基于安全中断概率的NOMA-FD车载中继选择方案

全双工(Full-Duplex,FD)非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)车载协作通信网络中信道的广播特性使得车载通信安全性难以得到有效保障,且容易造成网络中断。由此提出一种以降低安全中断概率(Secrecy Outage Probability,SOP)为目标的NOMA-FD最优中继选择方案。该方案通过任意中继给窃听车辆用户发送干扰噪声和对NOMA全双工中继采用剩余自干扰消除技术来联合保障合法车载用户安全高效数据传输。数值分析也验证了理论结果。值得说明的是,合理参数设置可极大地减少系统的安全中断概率,在保证较低系统复杂度的同时,有效提高系统的安全性能。

大气相干激光通信的中断概率和信道容量研究

针对大气相干激光通信常受到信道衰减、大气湍流和指向误差等效应影响的问题,分析在这些复合效应下的大气信道的衰落分布模型,求出中断概率和信道容量的闭合解。研究得出,一方面,虽然指向误差恶化了相干激光通信系统的中断性能和信道容量,但是通过将指向精度控制在ξ=1.4量级可明显降低其影响;另一方面,虽然高阶数的自适应光学补偿能更好地抑制大气湍流引入的光相位畸变,但是较低阶数(J=3)的自适应光学补偿可明显改善中断概率和信道容量。为了实现高可靠、大容量的大气相干激光通信,在系统设计时需联合考虑低阶自适应光学补偿和高精度光束指向、跟踪。

面向无人机识别网络中链路中断概率的优化算法

针对无人机识别网络,提出基于时间和带宽资源分配的链路中断概率优化算法(time and bandwidth al-location-based outage probability optimal algorithm,TBAP)。在TBAP算法中,先推导了中断概率的闭合表达式。再建立基于时间和带宽资源分配的中断概率最小化的目标问题,然后运用快速收敛算法求解目标问题,进而获取最优的时间和带宽分配策略。仿真结果表明,相比于传统的二分分配法,TBAP算法具有更低的中断概率。

GGD弱湍流环境含零视轴指向误差中继UWOC系统中断概率分析

为克服传统水下弱湍流模型无法准确拟合实测数据的缺陷,选取经实验测试验证的广义Gamma分布(Generalized Gamma Distribution,GGD)来表征弱海洋湍流,并基于此提出综合考虑了GGD弱湍流、零视轴指向误差,以及无衰落信道冲激响应(Fading Free Impulse Response,FFIR)所表征的隐路径损耗和多径效应的新聚合衰落信道模型.接下来,利用Meijer-G函数推导出综合了GGD弱湍流与零视轴指向误差的混合衰落概率密度函数闭型表达,并据此分别推导出并行和串行中继水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)系统中断概率的理论闭型公式.最后,则利用Monte Carlo数值仿真验证了上述推导的中断概率闭型表达的正确性,并考察不同系统核心参数的选择对中断概率的影响.研究结果表明:中继节点的引入可以有效降低长距离传输时UWOC系统的中断风险;而中继节点数、接收机孔径尺寸、入射光轴抖动方差等参数的选取,皆会对系统的中断性能产生重要影响.此外,光源发散角增大导致的FFIR时延扩展将引发严重的符号间干扰,进而导致系统中断概率普遍下降1~3个数量级.

存在共道干扰时多用户协作网络的中断概率

针对共道干扰的多源多中继无线协作网络,提出一种基于信号干扰噪声比(signal to interference plus noise ratio,SINR)的最佳“源-中继”选择方案,联合优化协作分集和多用户分集。根据多个源节点与目的节点之间的接收信号,选择具有最大SINR的源节点广播信号至多个中继节点,中继节点采用选择协作解码转发协议通过最佳中继节点将解码后的源节点信号转发至目的节点,目的节点采用最大比合并对协作传输中两跳接收到的信号进行合并。考虑多个共道干扰引起的SINR之间的相关性,推导出在瑞利衰落环境下系统中断概率精确的表达式。实验结果表明,存在共道干扰时多源多中继协作无线网络可以获得分集增益,且增加源节点和中继节点的数目可以弥补由于共道干扰造成的损失,降低中断概率,提高系统性能。

基于信干比的均匀分布用户中断概率分析

为了分析异构蜂窝的网络干扰、确认通信系统的关键性能指标、提高通信系统可靠性,对均匀分布在蜂窝网中的用户终端进行研究.首先对5G通信系统中超密集网络下行链路中的用户终端进行随机几何建模;其次对用户设备受到小区外某一基站干扰时的情况进行分析;然后给出了用户设备信干比的概率密度函数,并对基于信干比的中断概率进行计算;最后通过蒙特卡洛模拟进行验证.结果表明,所提出的中断概率分析方法能够适用于异构蜂窝网的下行链路通信场景.

