多音干扰下Nakagami-m信道传输Link16数据链的性能分析

Link16数据链的应用综合广泛,由于运用了跳扩频和编码技术使其具有强大的抗干扰能力。为了探究Link16数据链在衰落信道下的响应,在加性高斯白噪信道的基础之上,研究了Link16数据链经过Nakagami-m衰落信道的系统性能。着重推导了Link16数据链单脉冲结构在多音干扰下经过Nakagami-m衰落信道的误码率(bit error rate,BER)表达式,并给出了双脉冲结构BER公式。仿真实验结果验证了Link16数据链单脉冲结构在多音干扰下经过Nakagami-m衰落信道的BER公式的准确性,分析了多径参数对Link16数据链抗干扰性能的影响,得出增加衰落参数m和可分辨路径可以提升Link16数据链的系统性能,且当信干比一定、被干扰频点个数在25个及以上时系统BER达到10-1。

Nakagami-m信道下双向中继选择的中断概率分析

在并行多双向中继通信系统中,提出了一种低复杂度的中断概率最优的中继选择策略,各个中继只需利用本地信道状态信息(CSI)进行分布式的选择.在Nakagami-m信道下分析了所提策略的中断概率性能,推导了系统中断概率的闭合表达式.仿真结果显示,该中继选择策略的中断概率性能在2种信道情况下均优于其他中继选择算法,且随着中继数的增加,所提策略可充分利用多中继分集提升系统中断概率性能.

LDPC码在Nakagami-m信道中的性能分析

对低密度校验(LDPC)码在Nakagami-m信道的性能进行了分析和仿真,证明了Nakagami-m信道满足对称性条件,给出了Nakagami-m信道译码的稳定性条件。给出了LDPC和积译码算法在Nakagami-m信道参数m为1/2的整数倍时对信道初始化消息的两类简化算法,并通过仿真对两类简化算法的性能进行了分析。

基于Nakagami-m信道模型的V2X通信协议

车载自组网(vehicular ad?hoc networks,VANETs)已经成为智能交通(intelligent transportation system,ITS)的重要组成部分。在高速动态的城市环境下,为使道路车辆尽快选择到传输信息的最佳路线,提出一种基于Nakagami?m信道模型的V2X通信协议(V2X communication protocol based on Nakagami?m channel model,VCNCM),来提高数据传输率(packet delivery ratio,PDR)和降低平均端到端延迟(average?end?to?end?delay,AE2ED)。本协议采用路边基础单元(road side units,RSUs)辅助通信系统来寻找最佳的通信路径。同时,本协议还使用考虑车辆速度和密度的动态广播机制来提高路由决策的准确性。仿真实验采用SUMO处理哈尔滨的市区地图,其中NS3的仿真结果表明VCNCM在PDR和AE2ED方面具有较大的优势。

Nakagami-m信道的TSR非可信中继网络安全性能分析

针对中继可能窃听转发的私密信号,研究了Nakagami-m信道中时间切换中继协议的非可信中继网络安全传输性能,该网络中源节点与目的节点均配置了多根天线,而能量受限的非可信中继仅有一根天线。为分析网络的安全传输,考虑了两种安全传输方案,即发送天线选择/最大比合并方案和最大比传输/最大比合并方案。为研究非可信中继网络的安全性和可靠性,依次推导出两种方案安全中断概率、连接中断概率、安全吞吐量的闭式表达式,并分析了高信噪比下安全吞吐量的渐进性能。利用蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性,仿真结果揭示了信噪比、发送功率分配因子、时间切换系数、天线数对安全吞吐量的影响。

非再生中继Nakagami-m信道协同系统的性能分析

将再生中继协同系统的性能分析推广到Nakagami-m衰落信道,导出其MPSK调制下的概率密度函数,基于此概率密度函数推出系统在不同衰落参数和调制指数下的平均错误概率和中断概率。Monte Carlo仿真结果验证了理论推导的正确性,为工程实际提供理论依据和数值参考。

Nakagami-m信道RFID系统通信误码率研究

随着RFID技术应用领域的增加,RFID系统性能的评估也日趋重要。为了评估RFID技术在衰落信道下的性能,分析了RFID系统中的调制与编码技术,通过分析反向散射调制的误码率,导出了Nakagami-m衰落信道下标签的错误率,给出了不同信道衰落参数和编码参数下的数值仿真结果。结果表明,衰落参数越大,重复编码次数越多,标签错误率越低。

Nakagami-m信道下放大转发增量中继性能分析

针对放大转发(AF)协同分集网络在独立同分布(i.i.d.)平坦Nakagami-m衰落信道上的增量中继进行了端到端性能分析,给出了误码率(BER)的最小下界解析解以及信噪比(SNR)的中断概率。数值模拟显示分析结果与仿真结果完全匹配,同时,还针对不同信噪比检测门限条件下的系统误码率和中断概率的性能进行了评估和比较。

