UWB多中继协作系统传输策略设计

为超宽带(ultra wide-band,UWB)多中继协作系统设计提出了以最小化每符号全系统平均能耗为目标的高能效协作传输(energy-efficient cooperative transmission,ECT)和以最小化系统中断概率为目标的中断概率最优化传输(outage probabilityoptimal cooperative transmission,OCT)两个最优化不同系统性能的协作传输策略。仿真结果表明,ECT传输策略在能耗方面优于OCT策略,且ECT传输策略下的中断概率远远大于OCT传输策略。因此,系统的节能设计必须在能耗与其他系统性能之间进行折衷。

基于QC-LDPC码联合分层译码混合转发协作系统

为了提高中继协作系统的整体性能,设计了基于QC-LDPC(Quasi-Cycle Low-Density Parity-Check)码联合分层译码的混合转发协作系统,给出了用于源节点和中继节点编码的QC-LDPC系统码的构造方法,并提出了适用于该协作系统的联合分层译码新算法.根据传统译码转发和编码协作的特点,采用了中继混合转发协作策略,无论中继是否译码成功,中继节点都发送一定形式的冗余信息给目的节点,从而提高协作系统的编码增益和分集增益.仿真结果表明:所提出的混合转发协作系统可以充分发挥中继的分集和编码优势;与非协作系统相比,可以显著提高中继协作系统译码性能.

基于联合信道特征的中继物理层安全传输机制

针对中继节点不可信的问题,提出了一种基于联合信道特征的中继物理层安全传输机制.首先将中继前后的两个信道等效合并为一个,得到联合信道特征.然后在联合信道特征的零空间中,增加人工噪声,使参与转发的中继节点无法获得有效信息量.仿真结果表明:当增加的人工噪声处于合法接收者信道特征的零空间时,可以提高协作中继系统的保密容量,合法接收者的误码率要远低于不可信中继;保密容量随中继数量增加的变化趋势与窃听者的分布相关.

基于人工噪声的中继网络物理层安全传输机制

针对无线自组织网的不可信中继节点会带来严重安全威胁的问题,提出利用干扰节点保障通信的物理层安全机制。其信息传输分为两个阶段:中继节点获得来自发送端和干扰节点的含人工噪声的信号;目的接收端在干扰节点的协助消噪后还原出原始信息。由于中继节点和窃听者的接收信号始终伴随严重的噪声干扰,系统具有较高的安全性。仿真结果表明,窃听者和干扰节点在处于不同地理位置时,系统均具有较大的安全传输速率。

基于不完美CSI的水声自适应功率分配算法

水声信道面临带宽资源有限、环境复杂的问题,为提高水下通信速率,基于水声传感器网络的海洋应用提出自适应通信的需求。传统基于简单信噪比指标的自适应资源分配算法无法准确表述衰落信道的统计特征,利用强化学习和卷积神经网络预测信道的方法虽然可以提高一定信道状态信息(channel state information,CSI)的准确性,但这种方法需要长期的观测和大量的训练样本,不符合水声环境的实际情况。对比,构建了一种中继放大转发协作正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)通信的模型,解决了由于节点漂浮导致直接通信传输效率变低的问题,并提出一种在时延反馈CSI中基于OFDM的自适应功率比特分配算法,利用条件概率表征不完美的CSI,调整自适应通信参数,进行遍历容量最大化建模。仿真结果表明,该算法实现功率和比特的联合自适应分配,平均传输速率指标优于直接反馈CSI的功率分配算法,虽然略低于采用马尔可夫链预测信道的方法,但结合算法复杂度来看,所提算法更简单,更适合能量有限的水声传感器网络。