基于上/下行NOMA的卫星通信系统遍历容量分析

卫星通信作为实现广域覆盖和泛在连接不可或缺的一种手段,在民航空管、应急通信等实际应用中扮演着重要的角色。为了提升卫星通信系统的频谱效率和传输速率,首先将点波束和非正交多址(Non-orthogonal multiple access,NOMA)技术相结合,提出了一种高效的上/下行NOMA传输方案。其次,在假设卫星链路服从阴影莱斯(Shadowed-Rician,SR)分布,同时接收端采用完美和非完美串行干扰消除(Successive interference cancellation,SIC)的情况下,推导出所提方案的卫星系统遍历容量闭合表达式。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性以及所提方案相较于正交多址方案获得的性能提升,并进一步分析了信道衰落系数、功率分配系数和残余干扰程度等因素对系统遍历容量的影响。

一种基于粒子群算法的DC-NOMA系统遍历容量优化方案

为提升设备到设备(Device-to-Device,D2D)辅助的协作非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)中继系统的性能,以最大化系统遍历容量为目标建立优化模型,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法设计最优功率分配策略,求出每个用户的最佳功率分配因子,从而得到系统遍历容量的最优值。仿真结果表明,所提出的基于PSO的功率分配方案不仅能提高系统容量,还可以降低用户的中断概率。

协同通信系统中基于遍历容量的近似最优功率分配

传统半双工放大转发(AF)协同通信无论信道状态如何,总是采用协同通信模式,在一定程度上降低了系统自由度的利用率。基于此研究了"何时协同"与最优发送功率分配的问题。首先给出了AF系统的遍历容量表达式及其上界;然后以遍历容量上界为代价函数,提出一种适用于AF系统的近似最优功率分配方案(AOPA),通过比较源—目的端与中继—目的端的统计信道增益来判定是否需要采用协同通信模式;最后,还分析了在中继端按随机方向模型移动时AOPA方案的性能。理论分析和仿真结果表明,AOPA方案在系统容量和误码差错性能上均要优于等功率EPA方案。

蜂窝网络下D2D通信的遍历容量分析（英文）

针对蜂窝网络下D2D通信系统提出了一种遍历容量分析方法.首先,对蜂窝网络下D2D通信模型进行了概述,并分析了其上行时隙和下行时隙的干扰情况.在D2D通信系统中很难得到瞬时的信道状态信息,故假设基站和终端仅知道统计的信道状态信息,且信道系数服从独立复高斯分布.基于上述假设,针对上行时隙得出DUE的信干噪比(SINR)表达式,并基于该公式推导出DUE的SINR的概率分布函数和概率密度函数,最终推导出DUE的上行遍历容量.利用相同方法,推导出下行遍历容量.仿真结果表明,即使存在较多DUE情况下仍然可以取得较高的遍历容量.研究结果可用于D2D通信系统的设计与优化.

基于MUD/SD的认知无线电系统遍历容量研究

提出了基于多天线选择分集接收的多用户分集认知无线电系统模型。该系统模型由于在认知接收端采用了多天线选择分集接收,相比传统多用户分集认知无线电系统采用的单天线接收,能够进一步提高认知用户系统信道遍历容量。推导并给出了认知接收端信噪比的概率密度函数与累积分布函数,分析了多天线数目与认知用户数对系统信道遍历容量的影响,同时给出了不考虑认知用户发送功率约束条件下的认知用户系统信道遍历容量的解析表达式。

星地融合网络中基于遍历容量的地面用户调度算法

星地融合网络采用无人机作为卫星与地面用户的中继设备,有效地解决偏远地区因地面无线覆盖能力不足问题。针对星地融合网络的系统资源调度问题,提出基于遍历容量的比例公平性(ergodic capacity-based proportional fairness,ECPF)调度算法。ECPF调度算法构建基于自由空间光通信(free space optical,FSO)的卫星-无人机的通信模型,并推导FSO链路的瞬时信噪比;构建基于译码转发(decode-and-forward,DF)的无人机-用户的通信模型,并推导RF链路的瞬时信噪比。然后,计算用户的遍历容量,并结合比例公平性(proportional fairness,PF)调度算法对资源进行调度。仿真结果表明,提出的ECPF调度算法更好地保证了用户使用资源的公平性,提升了系统的吞吐量。

分布式MIMO系统小区平均遍历容量分析

针对分布式MIMO系统的圆形小区平均遍历容量展开研究。文章首先建立了包含快衰落、阴影衰落和路径损耗的复合衰落信道模型;然后,对分布式天线采用覆盖式(BT)传输策略,并在高信噪比条件下,导出给定移动台位置时,区上、下行点对点链路遍历容量表达式。最后,考虑移动台在小区内任意分布特点,进一步推导出小区平均遍历容量闭合近似表达式。仿真结果表明,所推导的近似表达式可很好的反应系统的实际性能。导的近似表达式可很好的反应系统的实际性能。