Nakagami-m信道下认知中继网络的中断概率上界闭式解模型

为更准确地反映和评估无线信道衰落指数对认知中继网络中断性能的影响,提出了认知用户在Nakagami-m信道模型下的中断概率上界闭式解模型.首先在Nakagami-m信道模型下,对认知中继网络频谱重叠共享和最佳中继选择准则的联合约束限制进行分析,再利用分部积分推导出认知用户接收机信噪比的概率密度函数和累积分布函数,进而对概率密度函数进行条件积分,根据蕴含法则即事件概率不等式得出其中断概率上界闭式解模型.仿真结果表明:相比传统的瑞利信道模型,Nakagami-m信道模型下的中断概率闭式解能够反映信道衰落指数大于1时的系统中断性能,从而更准确地反映了实际信道衰落情况对认知中继网络的影响;此外,由于该闭式解模型考虑了主用户干扰限制条件,限制了认知用户的实际发射功率,因而降低了系统的中断概率.

非理想Nakagami-m信道下DF协作系统的最优功率分配

针对Nakagami-m衰落信道下的多中继DF协作系统,研究信道估计误差存在时功率分配对系统性能的影响.首先基于全概率公式和矩母函数(MGF)方法,给出M-QAM调制下的近似误符号率(SER)和渐进SER解析式;其次,基于简洁的渐进解析式,将功率分配问题转换为典型的凸优化求解问题.得出了在总功率一定的条件下,最小化系统SER的最优功率分配的理论计算公式.计算机仿真结果表明:信道估计误差存在时,相比较等功率分配策略,最优功率分配能显著提高中低信噪比下的协作系统性能,但不能改善高信噪比下系统的错误平层.

一种相关Nakagami-m信道仿真模型生成方法

研究相关Nakagami-m衰落信道仿真模型的生成方法。相关衰落信道模型是进行多天线系统、分集研究的重要基础,通过分析Nakagami-m分布特性,提出了一种高效的相关Nakagami-m衰落信道仿真模型的生成方法,本方法适用于任意衰落参数,可以产生多条任意相关系数的等衰落相关Nakagami-m衰落信道仿真模型。数值仿真结果表明,同以往算法,利用更小的运算量,得到了更高精度的相关Nakagami-m衰落信道仿真模型。

Nakagami-m信道中基于矩生成函数的HARQ性能分析

针对多支路两跳协作中继系统,提出了一种基于Nakagami-m衰落信道的M-QAM和HARQ联合优化方案。该方案利用矩生成函数,计算了协作与非协作下各个节点对应的SNR的概率密度分布函数,推导了M-QAM和HARQ联合时系统误符号率的闭合表达式,进一步通过中继的状态转移概率,分析推导出协作HARQ下系统吞吐量的闭合表达式。理论分析和仿真验证得出:随着调制阶数M的减小,系统误符号率减小;协作HARQ比非协作明显降低了系统误符号率,提高了系统吞吐量;随着参与协作的中继个数的增加,系统吞吐量增大,系统误符号率减小。

Nakagami-m信道下全双工解码转发中继中断概率分析

研究存在残余自干扰(residual self-interference,RSI)条件下全双工解码转发中继的中断概率性能。在Nakagami-m信道下,推导了两跳解码转发(dual-hop decode-and-forward,DH-DF)策略和选择解码转发(selected decode-and-forward,SDF)策略的端到端中断概率确切表达式和渐近表达式,分析了两种策略的可达分集度。结果显示,DH-DF策略的可达分集度为0,SDF策略的可达分集度由信道成型因子和中继功率伸缩方案决定。相比于DH-DF策略,SDF策略具有更优的中断概率性能和抗自干扰能力。

FFH/BFSK选择分集合并接收机在部分频带干扰Nakagami-m信道下的性能分析

快速跳频通信系统选择分集合并接收机可以有效减轻干扰及衰落对系统带来的性能损伤。该文给出了快速跳频BFSK系统在部分频带干扰下的选择分集合并接收机模型,并对该接收机在同时存在部分频带干扰以及加性高斯白噪声的非频率选择性Nakagami-m衰落信道下的性能进行了推导,给出了误码率的闭合表达式。最后进行了仿真验证,仿真结果与理论分析结果完全一致。分析表明:具有高分集度的选择分集合并接收机受干扰影响较小;在干扰功率较大时,其性能要好于其它几种分集合并接收机;在一定的信道条件下,存在一个最佳分集度。最后针对选择分集合并接收机在弱干扰信号下的性能不足,提出相应的改进措施。

面向6G通信感知一体化的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40~50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。