电力线和自由光混合通信系统的中断概率分析

分析了混合电力线通信(power line communication,PLC)-自由空间光(free-space optical,FSO)通信系统的中断概率。具体而言,首先在PLC链路中考虑背景噪声和脉冲噪声,在FSO链路中考虑指向误差等实际因素的情况下,建立多用户场景下的混合PLC-FSO通信系统模型,并在中继采用门限判断译码转发协议的条件下,得到系统的输出信噪比计算式。接着,假设PLC链路服从对数正态分布,而FSO链路服从Gamma-Gamma分布,推导出系统的中断概率闭合计算式。为了便于进一步分析系统的性能,还分析了高信噪比条件下的系统中断概率近似计算式、分集度和阵列增益。最后,仿真验证了理论分析的正确性,并进一步分析相关参数对系统性能的影响,从而为整个系统设计提供参考。

面向车联网多播业务中断概率约束的资源优化研究

随着汽车工业和通信技术的迅速发展,获取高质量的交通信息在车辆紧急情况中至关重要。在车联网中车辆的高速移动性会导致信息传输面临中断的风险,同时随着车辆数目的增加,有限的频谱资源为车联网的功率分配带来了挑战。为了解决这一难题,采用单频网络技术,通过资源分配策略来降低信干噪比的中断概率,最小化单频网络中每个路边单元的传输功率。该优化问题被建模为马尔可夫决策过程,并采用基于好奇心驱动的DQN(C-DQN)资源优化算法来求解。大量仿真结果表明,该方案在满足较低中断概率的前提下最小化传输功率,所采用的算法与基准算法相比,在学习速度和稳定性方面具有良好的性能。

基于中断概率的协作通信系统功率分配研究

在协作通信中,由于移动终端的资源有限,而转发数据又需要消耗自身资源。采用合适的功率分配策略能够最大化系统资源的利用率,提高信号的传输效率和可靠性,从而保证通信的质量。文章研究放大转发协议下以最小化中断概率为目标的机会中继系统的功率分配策略。分别采用三种方法得到最佳功率分配因子,并对三种方法以及等功率分配方案的性能进行仿真分析。结果表明迭代法与理想功率分配方案的性能是最接近的,并且这种方法的迭代次数可以根据实际应用场景动态调整。

复合衰落信道下分布式MIMO系统中断概率及信道容量分析

针对分布式MIMO系统中断概率和信道容量这2大性能指标,在复合衰落信道模型下,当上行链路采用最大比发送—选择合并,下行链路采用选择发送—最大比合并时,利用Lognormal分布对复杂Gamma-Lognormal分布的近似,推导得到当移动台位置给定时,系统中断概率和信道容量的闭合表达式,证明了系统性能指标与移动台分布之间存在密切的联系;随后依照实际通信环境,提出一种考虑存在小区热点的移动台非均匀分布模型,然后推导得到考虑该分布模型后的系统平均中断概率和平均信道容量闭合表达式;最后通过计算机仿真,证明了所提近似处理的精确性以及各项理论分析的合理性。

大气湍流下自由空间光通信中断概率分析

自由空间光通信在未来全球通信网中具有潜在的应用价值,然而,自由空间光通信易受大气湍流影响,致使系统性能严重下降。根据大气湍流实际情况,把大气信道分为弱湍流下的对数正态分布模型和中强湍流下gamma-gamma分布模型。研究了自由空间光通信中一个重要的性能指标—中断概率,基于信道模型利用Merjer G函数简化了该概率公式。研究了大气湍流和其他参数(如传输距离、波长)对中断概率的影响,并从弱湍流到强湍流仿真了湍流对通信中断概率的影响。数值模拟表明:随着大气湍流强度以及门限值的增大,自由光通信系统的中断概率相应增大。为设计自由空间光通信系统提供了参考。

无线协作网络中的最优中继选择方案及中断概率分析

从物理层安全的角度出发,在含有协作中继的通信网络中,通过选择最优中继来传递信息可有效提升系统性能。讨论了在含有多个单天线窃听用户的多中继通信系统中对最优中继的选择方案,并对系统采用放大转发(amplify-and-forward,AF)协议和解码转发(decode-and-forward,DF)协议这两种不同的情况分别进行了讨论和比较,同时还对比了不含中继的直接传输情况。理论分析和仿真结果表明,最优中继选择方案可有效保障系统的安全性能。