基于遍历容量的低轨卫星协作通信中继选择算法

在低轨卫星通信系统下行链路中引入协作技术,可获得协作分集增益,从而减小信道衰落的影响。目前在目标通信区域内多星的覆盖率非常高,合适的中继卫星选择策略对于提升卫星通信网络的整体性能至关重要。针对这一问题,本文提出一种基于遍历容量的中继选择算法。该算法借助卫星轨道信息以及统计信道信息,综合考虑卫星高动态和资源受限的特点,通过公平性因子进行遍历容量和协作能量消耗折中,选择具有最佳权重遍历容量的节点作为协作卫星。并在此过程中,得到了卫星间协作链路信噪比概率密度闭式表达式,该表达式用来求解协作链路遍历容量。仿真分析表明,该方法可以动态的调整协作卫星的优先级,在误比特率性能和公平性之间可以达到很好的平衡,并且可以在低EIRP情况下提高卫星的服务时间。

基于译码重传MIMO两跳中继系统遍历容量分析

在MIMO(multiple input multiple output)两跳中继系统下基于译码重传的中继协议,给出了遍历容量的分析.对于MIMO中继系统的无序特征值给出了概率密度函数的表达,通过该概率密度函数在新随机矩阵理论下求得的封闭解,得到了整个系统遍历容量的封闭解.该解适用于任意天线布置的源节点、中继节点以及目的节点.仿真结果发现遍历容量的理论分析和实际仿真结果吻合,较简单的放大重传中继协议,提高了遍历容量.

全双工协作中继网络的遍历容量分析

为了对无线网络开展合理设计,就存在直达通信链路的多节点全双工协作中继网络(FD-CRNs)进行了研究。首先,在同时考虑网络内节点的互干扰与全双工(FD)节点进行自干扰消除后的残余自干扰的情况下,基于Nakagami-m衰落就中继节点,分别采用放大转发与解码转发协议的不同场景对遍历容量展开了分析。接着,通过将求解遍历容量转化为求解接收信干噪比的原点矩,求得遍历容量的近似闭合表达式。最后,通过仿真分析了不同中继转发协议、Nakagami-m衰落参数、残余自干扰、互干扰、节点传输功率等不同因素对遍历容量的影响。仿真结果表明,提升节点的发射功率能一定程度提高遍历容量,解码转发协议抗干扰的性能优于放大转发协议。当其他通信参数一定时,中继节点采用解码转发协议时具有更好的容量性能表现。

RLN衰落下D-MIMO系统遍历容量上边界

针对空域双边相关同时存在、收发天线数量不受限制的RLN衰落下的分布式多输入多输出系统,分析和提出了解析的系统遍历容量的上边界.通过子矩阵展开等方法构造出新的不等式,在对上述系统模型的遍历容量边界分析中,解决了对大尺度衰落矩阵和小尺度衰落矩阵的统计分析无法分离的问题.当系统接收端天线数量大于或小于等于发送端时,在低信噪比到高信噪比的范围内,上边界均非常接近遍历容量.这一结论由不同空域相关系数下的仿真试验所证实.当分布式系统的收发端站点数量均为1时,模型退化为点对点多输入多输出系统,该上边界变为空域双边相关Rayleigh衰落下多输入多输出系统遍历容量的上边界.

波束成形下DMIMO系统下行小区平均遍历容量分析

主要对波束成形下分布式MIMO系统下行小区平均遍历容量展开分析。首先建立了包含快衰落、阴影衰落和路径损耗的复合衰落信道模型。然后,在分布式基站功率受限条件下,推导各基站权重向量即最优波束;并基于ST-MRT传输策略,推导特定移动台位置条件下,小区下行点对点遍历容量表达式。最后,考虑移动台在小区内任意分布的特征,进一步推导出波束成形下小区平均遍历容量理论近似表达式。结果表明所推导的理论近似表达式可很好地反应系统的实际性能。

主用户延时约束下的认知无线电遍历容量研究

针对认知无线电系统中传统的功率限制约束无法保证主用户延时问题,本文提出了一种新的主用户有效容量约束模型,使认知无线电系统在满足认知用户共享频谱需求的同时,使主用户在延时约束下稳定传输。并基于该模型进一步推导了Rayleigh衰落环境下认知用户遍历容量下界性能。数值仿真结果显示了提出的约束模型能够保证主用户传输的同时提升认知用户的传输容量。

