存在干扰的星地混合协作传输性能分析

分析了地面多个中继节点采用放大转发协议辅助卫星通信构成的星地混合协作网存在同信道干扰时的性能.首先在用户端采用最大比合并方案并受到同信道干扰的情况下,得到其输出信干噪比的表达式.其次针对卫星链路服从阴影莱斯分布和地面链路服从瑞利分布的情况,推导出输出信干噪比的矩母函数,并进一步得到系统平均误符号率的解析表达式.接着,推导出高信噪比条件下系统平均误符号率的近似表达,为估算系统的性能提供了更加快速的方法.最后,计算机仿真验证了理论计算公式的准确性,并分析了信道参数、中继数目和调制方式对星地混合协作传输的影响.

星地融合认知网中下行波束形成算法

针对卫星网络和地面网络频谱共享的星地融合网,提出了一种基于上下行链路对偶原理的下行波束形成(beamforming,BF)算法。在最大发射功率受限的多天线基站对卫星主用户(Primary User,PU)的干扰总功率小于门限值的约束下,为满足多个地面网络次用户(Secondary user,SU)的最小信干噪比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)高于一定门限值的要求,基于上下行链路对偶原理和次梯度方法,设计出一种迭代算法求解出下行链路最优的波束形成权矢量和功率分配矢量。最后,仿真结果验证了算法的收敛性和有效性。

面向卫星-地面协同通信系统的物理层安全传输设计

为增强多窃听者场景下的卫星-地面协同通信系统数据传输安全性,首先建立以卫星链路物理层安全传输速率最大化为优化准则、地面链路传输质量和信号发送功率为约束条件的卫星-地面协同传输优化问题。由于该优化问题的非凸性,随后通过引入辅助变量,将原问题分解为主、次两个子问题进行迭代求解,其中主问题为一维搜索问题,次问题则需进一步借助半正定松弛和矩阵变换方法转换为等价凸优化问题。最终,提出一种基于物理层安全的卫星-地面协同传输设计方案。计算机仿真结果表明,信号发射功率和卫星天线数的增加可提升系统安全速率,而窃听者数量的增加则会使得系统安全性降低。