可重构智能表面辅助通信系统时变级联信道估计

针对可重构智能表面(RIS)辅助通信系统时变级联信道的估计中需解决的级联信道稀疏表示、时变信道参数跟踪和信号重构等关键问题,提出了一种结合Khatri-Rao积的分层贝叶斯卡尔曼滤波(KR-HBKF)算法。该算法首先利用信道的稀疏特性,通过Khatri-Rao积和克罗内克积变换得到RIS级联信道的稀疏表示,将RIS级联信道估计问题转化为低维度的稀疏信号恢复问题。然后,根据RIS级联信道的状态演化模型,在HBKF算法的预测模型中引入了时间相关性参数,应用改进的HBKF解决时变信道参数跟踪和信号重构问题,完成时变级联信道的估计。KR-HBKF算法综合利用了信道的稀疏性和时间相关性,能以较小的导频开销获得更好的估计精度。仿真结果表明,与传统压缩感知算法相比,所提算法具有约5 dB的估计性能提升,且在不同的时变信道条件下具有更好的鲁棒性。

LoRa扩频信道干扰与扩展性分析

为了提高LoRa通信系统节点的接入量,对LoRa通信系统的干扰及扩展性进行了详细分析。首先分析了LoRa相同扩频信道间和不同扩频信道间的干扰,得出相同扩频信道干扰严重的原因,以及不同扩频信道存在一定的干扰的情况,进而发现扩频信道间的码片间距越近干扰越严重;其次提出了一种LoRa不同扩频信道间的干扰消除算法,通过仿真验证了该算法能有效消除低扩频信道干扰的可行性;最后从理论上对LoRa原有调制解调算法进行了扩展性分析,结合LoRa技术的特点及干扰仿真结果得到LoRa技术新增扩频信道与相邻扩频信道的码片数之差大于等于128,并仿真验证了4条典型新增扩频信道的抗噪声性能、可行性,系统节点的可接入量能增加36.94%。

低复杂度的大规模MIMO分布式信道估计

针对大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统传统信道矩阵获取方式导频开销大、计算复杂度高的问题,提出了一种低复杂度的二阶段分布式信道估计方案。该方案的初始阶段在基站侧采用传统压缩感知算法恢复信道矩阵,第2阶段在用户端利用信道的时间相关性,将大规模MIMO的角度域信道分解为密集部分和稀疏部分,并分别估计以实现连续信道追踪。稀疏部分信道通过所提的分布式自适应弱匹配追踪(distributed adaptive weak matching pursuit,DAWMP)算法,利用子信道的联合稀疏性进行多维重建。相比于线性最小均方误差(linear minimum mean square error,LMMSE)算法,所提方案的信道分解策略有效减少了在用户端进行信道估计的计算复杂度。仿真结果表明,所提算法与经典压缩感知信道估计算法相比,计算复杂度降低了约33%,算法性能提升了约0.5 dB。

通用信道编译码算法物理性能快速仿真系统

为实现信道编译码硬件算法物理性能的快速、准确验证,提出一种软硬件协同的通用化信道编译码算法物理性能快速仿真与性能评估系统。PC上位机软件主要实现模拟信源/噪声数据生成、仿真数据后分析、数据/控制指令传输以及与FPGA下位机交互等功能;FPGA下位机通过设计数据调度与系统控制、信道编译码算法架构、加噪信道以及数据统计等单元,构建通用编译码算法验证系统硬件系统架构,支持不同信道编译码算法物理性能的高效、准确验证。以系统当前支持的BCH码、LDPC码、删余卷积码、RS码及其串行级联码的性能仿真为例开展性能测试,性能恶化最大值低于0.4 dB,在10-7误码率统计量级下,仿真时间低于12 s,验证仿真评估系统的准确性、可靠性与有效性。系统采用的通用级联架构还可支持其他信道编译码算法的快速移植与部署,可为信道编译码算法物理性能快速验证提供一种有效的解决方案。

基于皮肤-脂肪模型的太赫兹体内多输入多输出信道特性分析与建模

为探究太赫兹(THz)频段体内多输入多输出(MIMO)通信系统的传输特性,该文在0.8~1.2 THz下构建了精确的皮肤-脂肪模型,对皮肤-脂肪模型中垂直方向和水平方向的链路进行全波电磁仿真,分析太赫兹体内信道特性,建立路径损耗模型。首先,结合太赫兹频段人体组织的介电特性和人体皮肤的解剖学结构构建皮肤-脂肪模型。其次,对比分析了3条链路的路径损耗和阴影衰落,提出带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型。最后,对3条链路的莱斯K因子、均方根时延扩展、MIMO容量进行分析。仿真分析表明,带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型可以更准确地描述加长距离垂直链路2的路径损耗,发射端在体表可以增强MIMO容量。该文的工作可以为太赫兹体内通信系统的设计和优化提供参考。