物理层安全的随机波束成型传输算法

针对传统信息论物理层安全研究中,对合法用户信道质量要求较高的问题,文中提出随机波束成型的物理层安全传输方法。该方法通过在主信道特征向量的垂直方向构造人工随机波束成型信道,使得合法用户与窃听方信道传输特征的差异性转化为信道质量的差异,最终得到正的保密容量。为保证算法的完备性,文章解决了三方面问题:1)给出随机波束成型的空间构造方法;2)随机波束成型方法的保密容量和最佳信源分布;3)人工随机信道的构造方法。最后针对采用随机波束成型算法的发送分集系统,通过设计、仿真其噪声发生和功率分配方案,进一步说明即使在合法用户信道质量差的情况下,随机波束成型传输算法也可获得保密传输容量。

基于线性权重粒子群优化算法的多基站协作波束成型

为有效抑制小区间干扰,提高多基站协作通信系统的传输速率,提出了一种多基站协作波束成型方案。该方案基于线性权重粒子群优化算法,将最大化系统总速率问题转化为适应度函数的优化问题进行求解。为避免搜索过程中陷入局部最优,该算法的惯性权重采用线性递减的方式。根据所建立的优化问题,给出了适应度函数的构造方法。数值分析结果表明,相对于惯性权重为0.5的基本粒子群算法,所提算法使系统总速率提升了41.13 bit/s,同时具有很好的收敛性。

CDMA中波束成型方法的研究

提出一种新的预波束成型方法——多用户角度匹配法 ,并研究了基于它的智能扇区系统调整策略和阻塞性能 ,仿真结果表明 :相比于两种常用波束成型方法 ,该方法有更优的平均信干比增益 ;所提出的智能扇区系统可明显提高集群效率 。

基于满意度准则采用混合波束成型预编码的调度方法

为了满足未来无线宽带网络中多种服务质量(QoS)要求业务并存的需求,该文提出一种多天线下行系统中结合混合波束成型预编码技术基于满意度的调度方法。该调度方法联合考虑用户的QoS要求及其信道质量,灵活地使用随机波束成型和迫零波束成型预编码技术,并通过惩罚机制避免特定用户占用超出其需求的带宽,更有效地为用户分配令其满意的资源,使各种QoS要求的用户获得满意的服务。仿真结果证明,与现有的方法相比,该文提出的方法在保证用户服务质量的同时,能更好地利用系统资源。

改进的波束成型遗传算法对宽角度干扰的抑制

将遗传算法应用于一维线性天线阵的波束成型,研究了该算法对宽角度干扰的抑制性能。提出了一种改进的二进制编码方法,引入若干参数用以方便地控制了解的精度和搜索空间。仿真结果表明,该算法可以有效地抑制宽角度范围的强干扰信号,收敛速度快,抑制深度可达30dB。与已发表的文献比,该算法得到了更好的干扰抑制效果。

全双工MIMO中继系统高性能的波束成型算法

为了更好地抑制全双工多入多出技术(MIMO)中继系统的自干扰,提高信息传输速率,提出了一种新型的波束成型组合算法。该组合在源节点和目的节点采用奇异值分解的波束成型向量,而在中继站采用基于最大化信干噪比接收波束成型来抑制中继端的自干扰,以及最大化信泄噪比发射波束成型矩阵来减少中继发送端泄漏到中继接收机的信号组合波束成型算法。为了降低复杂度,随后引入了交替迭代结构来进一步优化中继接收和发送波束成型矩阵,并比较了不同组合波束成型方案的和速率性能。仿真结果表明,与现存的波束成型组合相比,当干噪比较低时,提出的组合算法能够提供更优的和速率性能。

基于正交随机波束成型的多用户多波束选择策略

针对正交随机波束成型(ORBF)当系统用户少时性能下降严重的问题,提出一种基于ORBF的多用户多波束选择策略.其基本思想是针对ORBF选定的优化用户集再次反馈部分信道信息,使得在系统用户数较少时系统总速率得到有效提高,并对功率平均分配和自适应功率分配两种情况分别进行了分析.仿真结果表明,该策略在增加部分反馈信息和提高发射机复杂性的条件下,可极大地提高系统总速率.

