一种基于时空编码的物理层安全算法

针对多天线窃听系统的物理层安全问题,提出一种基于时空编码的预编码算法。首先,合法接收者发送训练序列用于发送者估计主信道状态信息,而窃听信道的状态信息合法用户均未知;其次,发送者利用均匀信道分解的方法提取主信道状态信息的特征参数,生成发射端预编码矩阵和合法接收端均衡矩阵,收发联合加密处理提高物理层安全;最后,利用 Monte Carlo方法进行仿真实验,数值分析表明,该算法在窃听者天线数目增多时能够实现非负的保密容量,即使窃听信道质量较好时,窃听者的接收性能仍维持在很差的水平,误码率高达0.5。     

认知无线信道及其可达速率域的研究

认知无线信道是基于认知无线电理论的一种新的无线通信网络模型。到目前为止,已经有一些针对认知无线信道的可达速率域和速率域外界的结果给出,但是还不能得到认知信道的确切的容量域。文中主要研究了认知无线信道模型,以及实现其可达容量域所用到的编码方法,并给出了一些速率域的结果。     

一种基于信漏噪比的多用户优化预编码迭代算法

提出了一种新的基于信漏噪比的多用户优化预编码迭代算法。在深入分析和发掘系统设计中预编码矩阵和接收合并矩阵之间的内在联系的基础上,利用新提出的迭代算法解决其本质上存在的嵌套关系,从而实现系统综合性能优化。数字仿真从平均误码率与系统和速率两个层面对新算法进行验证。结果表明,新方案相较于原始基于信漏噪比的方案以及过去提出的其他经典方案具有明显性能优势。因其迭代算法收敛迅速,因此具有工程实践价值。     

多用户MIMO系统预编码技术的研究

多天线基站和多用户可以组成一个多用户MIMO系统,为获得更高的系统容量和高效传输性能。预编码是一种应用于发射端以达到抑制多用户间干扰的预均衡方法。基于非理想信道状态信息(CSI)条件,针对多用户MIMO系统的下行信道,研究了线性ZF预编码和非线性THP预编码的性能,给出了接收端信号与干扰和噪声比SINR的近似表达式。对两种THP变体结构,dTHP结构和cTHP结构进行了性能仿真比较。仿真结果表明,cTHP结构的性能要优于dTHP结构。同时,给出了信道估计误差对cTHP结构BER影响的定量仿真结果。对非理想CSI下的预编码技术选择提供了一定的依据,并对限定信道估计误差的偏差程度具有参考意义。     

Fountain码编译码算法结构的改进

在LT码的基础上对Raptor码进行了分析。根据IRA码的结构及其线性时间的编译码特性,提出了Raptor码和IRA码相结合的改进Fountain码结构。研究结果表明,该结构既保持了线性的编译码特性又能有效增强信元的恢复能力。利用其它编码技术与Raptor码相结合是今后进一步的研究方向。     

多用户系统中基于双码本的有限反馈预编码

针对多用户MIMO-OFDM下行链路由有限反馈导致的性能缺失,提出了一种基于双码本的有限反馈预编码方案。该方案在接收端依据部分子载波信道信息并采用期望用户最大信干比准则,从预置码本中选取主码字及扰动码字反馈给发送端,在发送端根据子载波簇的相关性重构各子载波预编码矩阵,然后利用矩阵线性变换特性对主码字进行线性变换扰动以达到容量最优,从而补偿由于有限反馈导致的性能缺失。仿真结果表明,所提出的方法在保证反馈链路开销与系统误码性能的情况下,有效地改善了系统吞吐量。     

一种多用户的双向中继系统预编码方案

为提高多对用户双向中继系统的性能,提出一种新的预编码方案。设计具有2K个用户和一个中继节点的系统,每个节点通过中继节点交换信息,节点间的信道相互独立且服从瑞利慢衰落,给出用于信息传输的2个时隙,分析中继节点的信噪比和系统的互信息。仿真结果表明,当中继节点的信噪比为25 dB时,该方案的互信息相比传统方案提高1.2 bit/s/Hz。     

Secrecy sum-rate analysis of massive MIMO systems under dual-threat attacks using normalization methods

Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO) has been considered as an emerging technology to enhance the spectral and energy efficiency for the upcoming wireless communication systems. This paper derives a closed-form approximation for the Ergodic Achievable Secrecy Sum-Rate (EASSR) by considering the joint impact of eavesdroppers and jammers. Two widely used linear precoding techniques, Zero-Forcing (ZF) and Maximum Ratio Transmission (MRT), were used in conjunction with matrix and vector normalization to analyze the secrecy performance. Closed-form expressions are used to explain how the secrecy performance is affected when using the ZF and MRT precoding in the eavesdropping and jamming attack models. We also analyze and compare the performances of different combinations of normalization method and precoding technique in various scenarios. From the analytical expressions and simulation results, we observe that the vector and matrix normalization perform better for the ZF precoding than for the MRT precoding in high Signal-to-Noise Ratio (SNR) scenarios. However, in low SNR, the MRT with matrix normalization outperforms the ZF with vector normalization regardless of the number of users in the system. Further, we observe that the MRT fails to serve more than two users in high SNR scenario. Numerical results obtained from Monte Carlo simulation are used to corroborate the accuracy of the asymptotic secrecy analysis.     

多基站协作系统中有限反馈性能分析

针对多基站协作系统,分析了吞吐量性能受有限反馈的影响,推导了系统吞吐量损耗的上限值.在各小区反馈比特数相等和用户总反馈比特数固定情况下,提出了适应系统的有限反馈方案:当各小区反馈比特数相等时,反馈比特数随信噪比的增加,可使系统吞吐量损耗的上限值保持恒定;当用户总反馈比特数固定时,通过最优反馈分配方案使吞吐量损耗的上限值最小.     

全双工信息与能量同传系统的鲁棒性预编码及高能效时隙分配方案

最近全双工信息与能量同传系统（FD-SWIPT）受到高度重视,区别于现有研究,本文在最大化多天线FD-SWIPT系统的和速率的同时,考虑了其鲁棒性和能量效率,并提出了一种FD-SWIPT系统的鲁棒性预编码及高能效时隙分配方案.由于优化涉及的因素很多,这是一个多个变量的非凸优化问题,在数学上很难求解.首先,为减少全双工系统中自干扰对和速率造成的影响,基于奇异值分解及最小均方误差算法对系统自干扰进行消除;然后,固定时隙分配因子,在自干扰信道存在估计误差的情况下,基于一阶泰勒凸逼近对原优化问题进行鲁棒预编码设计,并给出相应的迭代算法;进一步,提出了不同约束条件下的时隙分配方案,并推导了不同方案下的时隙分配因子的最优解.最后,通过仿真实验与现有结果比较,验证了本文方案的性能优势.