基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继协作通信网络的中继选择和功率优化问题。在AF网络中,提出了一种低复杂度中继选择与功率分配算法,其目标是在总功率一定的条件下使系统的中断概率最小。本算法对源节点和所有潜在中继节点进行功率分配,结合当前信噪比选择最优的中继集合,通过最速下降法求出使系统中断概率最低的功率分配因子。该算法不需要知道大量瞬时信道信息、不需要系统在等功率条件下进行中继选择,只需求得中继节点排列矩阵便可根据当前信噪比自适应获得最优中继节点集合。仿真结果表明,在相同条件下,该算法明显优于不同中继节点集合下几种算法的中断性能,并且与传统的SAF及AAF算法相比,有效降低了中断概率,提升了系统性能和功率效率。

复合衰落信道下分布式MIMO系统下行中断概率分析

针对复合衰落信道模型下分布式MIMO系统下行中断概率问题,首先建立了一个综合考虑Nakagami-m衰落、路径损耗和阴影衰落的复合衰落信道模型;然后针对存在中心基站的分布式MIMO系统,提出了一种更符合实际应用环境的准均匀小区移动台分布模型;接着利用矩生成函数、Gauss-Hermite积分公式和Simpson积分公式等数学手段推导了任意移动台分布下、单小区内系统平均下行中断概率闭合表达式;最后将准均匀移动台分布模型应用到该中断概率闭合表达式,并通过MATLAB仿真证明了所推导得到的闭合表达式及小区分布模型的合理性。

非对称双向多中继系统机会式网络编码中断概率分析

建立了一个实际的非对称双向多中继系统模型,并采用机会中继策略,推导出了该模型在译码转发方式下采用网络编码时的中断概率表达式,Monte Carlo仿真和理论值吻合,充分验证了该表达式的正确性。分析了不同中继节点位置、不同中继节点个数和不同功率分配因子等情况下的系统中断性能,揭示了最优功率分配因子与中继节点个数和位置以及系统总功率的内在关系。仿真结果表明,在非对称双向多中继系统中同时采用网络编码和机会中继策略时,功率分配因子取值为0.6时可获得最佳的系统中断性能,并指出在研究系统中断概率问题时,中继节点位置是一个不可忽略的因素。

DF协作系统中基于中断概率的功率分配算法

针对译码转发(DF)协作通信系统中源和中继采用平均功率分配,导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种基于中断概率分析的功率分配算法.该算法以降低系统的中断概率为目标,根据用户上行信道和用户间信道的平均信噪比,推导出该模型的系统平均中断概率上下限表达式,并通过黄金分割法迭代出使系统平均中断概率降低的功率分配因子.仿真结果表明,在相同条件下,该功率分配方案比平均功率分配(EPA)方案性能更优.

非对称信道下协作通信系统中断概率的研究

首先建立了非对称信道下协作系统的数学模型,考虑了源节点到目的节点的直通链路,利用特征函数法推导出协作系统的平均中断概率公式,通过仿真验证了该中断概率公式的精确性,理论和仿真都表明协作系统的中断概率和中继节点的个数、位置分布以及协作系统的功率分配因子有着密切关系,并且考虑源到目的节点的直通链路相对于不考虑直通链路的情况具有更高的性能增益;然后又在此公式基础上就协作系统中继节点的位置分布对最优功率分配因子的影响进行了仿真分析,并指出协作系统的最优功率分配因子受制于中继节点的位置分布情况。

基于安全中断概率的D2D安全接入策略

针对D2D蜂窝系统通信安全性受资源限制的问题,考虑到蜂窝链路和D2D链路的同频干扰能够为两者带来安全增益,基于此,提出一种基于安全中断概率的D2D用户接入策略。首先理论分析了蜂窝用户和D2D用户的安全中断概率,并给出了基于安全中断概率最小化的D2D用户功率优化算法。在上述分析的基础上,选择安全中断概率最小的D2D用户接入复用蜂窝用户的无线资源,同时提高D2D通信链路和蜂窝上行链路的安全性。最后,仿真结果证明了所提算法的有效性。

基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间[0.5,0.6]内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。

多天线深空中继通信系统的中断概率和信道容量

中断概率和各态历经信道容量是分析深空通信系统性能的重要指标.针对深空通信系统中链路损耗大、时延长、频繁中断的问题,分析了多天线深空中继通信系统的中断概率和各态历经信道容量.根据深空通信环境的特点建立了基于独立不同分布瑞利衰落信道的系统模型,推导了单支路信噪比的精确表达式,进而给出了单支路接收信噪比的概率密度函数,并推导了在选择合并方式下系统中断概率的闭合解析式以及各态历经信道容量的近似表达式.通过对系统性能的仿真,验证了本文系统模型和理论分析的有效性.