基于最优波束成型的中继增强型无线通信系统的性能分析

考虑一对多天线的信源信宿通过一个单天线的放大前传(AF)中继辅助通信的两跳半双工无线网络。假设通信终端完全获知信道状态信息(CSI)。该文提出了该中继系统的最优波束成型方案,然后对采用此方案时的系统接收信噪比作高SNR下的统计特性分析,推导出瑞利平衰落信道下系统的遍历容量上界和平均误符号率(ASEP)的闭合表达式,并得出相应的分集度和阵列增益。理论分析结果显示了系统性能与天线数和发射功率的确切关系,并且在高SNR时不同的调制方式不影响分集度,只改变阵列增益。蒙特卡罗(MonteCarlo)数值仿真结果验证了理论分析的正确性。

随机波束成型多用户分集系统反馈量化研究

移动通信系统中,下行的随机波束成型多用户分集利用了用户信道彼此独立随机衰落的特性,通过合理调度用户,系统可获得较好的系统短时吞吐率及用户公平度性能,是一种简单高效的多天线多用户分集系统方案。这种技术需要各个用户向基站反馈量化的信道质量信息,本文提出了一种简便易行的最优量化反馈门限的求解方法,并定量分析了反馈量化对于这种多用户分集系统性能的影响。文中分析表明,系统按照用户数、信噪比等系统参数取得最优反馈门限,可以在反馈量与系统吞吐率之间取得良好的折中关系。反馈门限对系统参数敏感程度的研究表明,在实际系统设计时,系统有必要根据运行时系统参数的变化情况调整所用的反馈量化门限。

一种应用于波束成型的改进遗传算法

针对一维天线阵波束成型问题,提出了一种改进的遗传算法二进制编码方法.该方法引入了若干参数用以方便地控制解的精度及搜索空间,同时减少码长,降低存储空间.仿真结果表明,其能够大大提高算法的收敛性能.对算法参数进一步分析表明,群体规模与编码方法中的编码长度有关,为此给出了正确选择群体规模的指导原则.

联合波束成型分组排序线性离散码及其检测方法

针对多入多出(MIMO)相关信道,提出联合波束成型分组排序线性离散码(BO-JBLDC)及其解码方法.发送天线被分割成多个组,每组进行独立的线性离散码(LDC)编码来获得空分复用增益.采用发送和接收特征波束成型降低信道相关性的影响.提出新的后排序分组干扰抑制与抵消解码方法及其循环迭代机制,消除组间干扰,使得各组均获得满接收分集增益.结果显示BO-JBLDC能获得高频谱效率并适用于任意天线配置,尤其在大天线数、高速率情况下可以明显降低解码复杂度,提高编码增益.

上行MU-MIMO系统中渐近最优的最大特征波束成型技术

该文提出了一种应用于上行MU-MIMO系统的次优传输技术:最大特征波束成型(MEBF)。该技术仅要求每个用户终端(UE)在自己的最大特征方向上传输信息,与最优的多用户迭代注水(MU-IWF)技术相比复杂度很低。通过理论分析,证明了MEBF随着UE个数的增加是渐近最优的。对于有限的UE个数,仿真结果表明,MEBF是一种接近最优的传输技术。

基于无线信能同传技术的波束成型研究

无线信息和能量同传技术(SWIPT)可降低网络中能量的消耗,延长网络中能量消耗设备的使用寿命。该研究对象为发送端发送波束成型信号与用户进行通信,接收端采用功率分配器进行信号分开,分别进行信息和能量的收集,一部分信号流用于能量集,一部分信号流用于信息解调,通过运用波束成型技术,实现系统最小化发送功率,提高系统的吞吐量。同时,利用半正定松驰技术和S程序将该非凸问题转化为一个半定规化问题。最后,通过仿真验证算法,仿真结果证明基于无线信能同传技术的波束成型系统的正确性和合理性。