三角形蜂窝小区的遍历信息论容量分析

三角形小区通信系统(TCCS)是一种新型分布式基站(BS)通信系统。小区结构为正三角形,分为3个单一覆盖区(UCR)和1个交叉覆盖区(CCR)。移动台(MS)在单一覆盖区内只与邻近的BS通信,在交叉覆盖区内与小区所有3个基站通信。在该小区结构的基础上,该文提出了在单一覆盖区内采用频率复用,在交叉覆盖区内采用宏分集的频率规划方案。在这种规划方案和每根天线最大发送功率限制下,计算了多小区环境下TCCS在MS单天线和多天线时的遍历容量,与相同条件下的广义分布式天线系统(GDAS)作了比较,结果显示在各种情况下,TCCS的容量相对于GDAS都有显著的增益。

瑞利衰落信道下非正交选择转发协议遍历容量

为了研究瑞利衰落信道下非正交选择放大转发协议和非正交选择译码转发协议的遍历容量,推导出这两种转发协议下遍历容量界的闭式表达式,蒙特卡罗仿真得到了两种协议在不同备选中继个数时的遍历容量.仿真结果表明两种协议的遍历容量随备选中继个数的增加而改善,当中继个数增加到一定值时,这种改善趋缓;相对而言,低信噪比时非正交选择放大转发协议的遍历容量较大,高信噪比时非正交选择译码转发协议的遍历容量较大.

GGD弱湍流环境含零视轴指向误差MISO-UWOC系统容量分析

选取广义Gamma分布(GGD)来表征弱海洋湍流,提出了一个包含GGD弱湍流、零视轴指向误差、以及无衰落信道冲激响应隐路径损耗及多径效应的混合衰落信道模型。利用Meijer-G函数推导出采用选择性发送(ST)下的多入单出-水下无线光通信(UWOC)系统在考虑及忽略符号间干扰(ISI)情况下的遍历容量和中断容量数学表达,并利用数值仿真验证上述理论推导的正确性。仿真结果表明,相较于传统点对点传输模式,在同等信道条件及系统参数设置下,以发射端数N=2为例,UWOC系统的遍历容量至少提升了1.3倍,而中断容量则最大下降超过60%;不过,ISI的引入将严重降低此性能改善。

协作干扰下的非可信中继与全双工目的节点系统的遍历安全容量分析

研究了一种非可信放大转发中继与全双工目的节点相结合的传输模型。为提升系统安全性能,提出了全双工目的节点干扰(full duplex-destination based jamming,FD-DBJ)策略。同时结合半双工目的节点干扰策略以及放大转发中继策略对比分析系统安全性能。在瑞利衰落信道下,通过合理的近似分析推导出三种策略遍历安全容量的近似闭合表达式。分析与仿真结果显示,在高信噪比下,理论分析曲线与蒙特卡洛仿真结果基本吻合,并对三种策略的性能进行对比,凸显出FD-DBJ策略的性能优越性。并分析了FD-DBJ传输策略的最优功率分配因子。

Fell拓扑,Choquet容量和遍历的Choquet容量系统（英文）

本文描述了Fell拓扑的结构与收敛条件,重新确立了关于随机集的Choquet定理在概率论中的重要作用,并提出了不变Choquet容量的概念.此外,利用环面上的双曲自同构和随机映射,具体构造了一个遍历的Choquet容量系统,且进一步探讨了这种系统的动力性态.

基于MATLAB的A×B MIMO通信系统信道容量仿真

多输入多输出系统A×B MIMO通过在收发端使用多种天线构成系统的方法,有效控制了信道衰减,提高了系统容量、频谱效率及通信质量,是现代无线通信技术领域和无线宽带移动领域的核心技术之一,得到了广泛应用。基于收发端天线数的差异,采用MATLAB软件对A×B MIMO系统中的SISO、SIMO、MISO、MIMO 4种类型信道进行信道容量研究,以及对A×B MIMO系统信道状态信息(Channel state information,CSI)在发送端已知和未知下的信道容量进行比较,验证了MIMO系统的优越性。

具有功率分配因子的不可信中继系统的中断性能和遍历保密容量

基于不存在直接链路的具有不可信中继的三节点系统,本文在协作干扰模型中引入功率分配因子,对两种放大转发因子下系统的中断概率和遍历保密容量进行了计算及对比分析。首先,系统采用平均放大因子,推导出其保密中断概率;然后,在引入同样功率分配因子的基础上,系统改用自适应瞬时放大因子,得出保密中断概率的下界;为了对比,本文接着给出了系统两种情况下的遍历保密容量;最后,仿真验证了中断概率和遍历保密容量计算的准确性,数值仿真表明引入功率分配因子可减小系统的中断概率和提高系统的遍历保密容量,瞬时放大因子下系统性能较平均放大因子下更好。