟踪和补偿,从而实现对原始发射信号的正确恢复．在两种水声信道条件下,采用两种调制信号分别对算法的收敛性能和载波恢复性能进行了计算机仿真,结果表明: 在混合相位信道环境中,新算法相比超指数迭代判决反馈算法在均方误差、收敛速度上得到很大改善; 在具有相位旋转的信道环境中,新算法实现了对相位旋转的有效补偿,改善了载波恢复性能．     

面向LTE-V2X系统的双迭代信号检测算法

针对传统信号检测算法无法有效应对子载波间干扰问题,提出了一种基于高斯赛德尔算法改进的迭代并行干扰消除信号检测算法.该算法首先利用自适应迭代的高斯塞德尔算法获取待检测信号的粗略估计;然后利用迭代并行干扰消除算法对初始解进行迭代优化,并在迭代过程中引入提前更新机制.仿真结果表明,在长期演进—车联万物通信系统中,该算法的检测...