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。

一种无线认知网络中的自适应波束成型模式选择算法

为了能够在避免对主用户干扰的同时,进一步提高频谱的利用效率,提出了一种自适应的波束成型模式选择算法。针对当前的认知网络很少考虑在空间上将主从用户进行分离,将多天线技术引入无线认知网络,利用其提供的空间自由度,从用户基站在主用户信道的零空间内设计发射波束,这样可以使得2个网络共存时,主用户能够无干扰地进行数据传输。同时,随着发射信噪比的变化,从用户基站自适应地在机会式波束成型和正交空分多址2种模式间进行选择,从而最大化网络的容量。分析和仿真结果都表明,这是一种解决网络共存、提高频谱效率的有效方法。

基于最小误码率准则的快速自适应波束成型算法

基于最小误码率(MBER)准则的自适应算法,其具有远远优越于传统的最小均方误差(MMSE)准则的性能,但其高复杂度限制了其在实际中的应用。在基于MBER准则的基础上,提出了一种快速自适应波束成型算法,在保证低复杂性的同时,快速收敛于最优MBER解。更重要的是,相对与传统MBER算法,新提出的算法能得到更加优越的波束图,使其更适用于时分双工(TDD)通信系统。

相关MIMO信道下一种特征波束成型方案的性能研究

提出了相关多输入多输出信道下的一种空时分组码、空分复用与波束成型相结合的新方案.该方案利用了发射分集和空分复用所带来的分集和复用增益,并基于接收机反馈的信道相关矩阵设计了一种波束成型器.仿真结果表明,这种方案的性能较传统的方案在高信噪比时能获得较大的改善.

基于幅相扰动的改进Memetic算法的波束成型算法

为了提高天线波束成型算法的收敛性能,基于改进的Memetic算法对幅相扰动最优权值的搜索,提出了一种新的上行MIMO-SDMA智能天线系统的波束成型算法。仿真结果表明,该算法具有很好的收敛性能和较高的效率,基于该算法的智能天线系统不仅能够对干扰方向进行自适应控零而且还能同时使最大增益主瓣与期望信号的方向一致,使系统的信噪比得到提高,很好地实现上行MIMO-SDMA。

基于子载波调度的循环延时波束成型方法

在基于子载波调度的OFDM多用户分集系统中,在一个或几个OFDM符号周期内,如果某些用户经历平衰落或者轻度的频率选择性衰落(即相关带宽远大于子载波宽度),当其信道条件不好时,可能长期得不到调度,即使获得调度,也将影响到系统吞吐率性能.针对这一问题提出一种利用循环延时分集(cyclical delay diversity)技术构造频域波束矢量的方法,利用多天线发送相同的数据流副本,通过调整各个天线间的相对时延增加等效信道的频率选择性.作为一种频域波束成型技术,该方法通过均匀分布在用户频域信道组成的线性空间内的波束矢量向不同方向随机发射能量,使得用户处于良好信道条件的机会大大增加,并且这种构造方法具有简单的循环结构,有利于在收发双方生成和维护.仿真数据表明,通过基于子载波调度的循环延时波束成型方法,系统的平均吞吐率和用户公平度都有提高.

基于协作波束成型的中继分组协作物理层安全方案

针对现有方法中第二跳中继转发信息容易被窃听的问题,提出一种基于协作波束成型的中继分组协作物理层安全方案。首先,利用发送—中继—接收的级联信道将中继分为协同干扰组和协同中继组。然后,两组中继分别利用噪声转发和译码转发策略,相互协作提高保密速率;最后,在总功率受限下,进行功率优化分配。仿真结果表明,该方法比参考的中继分组方法获得的保密速率高,并且随着转发功率的增加而提升;相同功率下该方法能获得0.6 bps/Hz的性能提升。因此该方案能够有效提升协作中继系统的安全性。